中考物理滑轮专题复习

中考物理滑轮专题复习

学科培训师辅导讲义 讲义编号 ‎ 学员编号 年 级 九年级 课时数 ‎2‎ 学员姓名 ‎ ‎ 辅 导 科 目 物理 学科培训师 学科组长签字 ‎ ‎ 教务长签字 课 题 中考专题复习-滑轮 备课时间：2014-04-10‎ 授课时间： 2014-04-16‎ 教学目标 了解滑轮组的组成和作用 重点、难点 滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算 考点及考试要求 滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算 教学内容 滑轮专题复习 滑轮：定滑轮和动滑轮 ‎1．滑轮：周边有槽，能绕轴转动的小轮。（滑轮的实质是变形的杠杆）‎ ‎2．定滑轮：滑轮的轴固定不动的叫做定滑轮。‎ ‎3．动滑轮：滑轮的轴随物体一起运动，这样的滑轮叫做动滑轮。‎ ‎4．定滑轮与动滑轮的特点：‎ ‎（1）定滑轮可以改变力的方向，但不省力；‎ ‎（2）动滑轮可以省一半力，但不能改变用力的方向。‎ 使用定滑轮和动滑轮的几种情况（图中物体全部匀速运动）‎ 种类 图示 表达式 定滑轮 F=G F=f，f为物体A所受的摩擦力 动滑轮 滑轮组 ‎1．滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组装而成的，可以达到既省力又改变力的方向的作用效果。‎ ‎2．滑轮组省力情况的确定方法：‎ 在不考虑摩擦及动滑轮受到的重力的情况下，使用滑轮组时，滑轮组用几股绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。如图所示。‎ ‎【例】如图所示的滑轮或滑轮组将同意重物G均匀提高h高度，最省力的是（ ）‎ 滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算 滑轮组绳子的穿绕方式很多，现以串联式滑轮为例，介绍几种滑轮组绳子的穿绕方式。‎ ‎1．一个定滑轮和一个动滑轮（图1．47－7）。‎ ‎2．一个定滑轮和二个动滑轮（图1．47－8）。‎ ‎3．二个定滑轮和一个动滑轮（图．47－9甲）。‎ ‎4．二个定滑轮和二个动滑轮（图1．47－9乙）。‎ 巧记“口诀”，组装滑轮组 根据不同的要求，设计与组装滑轮组的方法很多。利用口诀：“奇动偶定；一动配一定；偶数减一定；变向加一定。”去解决这一问题，可以使学生准确记忆和掌握组装滑轮组的要领。‎ ‎1、根据题意确定由多少段绳子（n）承担动滑轮重力和物体重力。‎ ‎2、确定动滑轮个数。‎ ‎（1）当n为偶数时，动滑轮的个数是：n/2‎ ‎（2）当n为奇数时，动滑轮的个数是：n-1/2‎ ‎3、确定定滑轮的个数。口诀：“一动配一定，偶数减一定，变向加一定。”‎ ‎（1）在不改变施力的方向时，以动滑轮个数为基数，按“一动配一定，偶数减一定”来确定定滑轮的个数。即：一个动滑轮配一个定滑轮；但当n为偶数时，定滑轮的个数等于“动滑轮的个数减一个”。‎ ‎（2）在需要改变施力的方向时，仍以动滑轮的个数为基数，按“变向加一定”的方法确定定滑轮的个数。即：在“一动配一定，偶数减一定”的基数上，再加上一个定滑轮。‎ ‎4、组装滑轮组。口诀：“奇动偶定”。‎ 确定好了动滑轮和定滑轮的个数后，再确定绳子的起始点。‎ ‎（1）当n为奇数时，绳子的起始点从动滑轮开始，经定滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。‎ ‎（2）当n为偶数时，绳子的起始点从定滑轮开始，经动滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。‎ ‎（3）当动滑轮和定滑轮个数不相等时,只有一种绕法,固定端一定在个数较少的滑轮上。‎ 绳子段数n ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 动滑轮个数 ‎1‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎3‎ 不变向 ‎0‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎2‎ 定滑轮个数 变 向 ‎1‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎3‎ 示意图 组装滑轮组实例解析 例1某物重为5100N，现有一绳最大只能承担1200N，站在地面把重物向上提升。请设计一个滑轮组，并画出组装示意图。‎ 例2某物重为5100N，现有一绳最大只能承担1200N，站在楼上把重物向上提升。请设计一个滑轮组，并画出组装示意图。‎ 例3不计轮重，绳子及摩擦力，不改变施力方向，把物体从地面向上提升，要求拉力是物重的。请设计一个滑轮组，并作出组装示意图。‎ 例4不计轮重，绳子及摩擦力，站在地面把物体从地面向上提升，要求拉力是物重的。