2024-2025學(xué)年版塊12簡(jiǎn)單機(jī)械專題12-3斜面、輪軸、機(jī)械效率（含答案）初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義83講專題12-3斜面、輪軸、機(jī)械效率知識(shí)·解讀一、斜面1、斜面也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，也屬于一種杠桿的變形。2、如圖所示的斜面，當(dāng)斜面光滑時(shí)，有Fｌ=Gh，η==100%；當(dāng)斜面存在摩擦?xí)r，有F=Gh+f，η==.3、應(yīng)用：盤山公路、千斤頂，過(guò)街天橋等。二、輪軸1、特點(diǎn)：如圖所示，R為輪半徑，r為軸半徑，根據(jù)杠桿平衡條件：F1R＝F2r知，輪軸省力，但費(fèi)距離．2、應(yīng)用：汽車方向盤、扳手、門把手等．三、機(jī)械效率1、有用功、額外功及總功的含義=1\*GB3①有用功：是指我們必須要做的這部分功。=2\*GB3②額外功：是指不需要，但又不得不做的那部分功。=3\*GB3③總功：是有用功和額外功之和。2、總功＝有用功＋額外功的表述方式：W總＝W有用＋W額外3、機(jī)械效率的定義及表達(dá)式η＝W有效/W總(b)=1\*GB3①有用功和總功的比值叫做機(jī)械效率，用符號(hào)η表示。=2\*GB3②表達(dá)式：η＝eq\f(W有用,W總)×100%。典例·解讀類型一：斜面相關(guān)計(jì)算例1、如圖所示，工人用160N的拉力F將重為300N木箱10s內(nèi)勻速拉到長(zhǎng)3m、高1m的斜面頂端．下列說(shuō)法正確的是()A、拉力F做功的功率是16WB、克服木箱重力做功是900JC、斜面的機(jī)械效率是62.5%D、若只改變斜面的傾斜角度，斜面的機(jī)械效率不變【答案】【答案】C．【解析】拉力F做的總功W總＝Fs＝160N×3m＝480J，時(shí)間t＝10s，所以功率P＝eq\f(W總,t)＝eq\f(480J,10s)＝48W，A錯(cuò)誤；克服木箱重力做的功是有用功，所以有用功W有用＝Gh＝300N×1m＝300J，B錯(cuò)誤；斜面的機(jī)械效率η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(300J,480J)×100%＝62.5%，C正確；由計(jì)算可知，η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(G,F)sinθ×100%，所以斜面與地面的夾角θ越大，斜面的效率越大，D錯(cuò)誤．故選C.類型二：輪軸例2、閱讀文章，回答問(wèn)題：輪軸輪軸是一種簡(jiǎn)單機(jī)械。輪軸由具有共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸O的大輪和小輪組成。通常把大輪叫輪，小輪叫軸。圖1所示是一些輪軸的實(shí)例。輪軸實(shí)際上是一個(gè)可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的變形的杠桿。輪半徑R和軸半徑r分別就是作用在輪和軸上的兩個(gè)力F1和F2的力臂，如圖2所示。

汽車方向盤螺絲刀喇叭鎖

圖二

根據(jù)杠桿的平衡條件，可得F1R=F2r.使用輪軸時(shí)，如果動(dòng)力作用在輪上能省力，且輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在輪上的動(dòng)力就是阻力的幾分之一。如果動(dòng)力作用在軸上就費(fèi)力，但可以省距離。(1)輪軸的實(shí)質(zhì)是變形的________。(2)若螺絲刀的輪半徑是1.5cm，軸半徑是0.3cm，則正常使用螺絲刀是__________（選填“省力”或“費(fèi)力”）的，且動(dòng)力是阻力的?！敬鸢浮俊敬鸢浮浚?）杠桿；（2）省力，1/5．【解析】(1)輪軸實(shí)質(zhì)是可繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿；其支點(diǎn)在軸心，阻力作用在軸上，動(dòng)力作用在輪上。輪的半徑大于軸半徑，所以其實(shí)質(zhì)是一個(gè)省力杠桿。(2)螺絲刀的輪半徑是1.5cm，軸半徑是0.3cm，即R=5r，根據(jù)杠桿的平衡條件F1R=F2r，故正常使用螺絲刀是省力的，且動(dòng)力是阻力的1/5.類型三：涉及機(jī)械效率的力學(xué)綜合1——密度、浮力例3、在某次河道治理的行動(dòng)中，發(fā)現(xiàn)了一塊重為2×104N的花崗巖沉在河底，為了把它打撈上來(lái)，現(xiàn)用滑輪組將這塊浸沒(méi)在水中的花崗巖以0.5m/s的速度勻速提起，動(dòng)滑輪重為4×103N，如圖所示，花崗巖沒(méi)有露出水面時(shí)，繩端的拉力為8×103N，不計(jì)繩重、摩擦及水的阻力．求：(1)花崗巖浸沒(méi)在水中勻速上升時(shí)，拉力的功率．