2024贵州中考物理二轮重点专题研究 第十四章 第二节 滑轮 机械效率（课件）

这是一份2024贵州中考物理二轮重点专题研究 第十四章 第二节 滑轮 机械效率（课件），共44页。PPT课件主要包含了考点清单，重难点突破，改变力的方向，简单机械，力的方向，不省力，s＝h，s＝2h，s＝3h，其他简单机械等内容，欢迎下载使用。
实验 测量滑轮组的机械效率
滑轮、滑轮组的特点(黔东南州2023.10)
1. (2023黔东南州10题2分)如图所示为我州某学校升旗的情景，旗杆顶装的滑轮是___滑轮，它的作用是_____________．
滑轮组绕线作图(黔西南州2021.16)
3. (2021黔西南州16题3分)用滑轮组将放在水平地面上的重物G提起，在图中画出重物G所受重力的示意图和滑轮组最省力的绳子绕法．
滑轮组相关计算(黔西南州3考，黔东南州3考)
4. (2021黔东南州7题3分)如图所示，用滑轮组提升重物时，5 s将重90 N的物体匀速提升了2 m，已知动滑轮重为10 N (不计绳重和摩擦)，则提升重物的过程中正确的是(　　)
A. 绳子自由端拉力F的大小为90 NB. 提升物体的过程中，拉力F做的有用功为200 JC. 绳子自由端拉力F的功率为36 WD. 此滑轮组的机械效率为90%
5. (2020黔西南州11题2分)如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要用两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1___F2，机械效率ηA___ηB.(选填“＜”“＞”或“＝”)
6. (2022黔西南州3题3分)如图所示，物体A和B所受重力都为160 N，不计滑轮重、绳重和摩擦，当分别用力匀速提升物体A和B时，FA为____N，FB为____N．若与A相连的滑轮重40 N，不计绳重和摩擦，此滑轮的机械效率是_____．
7. (2023三州联考21题8分)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为100 N，均匀实心金属块的密度为8×103 kg/m3，金属块的质量为80 kg.绳重和摩擦、滑轮与轴的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升．(水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)(1)在金属块还未露出水面时，求此时金属块所受到的浮力；(2)在金属块未露出水面时，求人的拉力F；(3)金属块在水中匀速上升2 m，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功．
解：(1)因为金属块浸没水中，所以金属块排开水的体积V排＝V金＝ ＝ ＝0.01 m3 金属块所受的浮力F浮＝ρ水gV排＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m3＝100 N
(2)金属块受到重力、拉力、浮力匀速上升，金属块所受拉力F拉＝G物－F浮金属块所受重力G物＝m金g＝80 kg×10 N/kg＝800 N由图知，动滑轮上绳子承担的段数n＝2，不计绳重和摩擦、不计水对金属块的阻力，动滑轮上所受的拉力为2F＝F拉＋G动，F拉＝G物－F浮人拉力的大小为F＝ (G物－F浮＋G动)＝ ×(800 N－100 N＋100 N)＝400 N(3)金属块在水中匀速上升2 m，绳子末端移动的距离s＝nh＝2×2m＝4m人拉力做的功为W总＝Fs＝400 N×4 m＝1 600 J
8. (2023黔东南州25题8分)如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从长江底沿竖直方向匀速吊起，图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图像，A完全离开水面后，电动机对绳的拉力F大小为1×104 N，滑轮组的机械效率为75%，已知A的重力为3×104 N，A上升的速度始终为0.1 m/s.(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重，不考虑风浪、水流等因素的影响)求：(1)长方体A未露出水面时受到的浮力；(2)长方体A的体积；(3)长方体A的密度；(4)长方体A完全离开水面后，在上升过程中F的功率．
(2)根据阿基米德原理可知，当物体浸没时，则V物＝V排＝ ＝ ＝2 m3(3)长方体A质量为 m＝ ＝ ＝3×103 kg长方体A的密度为ρA＝ ＝ ＝1.5×103 kg/m3
解：(1)根据图像可知，长方体A未露出水面时受到的浮力F浮＝G－F1＝3×104 N－1×104 N＝2×104 N
(4)长方体A离开水面后，根据η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%可得：n＝ ＝ ＝4所以绳端移动的速度vF＝nvA＝4×0.1 m/s＝0.4 m/sF的功率PF＝FvF＝1×104 N×0.4 m/s＝4×103 W
9. (2023六盘水9题2分)如图所示，在水平拉力F的作用下，使重300 N的物体在水平桌面上以 0.1 m/s 的速度匀速运动时，物体与桌面的摩擦力为60 N(不计绳重、动滑轮重及摩擦)，F及其功率的大小分别为(　　)A. 20 N　2 W B. 20 N　6 WC. 60 N　2 W D. 30 N　6 W
10. (2022安顺10题4分)工人借助如图所示的装置，在20 s内将重700 N的货物匀速提升了4 m，已知他对绳子的拉力为500 N．该过程中，工人所用装置的机械效率为_____，工人对绳子拉力的功率为____W.