请设计一个滑轮组，并作出组装示意图。‎ 滑轮例题解析 ‎1、（2009•包头）如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升0.1m，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N（不计绳重和绳与滑轮间的磨擦），下列计算结果正确的是（　　）‎ ‎ A、所做的有用功为1J B、动滑轮自重0.2N ‎ C、拉力F做功的功率为0.3W D、该滑轮组的机械效率为83.3%‎ 分析：（1）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，工作特点是：可以达到既省力又改变力的作用方向．动滑轮由几段绳子承担，绳端移动的距离就是物体升高高度的几倍．‎ ‎（2）结合功、功率和机械效率的公式分别计算出所做的有用功、动滑轮自重、拉力F做功的功率、该滑轮组的机械效率，然后和所提供的计算结果比较，得出正确的判断．‎ 解答：解：A、∵用滑轮组提升物体，对物体做的功是有用功．‎ ‎∴所做的有用功W用=Gh=10N×0.1m=1J．‎ ‎∴该选项中，所做的有用功为1J，计算结果正确．‎ B、∵不计绳重和绳与滑轮间的摩擦时，该滑轮组中的动滑轮由两段绳子承担，绳子上的拉力是物体和动滑轮总重的二分之一，则：动滑轮的重力G动=2F﹣G物=2×6N﹣10N=2N．‎ ‎∴动滑轮自重0.2N，计算结果不正确．‎ C、∵用滑轮组提升物体，拉力F做的功是总功，则拉力F做功的功率．‎ ‎∴拉力F做功的功率为0.3W，计算结果不正确．‎ D、∵该滑轮组的机械效率η=．‎ ‎∴该滑轮组的机械效率为83.3%，计算结果正确．‎ 本题计算结果正确的有两个：A和D．‎ 故选A、D．‎ ‎2、如图所示，小明用两个滑轮组成甲、乙两种不同的省力滑轮组．他分别用这两种滑轮组把质量相同的重物吊到等高的平台上，两次吊重物时他拉绳的速度相同．不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（　　）‎ ‎ A、两次吊物，小明所做的功和功率的多少相同，甲装置的效率高 B、两次吊物，小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同 ‎ C、两次吊物，小明所做的功率的大小和效率的高低相同，用甲装置做的功多 D、两次吊物，小明所做的功的多少和效率的高低相同，用乙装置时功率大 分析：从题中知：重物的质量相同，两次拉绳的速度相等，重物上升的高度相同，滑轮相同．‎ 先根据W=Fs求出小明的拉力所做的功W甲与W乙；再由η=求出机械效率；最后根据P=Fv比较功率的大小．‎ 解答：解：‎ ‎（1）小明的拉力是用来克服物体与动滑轮的重力做功，因为物体重力相等，滑轮相同，上升的高度相同，所以两次做功相等；‎ ‎（2）由W=Gh知，两次所做的有用功相等，所以机械效率相等；‎ ‎（3）因为甲图中有3段绳子拉着动滑轮所以F甲=（G物+G轮）；乙图中有2段绳子拉着动滑轮，所以F 乙=（G物+G轮）；‎ F甲＞F乙，V甲=V乙，根据P=Fv得P甲＞P乙．‎ 故选D．‎ ‎3、（2010•泉州）建筑工人用如图所示的滑轮组，将重800N的重物匀速提高5m，拉力所做的功为4800J，则该滑轮组的机械效率是（　　）‎ ‎ A、67% B、73%‎ ‎ C、83% D、100%‎ 分析：由装置可知承担物重的绳子股数n=2，重物上升h，则拉力端移动的距离s=2h，知道物重G和拉力大小F可以求出有用功、总功，根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率．‎ 解答：解：由图可知，n=2，s=2h=2×5m=10m，‎ 当提升G=800N的重物时，‎ W有用=Gh=800N×5m=4000J，‎ W总=4800J，‎ 滑轮组的机械效率：‎ η=×100%=×100%=83%．‎ 故选C．‎ ‎4、利用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的高度，则（　　）‎ ‎ A、甲滑轮组的机械效率高 B、乙滑轮组的机械效率高 ‎ C、F2做功的功率大 D、F1、F2做功的功率一样大 分析：滑轮组的机械效率是有用功与总功的比值，要正确地解决此题，关键是搞清有用功与总功的计算，还要分清每个滑轮组由几段绳子承担物重．功率是表示物体做功快慢的物理量，一定要注意题目中比较哪个功的功率．‎ 解答：解：甲滑轮组由3段绳子承担物重，所以S1=3h1‎ 则η1= 乙滑轮组由2段绳子承担物重，所以S2=2h2‎ 则η2= 又因为G1=G2，F1=F2，‎ 所以乙滑轮组的效率高．‎ 两物体上升速度相同，所以甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度．‎ 根据P=Fv，拉力F相同，所以F1的功率大．‎ 故选B．‎ 点评：此题主要考查了滑轮组机械效率的计算，以及功率的计算．