(2)花崗巖完全露出水面后，勻速上升過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率．(結(jié)果保留到0.1%)(3)花崗巖的密度．【答案】【答案】（1）8×103W；（2）83.3%；（3）2.5×103kg/m3.【解析】(1)繩端移動(dòng)的速度：v繩＝2v巖＝2×0.5m/s＝1m/s花崗巖浸沒(méi)在水中勻速上升時(shí)，拉力的功率：P＝Fv繩＝8×103N×1m/s＝8×103W(2)花崗巖完全露出水面后，勻速上升過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率：η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(G巖h,（G巖＋G動(dòng)）h)×100%＝eq\f(G巖,G巖＋G動(dòng))×100%＝eq\f(2×104N,2×104N＋4×103N)×100%≈83.3%(3)花崗巖的質(zhì)量：m巖＝eq\f(G巖,g)＝eq\f(2×104N,10N/kg)＝2×103kg花崗巖浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力：F?。紾巖－(2F－G動(dòng))＝2×104N－(2×8×103N－4×103N)＝8×103N花崗巖的體積：V巖＝V排＝eq\f(F浮,ρ水g)＝eq\f(8×103N,1.0×103kg/m3×10N/kg)＝0.8m3花崗巖的密度：ρ巖＝eq\f(m巖,V巖)＝eq\f(2×103kg,0.8m3)＝2.5×103kg/m3類型三：涉及機(jī)械效率的力學(xué)綜合2——杠桿、滑輪例4、圖甲所示為一種搬運(yùn)建筑材料的機(jī)械裝置，AB是個(gè)杠桿，O為支點(diǎn)，杠桿平衡時(shí)，B端受到的向下的拉力________A端受到的向下的拉力(選填“大于”“小于”或“等于”)；用于裝載貨物的小車自重為500N，若搬運(yùn)2000N的貨物，電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)拉鋼絲繩的力F甲=1600N，該滑輪組的效率η甲=_________；若用同樣的滑輪按乙圖組裝，勻速提升相同的貨物，電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)拉鋼絲繩的力為F乙，乙滑輪組的效率為η乙，考慮實(shí)際情況，則F甲_________F乙，η甲________η乙(選填“>”“<”或“=”)。【答案】【答案】小于；62.5%；>；>.【解析】本題考查杠桿的分類和機(jī)械效率。（1）根據(jù)杠桿的平衡條件，如果動(dòng)力臂大于阻力臂，則動(dòng)力小于阻力，是省力杠桿，本題中作用在B端拉力的力臂大于作用在A端拉力的力臂，所以作用在B端的拉力小于作用在A端的拉力；（2）該滑輪的機(jī)械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%=62.5%（3）使用甲圖組裝的滑輪組時(shí)，F(xiàn)甲=(G物+G動(dòng))，而使用乙圖組裝的滑輪組時(shí)，F(xiàn)乙=(G物+G動(dòng))，所以F甲>F乙；（4）根據(jù)（4）根據(jù)η=×100%知，乙圖克服摩擦和繩重的額外功大于甲圖，故乙圖的機(jī)械效率低，甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率。類型三：涉及機(jī)械效率的力學(xué)綜合3——斜面例5、已知斜面傾角為30°，斜面高為2m。小兵同學(xué)用繩子沿斜面將重為400N的木箱由斜面底端勻速拉到頂端，拉力大小為300N，繩重不計(jì)。求：(1)小兵對(duì)木箱做的有用功。(2)斜面的機(jī)械效率。(3)斜面對(duì)木箱施加的摩擦力?！敬鸢浮俊敬鸢浮?1)800J；(2)66.7%；(3)100N.【解析】本題考查有關(guān)斜面的功、機(jī)械效率的計(jì)算。(1)小兵對(duì)木箱做的有用功：W有=Gh=400N×2m=800J。(2)小兵對(duì)木箱做的總功：W總=Fs=300N×2m×2=1200J，則斜面的機(jī)械效率為：η=×100%=×100%≈66.7%。(3)W額=W總-W有=1200J-800J=400J，即克服斜面的摩擦力所做的額外功為400J，則由W額=f·s得f===100N。類型四：圖像問(wèn)題例6、工人用如圖甲所示的滑輪組和箱子運(yùn)送建材上樓，每次運(yùn)送量不定，滑輪組的機(jī)械效率隨建材重量變化的圖像如圖乙所示?；喓弯摾K的摩擦力及繩重忽略不計(jì)，g取10N/kg。(1)若某次運(yùn)送建材的質(zhì)量為40kg，求此時(shí)的拉力是多少？(2)若工人在1min內(nèi)將建材勻速豎直向上提升了12m，作用在鋼繩上的拉力為200N，拉力做功的功率是多大？(3)當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為60%時(shí)，運(yùn)送建材的重力是多大？