11. (2020黔南州21题7分)如图所示，某建筑工地用起重机将质量为3.6 t的货箱以0.5 m/s的速度匀速提升，吊臂上的滑轮组如图所示，若忽略绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为80%.(g＝10 N/kg)求：
(1)在10 s内货箱上升的高度；(2)货箱的重力；(3)吊臂上电动机拉力F的大小；(4)依然利用此机械提升质量为4.1 t的货箱，求此时滑轮组的机械效率．
(3)由η＝ ＝ ＝ ＝ 得，拉力F的大小为F＝ ＝ ＝1.5×104 N
解：(1)10 s内货箱上升的高度h＝v货t＝0.5 m/s×10 s＝5 m(2)货箱的重力G货＝mg＝3.6×103 kg×10 N/kg＝3.6×104 N
(4)由于物体的总重由3段绳子承担，则3F＝G货＋G动动滑轮的重力G动＝3F－G货＝3×1.5×104 N－3.6×104 N＝9×103 N当提升质量为4.1 t货箱时，滑轮组的机械效率为η′＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝82%
测量滑轮组的机械效率(黔西南州2022.18，黔东南州2022.18)　
12. (2022三州联考18题8分)如图为某同学测动滑轮机械效率的示意图．他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200 g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A′位置匀速竖直上升到B′位置，这个过程用时2秒，弹簧测力计对绳的拉力为F.请你根据这个同学做的实验完成下列问题：(1)准备了下列器材：钩码、天平、滑轮组、细绳、弹簧测力计和刻度尺，其中多余的器材是_____．
(2)如图，由刻度尺读数可知，钩码上升的距离是_____cm.(3)若弹簧测力计的读数为1.2 N，则这个动滑轮的机械效率是______；拉力F做功的功率是_____W.
1、轮轴：省力，___距离．(如门把手、方向盘)2、斜面：___力，___距离；高度相同，斜面越长越___力.
三、机械效率的相关计算
注：使用任何机械都不能省功，机械效率η总小于1.
