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系統(tǒng)復(fù)習(xí) 第33課 簡單機械（二）——滑輪、滑輪組和斜面
一、知識梳理
（二）.探究測量滑輪組的機械效率
1.猜想與假設(shè)：
猜想1：可能與勻速提升的速度大小有關(guān)；
猜想2：可能與被提升的鉤碼的重力有關(guān)；
猜想3：可能與勻速提升的速度大小和被提升的鉤碼的重力都有關(guān)；
猜想4：可能與鉤碼被提升的高度有關(guān)。
2.設(shè)計實驗：
（1）實驗?zāi)康模簩W(xué)會測滑輪組的機械效率。
（2）實驗原理：由機械效率的定義可知：，在用滑輪組提升鉤碼時，用彈簧測力計測出繩的拉力F，用刻度尺測出鉤碼提升的高度h和彈簧測力計移動距離s，分別算出有用功以及總功代入公式求滑輪組的機械效率，即。
（3）實驗器材：刻度尺，鉤碼，彈簧測力計，滑輪組兩個，鐵架臺，長約2m的細繩。
3.進行實驗
①用“控制變量法”進行實驗。保證其他條件不變，只改變將要驗證猜想中的條件，先后兩次分別用彈簧測力計測出繩端拉力F和鉤碼的重力G，用刻度尺測出鉤碼被提升的高度h和彈簧測力計移動的距離s，記錄在設(shè)計的表內(nèi)。
②分別計算出先、后兩次勻速提升重物時，滑輪組的機械效率值和。將結(jié)果填入表內(nèi)。
4.分析和驗證：
通過分析上述實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)滑輪組的機械效率與猜想的因素是否有關(guān)的結(jié)論。
注意：
①彈簧測力計向上或向下拉動提升重物前，應(yīng)該沿使用方向先將彈簧測力計調(diào)零。
②測量過程中，彈簧測力計在讀數(shù)時，應(yīng)保持彈簧測力計做勻速直線運動。
③在實驗過程中，對于已經(jīng)組裝好的滑輪組，如果沒有刻度尺，只要設(shè)物體提升的高度為h，依據(jù)繩子股數(shù)找出動力作用點移動的距離s與高度h的關(guān)系，只用彈簧測力計也可測出滑輪組的機械效率。
（三）.探究測量斜面的機械效率
1.提出問題：你認為影響斜面的機械效率的因素有哪些？
2.建立假設(shè)：可能與……有關(guān)。
3.提供器材：長方木塊、小車、砝碼、長木板、彈簧秤、刻度尺
4.設(shè)計方案：在實驗中需要進行哪些操作？要測量哪些量？并設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表。討論交流：
表 測量斜面的機械效率
斜面的傾
斜程度
小車重力
G（牛）
斜面高度
h（米）
沿斜面拉力F（牛）
斜面長
s（米）
有用功
W有用（焦）
總功
W總（焦）
機械效率
η
較緩
較陡
最陡
5.進行實驗：記錄數(shù)據(jù)
6.交流與總結(jié)：對光滑程度相同的斜面，斜面的傾斜程度越大，斜面的機械效率越高。
小結(jié)：①使用斜面可以省力。②斜面長是斜面高的幾倍，推力就是物重的幾分之一。③同一物體升高相同的高度，斜面越長越省力。
查漏補缺，自我檢測
1．如圖是滑輪的兩種用法，以下說法中正確的是（ ）
A．甲是動滑輪，使用時不能省力 B. 乙是動滑輪，使用時可以省力
C. 甲是定滑輪，使用時可以省力 D. 乙是定滑輪，使用時不能省力
2．同一物體沿相同水平地面被勻速移動，如下圖所示，拉力分別為F甲、F乙.、F丙，不記滑輪與輕繩間的摩擦，比較它們的大小，則（ ）
A．F甲＜F乙＜F丙 B．F甲＞F乙＞F丙
C．F甲＞F乙＝F丙 D．F甲＝F乙＞F丙
3．如圖所示，某同學(xué)用重為10N的動滑輪勻速提升重為50N的物體．不計摩擦，則該同學(xué)所用拉力F的可能值是（ ）
A．20N B．25N C．30N D．35N
4.小明用100牛的力可以提起500牛的重物，那么他可能使用了（ ）
A．一個定滑輪
B．一個動滑輪
C．一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組
D．一根杠桿
5．用下列簡單機械，使重量同為G的物體都處于靜止狀態(tài)，其中用力最大的是(均不計摩擦和機械自重)（ ）
6．[2016·寧波·10]如圖，用5N的力F向下拉繩子，使物體在6s內(nèi)勻速上升0.3m。這一過程中（ ）
A．物體上升速度為0.lm/s B．拉力所做的功為1.5J
C．拉力做功的功率為0.5W D．物體的機械能守恒
7．[2017·杭州·11]如圖所示裝置，在水平拉力F的作用下，物體M沿水平地面做勻速直線運動，已知彈簧秤讀數(shù)為10牛，物體M的運動速度為1米/秒（若不計滑輪與繩子質(zhì)量、繩子與滑輪間的摩擦、滑輪與軸間的摩擦）。那么在此過程中（ ）
A．物體M與地面間的摩擦力為5牛