【答案】【答案】(1)400N；(2)80W；(3)600N.【解析】(1)由圖可知，當(dāng)運(yùn)送的建材質(zhì)量為40kg時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為50%，則有eq\f(W有用,W總)＝eq\f(Gh,F2h)＝eq\f(400N,2F)＝50%，解得F＝400N。(2)P＝eq\f(W,t)＝eq\f(F1·2h1,t)＝eq\f(200N×2×12m,1×60s)＝80W。(3)由圖可得，當(dāng)機(jī)械效率為50%時(shí)，η＝eq\f(W有用,W)×100%＝eq\f(G物h,（G物＋G）h)，代入數(shù)據(jù)可得G＝400N，當(dāng)η′＝60%時(shí)，帶入數(shù)據(jù)可解得G物′＝600N。培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、如圖所示，在相同時(shí)間內(nèi)，用大小相同的拉力F把等質(zhì)量的甲、乙兩物體沿斜面AB、AC從底端拉到斜面頂端．F對(duì)物體做功的功率分別為P甲、P乙，機(jī)械效率分別為η甲、η乙．下列分析正確的是()A.P甲＞P乙、η甲＜η乙B.P甲＜P乙、η甲＜η乙C.P甲＜P乙、η甲＞η乙D.P甲＞P乙、η甲＞η乙2、下列關(guān)于功、功率、機(jī)械效率的說(shuō)法中，正確的是（）A．機(jī)械效率越高，做功越多，功率越大B．機(jī)械的功率越大，做功越快C．機(jī)械效率越高，做功越少，功率越大D．機(jī)械效率越高，做功越少，但功率不一定大3、動(dòng)力做功的功率是P，做功的時(shí)間是t，額外阻力做功為W，則機(jī)械效率為（）A.B.C.D.4、如圖所示，甲、乙兩物體質(zhì)量相同，在拉力F1、F2作用下分別沿光滑斜面勻速拉到頂端，則下列說(shuō)法正確的是（）A．拉力F1做的功比F2做功多B．拉力F2做的功比F1做功多C．兩者所做的功一樣多D．條件不足，無(wú)法判斷5、如圖甲所示，一物體置于斜面上剛好能沿斜面勻速下滑，現(xiàn)用一沿斜面向上的拉力F使該物體沿斜面向上勻速滑動(dòng)，如圖乙所示，則可知此時(shí)斜面的機(jī)械效率是（）A．25%B．50%C．75%D．條件不足，無(wú)法確定斜面具體的機(jī)械效率6、利用如圖所示的動(dòng)滑輪將重為G的物體勻速地拉上斜面，設(shè)斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，滑輪的重力及摩擦力均不計(jì)，根據(jù)功的原理，則拉力為（）A、B、C、D、7、用圖示滑輪組，在2s內(nèi)將物重G為1000N的物體沿水平方向勻速移動(dòng)0.8m，所用水平拉力F為300N，物體受到水平地面的摩擦力f為物重G的0.4倍。在此過(guò)程中，說(shuō)法正確的是()A．繩子自由端沿水平方向移動(dòng)的速度為1.2m/sB．物體受到的拉力為600NC．拉力F的功率為120WD．滑輪組的機(jī)械效率為66.7%8、一位建筑工人要把建筑材料運(yùn)送到樓上，他使用了如圖所示的裝置進(jìn)行升降。已知吊籃的質(zhì)量為m1，建筑材料的質(zhì)量為m2，人對(duì)繩子的拉力為F，吊籃在拉力的作用下勻速上升了h，不計(jì)繩重及摩擦。下列表述正確的是()A．繩子自由端移動(dòng)的距離為3hB．工人做的有用功為m2ghC．工人做的額外功為2Fh－(m1＋m2)ghD．動(dòng)滑輪重為3F－(m1＋m2)g9、物體A在拉力F的作用下以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速運(yùn)動(dòng)，如圖所示。拉力F的功率為4W，A與地面間的摩擦力是A重力的0.3倍，若整個(gè)裝置的機(jī)械效率為90%，則()A．1s內(nèi)物體A克服重力做功3.6JB．1s內(nèi)物體A克服摩擦力做功3.6JC．物體A與地面的摩擦力為9ND．拉力F為20N10、A、B兩種實(shí)心物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系如圖甲所示，把體積相等的A、B物體掛在滑輪組下，若要使它們處于靜止?fàn)顟B(tài)，則在圖乙的虛線框內(nèi)懸掛B物體的個(gè)數(shù)是(不計(jì)摩擦和滑輪的自重)()A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)11、用水平力F1拉動(dòng)如圖所示裝置，使木板A在粗糙水平面上向右勻速運(yùn)動(dòng)，物塊B在木板A上表面相對(duì)地面靜止，連接B與豎直墻壁之間的水平繩的拉力大小為F2.不計(jì)滑輪重和繩重，滑輪軸光滑．則F1與F2的大小關(guān)系是()A.F1＝F2B.F2<F1<2F2C.F1＝2F2D.F1>2F212、某同學(xué)用滑輪組提升物體，繩子自由端豎直移動(dòng)的距離隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖中圖線a所示，物體上升的高度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖中圖線b所示．已知物體的質(zhì)量為450g，所用動(dòng)滑輪的質(zhì)量為50g，繩子自由端的拉力F為1.3N．g取10N/kg.在0～2s的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()A.繩子自由端移動(dòng)的速度為5.0cm/sB.拉力F的功率為0.26WC.有用功為0.5JD.滑輪組的機(jī)械效率為90%13、以下生活中的裝置不屬于輪軸的有（