同时还用到了绳端移动距离与物体上升高度的关系．‎ ‎5、用完全相同的A、B两个滑轮组（绳重及摩擦忽略不计），分别提升重为G1和G2的两物体，若G1＞G2，它们的机械效率分别为ηA和ηB，则（　　）‎ ‎ A、ηA＞ηB B、ηA＜ηB ‎ C、ηA=ηB D、无法判断 分析：知道绳重及摩擦忽略不计，利用滑轮组做的额外功就是提升动滑轮做的功，因为用的是完全相同的滑轮组，所以将重物提升高度相同时做的额外功相同；‎ 提升的物重不同，当提升高度相同时，有用功不同，利用机械效率的公式η==分析机械效率的大小变化情况．‎ 解答：解：设将两个物体提升高度均为h，‎ ‎∵使用滑轮组时，绳重及摩擦忽略不计，‎ ‎∴W额=G轮h，‎ 当提升的物重变化时，额外功大小不变；﹣﹣﹣﹣﹣﹣①‎ ‎∵η==，‎ ‎∴==1+，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②‎ ‎∵G1＞G2，W有用=Gh，‎ ‎∴做的有用功：W1＞W2，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③‎ 由①②③综合分析：ηA＞ηB．‎ 故选A．‎ 点评：本题考查了使用滑轮组时有用功、额外功、总功、机械效率的计算方法，利用好“当绳重及摩擦忽略不计时，W额=G轮h”是本题的关键．‎ 课后作业 ‎1、两滑轮组装置如图所示，已知每个滑轮重力都为G0，摩擦和绳重均不计，用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时，甲、乙两滑轮组的机械效率之比是（　　）‎ ‎ A、6：7 B、7：6‎ ‎ C、5：6 D、5：7‎ ‎2、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：‎ ‎（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；‎ ‎（2）滑轮组机械效率高低可能与被物重有关；‎ ‎（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；‎ ‎（4）滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数有关．‎ 然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，则该实验验证的假设是（　　）‎ ‎ A、（1） B、（2）‎ ‎ C、（3） D、（4）‎ ‎3、（2007•恩施州）下列关于简单机械的理解，正确的是（　　）‎ ‎ A、滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 B、吃饭时，筷子是个省力杠杆 ‎ C、使用杠杆，就是为了省力 D、使用定滑轮不省力，但可以省距离 ‎4、（2006•大连）如图所示，工人用动滑轮把重物匀速提升到一定高度，重物的重力为G物，动滑轮的重力为G动，此装置的机械效率为η，不计绳重和摩擦．则工人所用的拉力为（　　）‎ ‎ A、 B、 ‎ C、 D、 ‎5、（2011•包头）如图所示，斜面长6m，高3m，用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2m，下列说法正确的是（　　）‎ ‎ A、滑轮组的机械效率是40% B、物体重300N ‎ C、拉力F做的功是600J D、拉力F的功率是40W ‎6、有一人用同一滑轮组分别将重1000N和2000N的物体匀速提升5m，动滑轮重200N，不计绳重和摩擦，，则上述两种情况中不正确的是（　　）‎ ‎ A、滑轮组的机械效率不相等 B、人做的额外功相等 ‎ C、人做的总功相等 D、绳子自由端移动的距离相等 ‎7、从井中提水时，常常会发生吊水桶落入井里的事情．用物理知识分析下列说法，其中错误的是（　　）‎ ‎ A、用吊水桶向上提水，人对桶和水做的功都是有用功 B、用吊水桶向上提水，人对桶做的功是额外功 ‎ C、吊水桶掉在井里，打捞水桶时桶里会带些水，这时人对水做的功是额外功 D、吊水桶掉在井里，打捞水桶时，人对桶做的功是有用功 ‎8、下列关于机械效率的说法中，正确的是（　　）‎ ‎ A、做功多的机械，机械效率一定高 B、越省力的机械，机械效率越高 ‎ C、使用机械的目的是为了提高机械效率 D、使用任何机械，它的机械效率都小于1‎ ‎9、（2007•无锡）如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2．若不计绳重与摩擦，则（　　）‎ ‎ A、W1=W2，η1=η2 B、W1=W2，η1＜η2‎ ‎ C、W1＜W2，η1＞η2 D、W1＞W2，η1＜η2‎ ‎10、（2011•烟台）在不计摩擦和绳子质量的情况下，分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组（两个定滑轮和两个动滑轮）匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组，则下列选项正确的是（　　）‎ ‎ A、η组＜η动＜η定 B、η定＜η动＜η组 ‎ C、η动＜η定＜η组 D、η定＜η组＜η动 ‎11、（2010•广西）用如图所示的滑轮组提起重1000N的货物，所用拉力是400N，绳的自由端被拉下2m．