B．物體M與地面間的摩擦力為10牛
C．水平拉力F做功的功率為20瓦
D．1秒內(nèi)滑輪對物體M做功為10焦
8．[2018·衢州·13]如圖所示是汽車起重機，其中A、B組成滑輪組（結(jié)構(gòu)如示意圖），C桿伸縮可改變吊臂的長短，D桿伸縮可改變吊臂與水平面的角度，O為吊臂的轉(zhuǎn)動軸。裝在E里的電動機牽引鋼絲繩，利用滑輪組提升重物，H為在車身外側(cè)增加的支柱，F(xiàn)為吊臂頂端受到豎直向下的力。下列有關(guān)汽車起重機的敘述中錯誤的是（ ）
A．滑輪組中A滑輪用于改變力的方向
B．當C桿伸長時吊臂對D桿的壓力將變大
C．當D桿伸長時力F的力臂將變小
D．H的作用是工作時以防翻車和避免輪胎受到的壓力過大
9．[2018·寧波·15]如圖所示，F(xiàn)1=N，F(xiàn)2=3N，此時物體A對于地面靜止，物體B以0.1m/s的速度在物體A表面向左做勻速直線運動(不計彈簧測力計、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦)。下列說法錯誤的是（ ）
A.F2的功率為0.6W
B.彈簧測力計讀數(shù)為9N
C.物體A和地面之間有摩擦力
D.如果增大F2，物體A可能向左運動
10．用滑輪組提升重1000N的物體A。如果每個滑輪重50N，繩子能承受的最大拉力為500N。請在上方右側(cè)圖中畫出繞繩方法。
11．小陽同學(xué)利用如圖所示的滑輪組做探究“滑輪組的機械效率與被提升物體所受重力的關(guān)系”的實驗。實驗數(shù)據(jù)記錄如下表。
（1）在實驗過程中，小陽應(yīng) 拉動彈簧測力計。
（2）請你計算出第三次實驗滑輪組的機械效率為： 。（保留一位小數(shù)）
（3）根據(jù)小陽同學(xué)的實驗數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是：使用同一滑輪組提升重物時，被提升物體所受重力越大， 。
12．如圖所示，斜面長S=10m，高h=4m。用沿斜面方向的推力F，將一個重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B。運動過程中物體克服摩擦力做了100J的功。
求：
（1）運動過程中克服物體的重力做的功；
（2）斜面的機械效率；
（3）推力F的大小。
13．[2017·湖州·33]建筑工人利用如圖所示裝置，將質(zhì)量為100千克的沙袋從地面勻速提到3米高的一樓樓面，用時30秒。已知動滑輪的質(zhì)量為8千克，不計繩子重力和摩擦。
求：
（1）拉力的大小。
（2）這段時間內(nèi)人拉繩子做功的功率。
14.要把重100N的沙子運上三樓，小昕采用了圖中的第一種方法，1min完成了任務(wù)。若不計摩擦，試求：（1）運沙子時的機械效率；（2）小昕的功率。
解：
（1）W有用 = G沙·h= 100N × 6m = 600J
W額 = G桶·h=20N×6m = 120J
W總 = W有用＋W額 = 600J＋120J = 720J
η == 83.3％
（2）P===720W
機械效率是83.3％，小華的功率是720W。
你認為上述解答是否有錯誤？________(選填“有”或“沒有”)。如有，請你加以訂正。
15．[2018·湖州·32]在拓展課上，小泉同學(xué)模擬某建筑工地上拉動工件的情景，設(shè)置了如圖所示的滑輪組。他用該滑輪組在4秒內(nèi)將一個重為100牛的物體，沿著水平地面勻速拉動了2米。人的拉力為18牛，物體移動時受到地面的摩擦力為物重的0.35倍，不計繩重及機械的摩擦。
求：（1）人的拉力所做的功。（2）人的拉力做功的功率。（3）動滑輪受到的重力。
16．如圖所示，當水平拉力F為100牛時，重為1000牛的物體在水平地面上勻速滑動，物體運動速度為0.5m/s，已知重物與地面間滑動摩擦力為210牛。
求：
（1）滑輪組的機械效率。
（2）拉力的功率。
17．在如圖所示的裝置中，物體m＝10kg，在F的作用下，m以0.4m/s的速度在水平面上做勻速直線運動，彈簧秤的示數(shù)為10N。
（1）在10s內(nèi)拉力做功多少焦耳？
（2）拉力的功率多大？
18．一輛汽車不小心開進了泥潭中，司機取來一套滑輪組欲將汽車從泥潭中拉出，如圖所示，
若車重為8×104N，汽車受到的阻力為車重的0.03倍，滑輪組的機械效率為80%，問：
（1）該司機至少需用多大的力才能將汽車從泥潭中拉出？
（2）若拉動汽車時，汽車前進的速度為0.1m/s，則拉力做功的功率是多少？
19．[2016·嘉興·37]如圖甲為塔式起重機簡易示意圖，塔式起重機主要用于房屋建筑中材料的輸送及建筑構(gòu)件的安裝。（動滑輪重、繩重及摩擦不計，g取10牛/千克）