）A、學(xué)校教室門的旋轉(zhuǎn)把手B、螺絲刀C、鉗子D、自行車車把14、若把輪軸、定滑輪、動(dòng)滑輪看做杠桿，則下列說(shuō)法中正確的是（

）A、輪軸一定是省力杠桿B、定滑輪可看做等臂杠桿C、動(dòng)滑輪可看做動(dòng)力臂為阻力臂1/2倍的杠桿D、以上說(shuō)法都不對(duì)15、（多選）要用15N的力剛好提起20N的重物，如果不計(jì)機(jī)械本身的重力，可以應(yīng)用的下列簡(jiǎn)單機(jī)械是（）A、一個(gè)定滑輪B、一根杠桿C、一個(gè)動(dòng)滑輪D、一個(gè)輪軸16、用小螺絲刀無(wú)法旋動(dòng)螺絲時(shí)，換用粗柄的大螺絲刀就行了，這是因?yàn)椋ǎ〢．用大螺絲刀動(dòng)力大些B．用大螺絲刀所受的阻力小些C．用大螺絲刀阻力臂小些D．用大螺絲刀動(dòng)力臂大些，動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積大于阻力與阻力臂的乘積17、如圖所示，重為100N的物體B，在足夠深的水中勻速下沉，通過(guò)滑輪組拉著重600N的物體A沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，在4s內(nèi)物體A移動(dòng)了0.8米，已知B的密度是水的密度的5倍，動(dòng)滑輪重12N，不計(jì)繩重及滑輪與繩之間的摩擦，g取10N/kg（）A、對(duì)繩的拉力是20NB、對(duì)繩的拉力的功率是16WC、物體受摩擦力為148ND、滑輪組的機(jī)械效率為90%18、將一個(gè)重為4.5N的物體沿斜面從底端勻速拉到頂端(如圖所示)，斜面長(zhǎng)1.2m，高0.4m，斜面對(duì)物體的摩擦力為0.3N(物體大小可忽略)。則下列說(shuō)法正確的是(

)A、沿斜面向上的拉力為0.3NB、拉力做的有用功0.36J，斜面的機(jī)械效率20%C、拉力做的有用功1.8J，斜面的機(jī)械效率20%D、拉力做的總功2.16J，斜面機(jī)械效率83.3%19、如圖所示，甲、乙兩個(gè)滑輪組，其中每個(gè)滑輪的質(zhì)量都相同，分別用拉力F1、F2將重物G1、G2提升相同高度，不計(jì)繩重和摩擦，下列說(shuō)法正確的是()A.若G1＝G2，則拉力F1、F2做的總功相同B.若G1＝G2，則拉力F2做的有用功多C.若G1＞G2，則甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率D.若G1＞G2，則甲、乙兩個(gè)滑輪組的機(jī)械效率相等20、圖3、圖4是由相同的滑輪組裝的滑輪組，甲乙兩人分別用兩裝置在相等時(shí)間內(nèi)將質(zhì)量相等的重物勻速提升相同的高度，空氣阻力、摩擦、滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是（）A．甲的拉力是乙的拉力的3倍B．乙拉繩子的速度大小是甲拉繩子速度大小的2倍C．甲拉力的功率大于乙拉力的功率D．如果考慮滑輪質(zhì)量，圖3裝置的機(jī)械效率比圖4的小21、如圖所示，有一斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，現(xiàn)用力F沿斜面把重為G的物體從底端勻速拉到頂端。已知物體受到斜面的摩擦力為f，則下列關(guān)于斜面機(jī)械效率η的表達(dá)式正確的是()。A．η＝×100%B．η＝×100%fC．η＝×100%D．η＝×100%22、(多選)小明和興趣小組的同學(xué)們利用如圖所示的裝置探究斜面的機(jī)械效率，同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和裝置發(fā)表了下列不同的看法，其中不正確的有()。A．勻速拉動(dòng)木塊時(shí)，拉力與摩擦力是一對(duì)平衡力B．斜面的機(jī)械效率與木塊被拉動(dòng)的距離是無(wú)關(guān)的C．勻速拉動(dòng)木塊的過(guò)程中，木塊機(jī)械能是不變的D．勻速拉動(dòng)時(shí)，木塊是要克服摩擦力做額外功的二、填空題1、如圖所示，用兩個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成滑輪組，每個(gè)滑輪重為30N。用這個(gè)滑輪組把重300N的物體勻速提升2m，不計(jì)繩重及摩擦，則拉力F大小是_______N，滑輪組的機(jī)械效率為______。