关于这个滑轮组工作的下列说法中，正确的是（　　）‎ ‎ A、总功是800J B、额外功是100J ‎ C、有用功是400J D、机械效率是62.5%‎ ‎12、通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（　　）‎ ‎ A、增加动滑轮，减小拉力 B、改用质量小的动滑轮 ‎ C、减少提升高度，减少做功 D、增加提升重物重力，增大有用功 二、填空题（共12小题）‎ ‎13、一座高达40米的大桥，总长为8350米，其中正桥只有850米，而两侧引桥却长达7500米．一座大桥为什么要有这么长的引桥呢？小明很奇怪，请教老师后．他明白了引桥相当于一个斜面．‎ ‎（1）小明用如图乙所示的斜面进行模拟实脸．在保持斜面高度不变的情况下，改变斜面的长度．发现斜面越长，拉动小车匀速上升的力F越小．由此他明白了很长的引桥在汽车上桥是能起到　 　（“省力“或“省功“）的作用．‎ ‎（ 2 ）一辆总质量为2000千克的汽车以10米/秒的速度匀速通过一侧引桥（长3750米），需要的时间为 ‎　　 秒，所做的有用功为　 焦．‎ ‎14、（2008•黄冈）建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料（如图）．绕在滑轮组上的钢丝绳最大拉力为6×103N，不计滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦，一次最多能起吊　 N的建筑材料，实际使用该滑轮组最多只能吊起5.4×103N的建筑材料，且将建筑材料1s内匀速吊起了1m，起重机的功率是　 W，机械效率为　 　．若吊起的建筑材料 重力减小，机械效率将　 　‎ ‎．（“增大”、“减小”或“不变”）‎ ‎15、（2010•攀枝花）如图所示，斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的木箱匀速推到车上，推力对木箱做的功是　 　J，斜面的机械效率是　 　．‎ ‎16、（2010•黄冈）如图是某商场的自动扶梯．扶梯的部分几何尺寸如图所示，质量为50kg的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼．已知扶梯以1m/s的速皮匀速上行．则扶梯对他做的功是　 　J，对他做功的功率是　 　W．如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的效率将　 　（填“变大”、“变小”或“不变”）．若小华为较快上楼，在扶梯以上述速度上行的同时，他又相对扶梯以1m/s的速度在扶梯上向上步行，则他从一楼到达二楼所需的时间为　 　s．‎ ‎17、（2004•河北）如图所示，某同学用一个动滑轮匀速提起一袋质量为18kg的面粉，所用的拉力为100N，则动滑轮的机械效率为　 　．若用此动滑轮匀速提起一袋质量为25Kg的大米，当拉绳子的速度为　‎ ‎　m/s时，拉力的功率为54W．（取g=10N/kg，绳重与摩擦不计）‎ ‎18、一个质量为70kg的工人，用如图所示的装置（包括滑轮组及装砖的托板）提升一堆砖．已知装砖的托板重200N，每块砖重100N．滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人匀速提升10块砖时，此装置的机械效率为80%．那么，该人站在地面上用此装置提升这些砖的过程中，此装置的机械效率最高可达到　 　．（取g=10N/kg，结果保留1位小数）‎ ‎19、某实验小组的同学在探究斜面的机械效率时，他们用弹簧测力计拉着小车沿斜面向上运动，收集了下表中的实验数据：‎ ‎（1）分析上表中的数据得出：当斜面坡度较　 　时，较省力；‎ ‎（2）分析上表中的数据还可得出：当斜面　 　时，斜面的机械效率最大；‎ ‎（3）该小组又做了第4次实验：他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别为0.5m和lm，用弹簧测力计拉着这个小车沿斜面向上做匀速直线运动，读出这时弹簧测力计的示数为4.5N，则他们测出斜面的机械效率为　 　．把第4次与第　 　次的测量结果相比较，才能得出：当斜面越粗糙时斜面的机械效率越小．‎ ‎20、（2009•长沙）小强利用如图所示的滑轮组去拉物体，使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m，若A所受地面的摩擦力f=600N，小强所用拉力F=250N，则拉力F的功率为　 　W，该装置的机械效率是　 　．‎