（1）為保持平衡，起重臂的長度越長的塔式起重機，配備的平衡重的質(zhì)量應(yīng)越 。
（2）圖乙為起重機鋼絲繩穿繩簡化示意圖，定滑輪a的作用是 。若鋼絲繩能承受的最大拉力為3×104牛，則能吊起貨物的質(zhì)量不能超過多少千克？
（3）若將重為1.2×104牛的貨物由地面沿豎直方向勻速提升30米，再沿水平方向移動20米，則此過程中克服貨物重力做功多少焦？
（4）若該起升電動機的效率為90%，將重為1.2×104牛的貨物提升到30米的高度，用時50秒，則該起升電動機的實際功率是多少瓦？
20．肥胖可能會引發(fā)許多慢性疾病。某人用如圖所示的健身拉力器進行減肥鍛煉，配重由若干金屬塊（每塊質(zhì)量為10kg）組成，鍛煉時可以根據(jù)自己的實際選擇配重的金屬塊數(shù)量。（桿重、繩重、摩擦均不計，g取10N/kg）

（1）拉力器上的滑輪均屬于 （選填“定”或“動”）滑輪。
（2）若該人的質(zhì)量為85kg，他一次最多能拉起 塊金屬塊。
（3）當他選擇6塊金屬塊時，把拉桿向下拉動0.5米，若累積拉動100次，則拉力共做了多少功？假設(shè)脂肪氧化釋放的能量10%用于拉力做功，則相當于消耗多少克脂肪？（已知1克脂肪在體內(nèi)完全氧化約釋放37.5千焦的能量）
參考答案
1．B
2．B
3．D
4．D
5．B
6．C
7．C
8．A
9．D
10．滑輪組需承擔的總重=1000N+50N=1050N，1050N/2=525N，繩子最大能承受500N，因此，至少要用三段繩子來承擔物重。繞繩方法如圖所示：
11．
（1）豎直向上勻速；
（2）95.2%；
（3）機械效率越高。
12．
解：
（1）物體克服重力做的功W=Gh=100N×4m=400J
（2）斜面的機械效率==80%
（3）沿斜面推動物體時，推力F做的功為總功，即克服物體重力做的功和克服摩擦阻力做的功，則有W
因此，F(xiàn)=
13．
解：
（1）F=1/2 G總g=1/2(m沙+m輪)g=1/2(100千克+8千克)×10牛/千克=540牛（3分）
（2）W=FS=540牛×6米=3240焦（2分）
P=W/t=3240焦/30秒=108瓦（2分）
答：略
14.
解：
（1）W有用 = G沙·h= 100N × 6m = 600J
W額 = （G桶+G人）·h=（20N+400N）×6m = 2520J
W總 = W有用＋W額 = 600J＋2520J = 3120J
η == 19.23％
（2）P===52W
機械效率是19.23％，小華的功率是52W。
本題的關(guān)鍵是要知道，運上三樓，高度只有兩層樓高，在上樓梯過程中，人的重力在重力方向上也通過了距離，故人也要克服自身的重力做功。
15.
（1）s=2×2米=4米
W=Fs=18牛×4米=72焦
（2）P=W/t=72焦/4秒=18瓦
（3）f=0.35G=0.35×100牛=35牛
G動=2F-f=2×18牛-35牛=1牛
16．
解：（1）設(shè)物體移動的距離為s。
W有=fs=210牛×s
W總=F×3s=100牛×3s
η=W有/W總=210牛×s/100牛×3s=70%
（2）P=Fv=100牛×3×0.5m/s=150W
17．
解：
（1）分析滑輪可知，拉力移動速度為物體移動速度的二分之一，即0.2m/s。故W=FS=Fvt=20N×0.2m/s×10s=40J
（2）P=W/t=40J/10s =4W
答：（1）40J；（2）4W。
18．
解：
（1）汽車受到的阻力F阻=0.03G車=0.03×8×104N=2.4×103N，假設(shè)汽車移動s，則對汽車做的有用功W有=F阻s，根據(jù)，?得；
（2）由于四股繩子繞過動滑輪，所以汽車以0.1m/s的速度前進時，拉力F拉繩子的速度是4×0.1m/s=0.4m/s，在1s內(nèi)，司機用力F拉繩子做的功是W=Fs=750N×0.4m/s×1s=300J，所以。
19．
（1）大
（2） 改變力的方向
解：G=2F=3×104牛2=6×104牛

答：能吊起貨物的質(zhì)量不能超過6000千克。
（3）解：W=Fs=Gh=1.2×104牛×30米=3.6×105焦
答：此過程中克服重力做了3.6×105焦的功。
（4）解：W總=
答：該起升電動機的實際功率是8×103瓦。
20．
（1）定
（2）8
（3）F=

消耗脂肪的質(zhì)量＝÷10%＝8克
答：共做了焦的功，相當于消耗脂肪8克。

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