第1題圖第2題圖第3題圖2、質(zhì)量為m的工人用如圖甲所示的滑輪組將建筑材料運(yùn)送到樓頂，滑輪組的機(jī)械效率隨建筑材料重力變化的圖像(如圖乙)，機(jī)械中摩擦及繩重忽略不計(jì)．影響滑輪組機(jī)械效率的原因有________(寫出一點(diǎn)即可)，動(dòng)滑輪的重力為________；該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送建筑材料時(shí)，此滑輪組機(jī)械效率的最大值為______．(后兩空均用已知量符號(hào)表示)3、如圖甲所示，物體A重為15N置于水平桌面上，在拉力F的作用下，5s內(nèi)勻速直線運(yùn)動(dòng)了0.5m．圖乙是拉力F做的功隨時(shí)間變化的圖像．已知物體A在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力f為A物重G的0.2倍，則：拉力F=________N；拉力F做功的功率P=________W；滑輪組的機(jī)械效率η=________．cGcG三、計(jì)算題1、建筑工地上，施工人員用起重機(jī)吊起建筑材料，如圖所示，每件材料重均為3000N，施工臺(tái)距離地面的高度h為3m。起重機(jī)沿豎直方向勻速提升一件材料時(shí)，鋼繩的拉力F為2000N，不計(jì)鋼繩重和摩擦。求：(1)起重機(jī)提升一件材料時(shí)，對(duì)材料做的有用功是多少？(2)滑輪組在提升這件材料時(shí)的機(jī)械效率是多大？(3)在施工安全的前提下，為了加快施工進(jìn)度，起重機(jī)同時(shí)將兩件材料在15s內(nèi)勻速提到施工臺(tái)上。求鋼繩自由端拉力F的功率是多大？2、學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)單機(jī)械的有關(guān)知識(shí)后，小強(qiáng)同學(xué)自制了一種簡(jiǎn)易升降晾衣架，它由4個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成，繩子的一端固定在天花板上，人用力拉繩子的自由端可以使晾衣架勻速上升，晾衣架在勻速上升過(guò)程中橫梁保持水平，如圖所示，將40N的衣物掛在晾衣架上，人拉繩子的力為12.5N時(shí)，衣物勻速上升，忽略繩重及摩擦。求：(1)此時(shí)該裝置的機(jī)械效率。(2)將60N的衣物掛在晾衣架上，使其勻速升高1m，求人所做的總功。3、如圖甲所示，裝有0.01m3水的圓桶置于水平地面上，桶與地面間的接觸面積為0.2m2.桶的質(zhì)量忽略不計(jì)，g取10N/kg.(1)求桶中水的質(zhì)量．(2)求這桶水對(duì)地面的壓強(qiáng)．(3)某同學(xué)用圖乙所示的滑輪組將這桶水勻速提升2m的過(guò)程中，所用拉力為40N．求該滑輪組的機(jī)械效率．4、如圖是利用滑輪組打撈水中物體的簡(jiǎn)化模型示意圖，工人用一滑輪組從水中打撈物體。已知：物體的質(zhì)量為90kg且以恒定速度勻速上升。當(dāng)物體完全露出水面，工人對(duì)滑輪組繩子自由端的拉力F為400N，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率η為75%(繩的質(zhì)量、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計(jì)，g取10N/kg)。(1)請(qǐng)你根據(jù)題目中的條件，判斷出工人所使用的滑輪組是_________。(2)工人的質(zhì)量為60kg，雙腳與地面接觸面積為2.5×10－3m2，物體浸沒(méi)在水中和完全被打撈出水面時(shí)工人對(duì)地面的壓強(qiáng)變化了4×104Pa，求物體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力。(3)若物體完全浸沒(méi)在水中時(shí)，工人拉力的功率為180W，求物體上升的速度。5、如圖所示，工人師傅用動(dòng)滑輪把重物勻速提升到一定高度，重物的重為G物，動(dòng)滑輪的重為G動(dòng)，此裝置的機(jī)械效率為η，工人的拉力為F，不計(jì)繩重和摩擦。請(qǐng)推導(dǎo)：F＝eq\f(G動(dòng),2（1－η）。)6、在一些建筑工地、港口常見到各種大型起重機(jī)．圖所示是一種起重機(jī)的簡(jiǎn)圖，為了保證起重機(jī)起重時(shí)不會(huì)翻倒，在起重機(jī)右邊配有一個(gè)重物m0，已知OA=10m，OB=5m，起重機(jī)功率為30kW，起重機(jī)本身重力不計(jì)．求：（1）要使起重機(jī)吊起6×103kg的貨物時(shí)不會(huì)繞支點(diǎn)O翻倒，右邊配重m0至少為多少千克？（2）若機(jī)機(jī)械效率為80％，把5×103kg的貨物沿豎直方向勻速提高15m，需要多少時(shí)間？