一、滑轮组的相关计算(黔西南州3考，黔东南州2考)类型1　滑轮组简单计算
例1 工人站在水平高台上用如图所示的滑轮组在20 s内将重物匀速提升了2 m，工人所用拉力为150 N，所提货物重为360 N，若不计绳重和摩擦．求： (1)提升时绳自由端移动的速度是___m/s；动滑轮的重力是___N；
(2)该装置做的有用功是____J ，拉力做的总功是____J ；(3)滑轮组的机械效率是_____，拉力做功的功率是___W；(4)若再用该滑轮组提升质量为70 kg的货物，则其机械效率_____(选填“变大”“变小”或“不变”)．
变式　(改变滑轮放置方向)建筑工人用如图所示的滑轮组，在4 s内将重为1 500 N的物体沿水平方向匀速移动2 m的过程中，所用拉力的大小为375 N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍，求：(1)绳子自由端沿水平方向移动了__m，物体受到的拉力为____N；(2)拉力F的功率为____W，滑轮组的机械效率为_____．
类型2　滑轮组结合浮力相关计算
1.模型分解：浮力模型＋滑轮组模型；2.受力分析：物体浸没在水中，受竖直向下的重力、绳子对其竖直向上的拉力以及竖直向上的浮力；3.求浮力(浮力模型)：根据阿基米德原理求出浮力大小；4.求物体所受拉力：物体匀速上升，此时物体所受拉力(拉力＝重力－浮力)，其对应做的功为有用功；5.求滑轮各相关物理量：根据滑轮组的特点求解有用功、总功、功率、机械效率等．
例2 如图所示是用起重机打捞水中物体的示意图．吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮质量为300 kg，绳重及摩擦、水对物体的阻力均不计．现在用此起重机从水中把密度为2.5×103 kg/m3、体积为0.8 m3的物体匀速提起．若起重机打捞水中物体的过程中，物体完全浸没在水中．现将物体在5 s内匀速提升1 m，在此过程中，求：(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)(1)物体受到的浮力；(2)物体受到的重力；(3)绳子对物体的拉力F物；
(4)拉力F的大小；(5)拉力F所做的有用功的功率；(6)拉力F做的功；(7)此过程中滑轮组的机械效率．
解：(1)物体完全浸没在水中时，所以V排＝V，则物体受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.8 m3＝8×103 N(2)物体的质量m＝ρV＝2.5×103 kg/m3×0.8 m3＝2×103 kg物体的重力G＝mg＝2×103 kg×10 N/kg＝2×104 N(3)绳子对物体的拉力F物＝G－F浮＝2×104 N－0.8×104 N＝1.2×104 N(4)动滑轮的重力G动＝m动g＝300 kg×10 N/kg＝3×103 N由图可知，n＝3，绳重及摩擦不计时，拉力F的大小F＝ (F物＋G动)＝ ×(1.2×104 N＋3×103 N)＝5×103 N
(5)拉力F所做的有用功为W有＝F物h＝1.2×104 N×1 m＝1.2×104 J拉力F所做的有用功的功率P＝ ＝ ＝2.4×103 W(6)物体上升的高度为h＝1 m，则绳子末端通过的距离s＝3h＝3 m由(4)可知绳子的拉力为F＝5×103 N则拉力F做的功W＝Fs＝5×103 N×3 m＝1.5×104 J(7)此过程中滑轮组的机械效率η＝ ×100%＝ ×100%＝80%
二、斜面例3　如图所示，斜面长s＝8 m，高h＝3 m．用平行于斜面F＝50 N的拉力，将重力为G＝100 N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝10 s．求：
(1)有用功W有为____J，拉力做功的功率为___W；(2)物体受到的摩擦力为____N；该斜面的机械效率为_____．
(黔西南州2022.18，黔东南州2022.18)
例　小明在做“测滑轮组机械效率”的实验，实验装置如图所示.
(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的测量器材是_______.实验中应沿竖直方向________________缓慢拉动弹簧测力计.(2)小明发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数．你认为他的想法_______(选填“正确”或“不正确”)，因为他没有考虑到______________对滑轮组机械效率的影响.
(3)测得实验数据如下表，第4次实验时所做的有用功为____J，滑轮组的机械效率是_____.
(4)分析表中数据可知第3次实验是用___(选填“丙”或“丁”)图所示装置做的实验．(5)通过比较_____两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关．
(6)通过比较2、3两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越重，滑轮组机械效率越___．(7)通过比较3、4两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率_____．
依据是______________________________________________________________.
(8)(2023宜昌改编)小明发现绳端移动的距离始终与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为：钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率．小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了．你认为_____的看法是正确的，你判断的
由η＝ 可知，机械效率与重物被提升的高度