7、如圖所示，在C點(diǎn)作用方向始終與半徑OC垂直、大小為F3的力緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)輪軸時(shí)，細(xì)繩不斷纏繞于輪軸之上，細(xì)繩通過(guò)滑輪組拉動(dòng)A物體沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)了2m，力的傳感器顯示對(duì)A物體的拉力F1為450N．（忽略輪軸摩擦）（1）拉力F1做功是多少？（2）若滑輪組的機(jī)械效率為75%，繩對(duì)滑輪組拉力F2是多少？（3）若OB：OC=1：4，則F3的大小為多少？8、如圖所示質(zhì)量為5kg的球放在斜面的頂端A點(diǎn)由靜止?jié)L下，斜面高AC為5m，斜面長(zhǎng)AB為11m，若不計(jì)摩擦和空氣阻力，（1）在圖中作出球的受力示意圖；（2）球由靜止沿斜面從A點(diǎn)滾到B點(diǎn)，重力做了多少功？3）若重力做了多少功，物體的動(dòng)能就增加了多少，物理學(xué)中動(dòng)能的計(jì)算公式為Ex＝mv2，請(qǐng)計(jì)算物體到達(dá)B點(diǎn)的速度？

專題12-3斜面、輪軸、機(jī)械效率知識(shí)·解讀一、斜面1、斜面也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，也屬于一種杠桿的變形。2、如圖所示的斜面，當(dāng)斜面光滑時(shí)，有Fｌ=Gh，η==100%；當(dāng)斜面存在摩擦?xí)r，有F=Gh+f，η==.3、應(yīng)用：盤山公路、千斤頂，過(guò)街天橋等。二、輪軸1、特點(diǎn)：如圖所示，R為輪半徑，r為軸半徑，根據(jù)杠桿平衡條件：F1R＝F2r知，輪軸省力，但費(fèi)距離．2、應(yīng)用：汽車方向盤、扳手、門把手等．三、機(jī)械效率1、有用功、額外功及總功的含義=1\*GB3①有用功：是指我們必須要做的這部分功。=2\*GB3②額外功：是指不需要，但又不得不做的那部分功。=3\*GB3③總功：是有用功和額外功之和。2、總功＝有用功＋額外功的表述方式：W總＝W有用＋W額外3、機(jī)械效率的定義及表達(dá)式η＝W有效/W總(b)=1\*GB3①有用功和總功的比值叫做機(jī)械效率，用符號(hào)η表示。=2\*GB3②表達(dá)式：η＝eq\f(W有用,W總)×100%。典例·解讀類型一：斜面相關(guān)計(jì)算例1、如圖所示，工人用160N的拉力F將重為300N木箱10s內(nèi)勻速拉到長(zhǎng)3m、高1m的斜面頂端．下列說(shuō)法正確的是()A、拉力F做功的功率是16WB、克服木箱重力做功是900JC、斜面的機(jī)械效率是62.5%D、若只改變斜面的傾斜角度，斜面的機(jī)械效率不變【答案】【答案】C．【解析】拉力F做的總功W總＝Fs＝160N×3m＝480J，時(shí)間t＝10s，所以功率P＝eq\f(W總,t)＝eq\f(480J,10s)＝48W，A錯(cuò)誤；克服木箱重力做的功是有用功，所以有用功W有用＝Gh＝300N×1m＝300J，B錯(cuò)誤；斜面的機(jī)械效率η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(300J,480J)×100%＝62.5%，C正確；由計(jì)算可知，η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(G,F)sinθ×100%，所以斜面與地面的夾角θ越大，斜面的效率越大，D錯(cuò)誤．故選C.類型二：輪軸例2、閱讀文章，回答問(wèn)題：輪軸輪軸是一種簡(jiǎn)單機(jī)械。輪軸由具有共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸O的大輪和小輪組成。通常把大輪叫輪，小輪叫軸。圖1所示是一些輪軸的實(shí)例。輪軸實(shí)際上是一個(gè)可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的變形的杠桿。輪半徑R和軸半徑r分別就是作用在輪和軸上的兩個(gè)力F1和F2的力臂，如圖2所示。

汽車方向盤螺絲刀喇叭鎖

圖二

根據(jù)杠桿的平衡條件，可得F1R=F2r.使用輪軸時(shí)，如果動(dòng)力作用在輪上能省力，且輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在輪上的動(dòng)力就是阻力的幾分之一。如果動(dòng)力作用在軸上就費(fèi)力，但可以省距離。(1)輪軸的實(shí)質(zhì)是變形的________。(2)若螺絲刀的輪半徑是1.5cm，軸半徑是0.3cm，則正常使用螺絲刀是__________（選填“省力”或“費(fèi)力”）的，且動(dòng)力是阻力的?！敬鸢浮俊敬鸢浮浚?）杠桿；（2）省力，1/5．【解析】(1)輪軸實(shí)質(zhì)是可繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿；其支點(diǎn)在軸心，阻力作用在軸上，動(dòng)力作用在輪上。輪的半徑大于軸半徑，所以其實(shí)質(zhì)是一個(gè)省力杠桿。(2)螺絲刀的輪半徑是1.5cm，軸半徑是0.3cm，即R=5r，根據(jù)杠桿的平衡條件F1R=F2r，故正常使用螺絲刀是省力的，且動(dòng)力是阻力的1/5.類型三：涉及機(jī)械效率的力學(xué)綜合1——密度、浮力例3、在某次河道治理的行動(dòng)中，發(fā)現(xiàn)了一塊重為2×104N的花崗巖沉在河底，為了把它打撈上來(lái)，現(xiàn)用滑輪組將這塊浸沒(méi)在水中的花崗巖以0.5m/s的速度勻速提起，動(dòng)滑輪重為4×103N，如圖所示，花崗巖沒(méi)有露出水面時(shí)，繩端的拉力為8×103N，不計(jì)繩重、摩擦及水的阻力．求：(1)花崗巖浸沒(méi)在水中勻速上升時(shí)，拉力的功率．(2)花崗巖完全露出水面后，勻速上升過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率．(結(jié)果保留到0.1%)(3)花崗巖的密度．【答案】【答案】（1）8×103W；（2）83.3%；（3）2.5×103kg/m3.【解析】(1)繩端移動(dòng)的速度：v繩＝2v巖＝2×0.5m/s＝1m/s花崗巖浸沒(méi)在水中勻速上升時(shí)，拉力的功率：P＝Fv繩＝8×103N×1m/s＝8×103W(2)花崗巖完全露出水面后，勻速上升過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率：η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(G巖h,（G巖＋G動(dòng)）h)×100%＝eq\f(G巖,G巖＋G動(dòng))×100%＝eq\f(2×104N,2×104N＋4×103N)×100%≈83.3%(3)花崗巖的質(zhì)量：m巖＝eq\f(G巖,g)＝eq\f(2×104N,10N/kg)＝2×103kg花崗巖浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力：F浮＝G巖－(2F－G動(dòng))＝2×104N－(2×8×103N－4×103N)＝8×103N花崗巖的體積：V巖＝V排＝eq\f(F浮,ρ水g)＝eq\f(8×103N,1.0×103kg/m3×10N/kg)＝0.8m3花崗巖的密度：ρ巖＝eq\f(m巖,V巖)＝eq\f(2×103kg,0.8m3)＝2.5×103kg/m3類型三：涉及機(jī)械效率的力學(xué)綜合2——杠桿、滑輪例4、圖甲所示為一種搬運(yùn)建筑材料的機(jī)械裝置，AB是個(gè)杠桿，O為支點(diǎn)，杠桿平衡時(shí)，B端受到的向下的拉力________A端受到的向下的拉力(選填“大于”“小于”或“等于”)；用于裝載貨物的小車自重為500N，若搬運(yùn)2000N的貨物，電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)拉鋼絲繩的力F甲=1600N，該滑輪組的效率η甲=_________；若用同樣的滑輪按乙圖組裝，勻速提升相同的貨物，電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)拉鋼絲繩的力為F乙，乙滑輪組的效率為η乙，考慮實(shí)際情況，則F甲_________F乙，η甲________η乙(選填“>”“<”或“=”)?！敬鸢浮俊敬鸢浮啃∮冢?2.5%；>；>.【解析】本題考查杠桿的分類和機(jī)械效率。（1）根據(jù)杠桿的平衡條件，如果動(dòng)力臂大于阻力臂，則動(dòng)力小于阻力，是省力杠桿，本題中作用在B端拉力的力臂大于作用在A端拉力的力臂，所以作用在B端的拉力小于作用在A端的拉力；（2）該滑輪的機(jī)械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%=62.5%（3）使用甲圖組裝的滑輪組時(shí)，F(xiàn)甲=(G物+G動(dòng))，而使用乙圖組裝的滑輪組時(shí)，F(xiàn)乙=(G物+G動(dòng))，所以F甲>F乙；（4）根據(jù)（4）根據(jù)η=×100%知，乙圖克服摩擦和繩重的額外功大于甲圖，故乙圖的機(jī)械效率低，甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率。類型三：涉及機(jī)械效率的力學(xué)綜合3——斜面例5、已知斜面傾角為30°，斜面高為2m。小兵同學(xué)用繩子沿斜面將重為400N的木箱由斜面底端勻速拉到頂端，拉力大小為300N，繩重不計(jì)。求：(1)小兵對(duì)木箱做的有用功。(2)斜面的機(jī)械效率。(3)斜面對(duì)木箱施加的摩擦力?！敬鸢浮俊敬鸢浮?1)800J；(2)66.7%；(3)100N.【解析】本題考查有關(guān)斜面的功、機(jī)械效率的計(jì)算。(1)小兵對(duì)木箱做的有用功：W有=Gh=400N×2m=800J。(2)小兵對(duì)木箱做的總功：W總=Fs=300N×2m×2=1200J，則斜面的機(jī)械效率為：η=×100%=×100%≈66.7%。(3)W額=W總-W有=1200J-800J=400J，即克服斜面的摩擦力所做的額外功為400J，則由W額=f·s得f===100N。類型四：圖像問(wèn)題例6、工人用如圖甲所示的滑輪組和箱子運(yùn)送建材上樓，每次運(yùn)送量不定，滑輪組的機(jī)械效率隨建材重量變化的圖像如圖乙所示。滑輪和鋼繩的摩擦力及繩重忽略不計(jì)，g取10N/kg。(1)若某次運(yùn)送建材的質(zhì)量為40kg，求此時(shí)的拉力是多少？(2)若工人在1min內(nèi)將建材勻速豎直向上提升了12m，作用在鋼繩上的拉力為200N，拉力做功的功率是多大？(3)當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為60%時(shí)，運(yùn)送建材的重力是多大？【答案】【答案】(1)400N；(2)80W；(3)600N.【解析】(1)由圖可知，當(dāng)運(yùn)送的建材質(zhì)量為40kg時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為50%，則有eq\f(W有用,W總)＝eq\f(Gh,F2h)＝eq\f(400N,2F)＝50%，解得F＝400N。(2)P＝eq\f(W,t)＝eq\f(F1·2h1,t)＝eq\f(200N×2×12m,1×60s)＝80W。(3)由圖可得，當(dāng)機(jī)械效率為50%時(shí)，η＝eq\f(W有用,W)×100%＝eq\f(G物h,（G物＋G）h)，代入數(shù)據(jù)可得G＝400N，當(dāng)η′＝60%時(shí)，帶入數(shù)據(jù)可解得G物′＝600N。培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、如圖所示，在相同時(shí)間內(nèi)，用大小相同的拉力F把等質(zhì)量的甲、乙兩物體沿斜面AB、AC從底端拉到斜面頂端．F對(duì)物體做功的功率分別為P甲、P乙，機(jī)械效率分別為η甲、η乙．下列分析正確的是()A.P甲＞P乙、η甲＜η乙B.P甲＜P乙、η甲＜η乙C.P甲＜P乙、η甲＞η乙D.P甲＞P乙、η甲＞η乙2、下列關(guān)于功、功率、機(jī)械效率的說(shuō)法中，正確的是（）A．機(jī)械效率越高，做功越多，功率越大B．機(jī)械的功率越大，做功越快C．機(jī)械效率越高，做功越少，功率越大D．機(jī)械效率越高，做功越少，但功率不一定大3、動(dòng)力做功的功率是P，做功的時(shí)間是t，額外阻力做功為W，則機(jī)械效率為（）A.B.C.D.4、如圖所示，甲、乙兩物體質(zhì)量相同，在拉力F1、F2作用下分別沿光滑斜面勻速拉到頂端，則下列說(shuō)法正確的是（）A．拉力F1做的功比F2做功多B．拉力F2做的功比F1做功多C．兩者所做的功一樣多D．條件不足，無(wú)法判斷5、如圖甲所示，一物體置于斜面上剛好能沿斜面勻速下滑，現(xiàn)用一沿斜面向上的拉力F使該物體沿斜面向上勻速滑動(dòng)，如圖乙所示，則可知此時(shí)斜面的機(jī)械效率是（）A．25%B．50%C．75%D．條件不足，無(wú)法確定斜面具體的機(jī)械效率6、利用如圖所示的動(dòng)滑輪將重為G的物體勻速地拉上斜面，設(shè)斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，滑輪的重力及摩擦力均不計(jì)，根據(jù)功的原理，則拉力為（）A、B、C、D、7、用圖示滑輪組，在2s內(nèi)將物重G為1000N的物體沿水平方向勻速移動(dòng)0.8m，所用水平拉力F為300N，物體受到水平地面的摩擦力f為物重G的0.4倍。在此過(guò)程中，說(shuō)法正確的是()A．繩子自由端沿水平方向移動(dòng)的速度為1.2m/sB．物體受到的拉力為600NC．拉力F的功率為120WD．滑輪組的機(jī)械效率為66.7%8、一位建筑工人要把建筑材料運(yùn)送到樓上，他使用了如圖所示的裝置進(jìn)行升降。已知吊籃的質(zhì)量為m1，建筑材料的質(zhì)量為m2，人對(duì)繩子的拉力為F，吊籃在拉力的作用下勻速上升了h，不計(jì)繩重及摩擦。下列表述正確的是()A．繩子自由端移動(dòng)的距離為3hB．工人做的有用功為m2ghC．工人做的額外功為2Fh－(m1＋m2)ghD．動(dòng)滑輪重為3F－(m1＋m2)g9、物體A在拉力F的作用下以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速運(yùn)動(dòng)，如圖所示。拉力F的功率為4W，A與地面間的摩擦力是A重力的0.3倍，若整個(gè)裝置的機(jī)械效率為90%，則()A．1s內(nèi)物體A克服重力做功3.6JB．1s內(nèi)物體A克服摩擦力做功3.6JC．物體A與地面的摩擦力為9ND．拉力F為20N10、A、B兩種實(shí)心物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系如圖甲所示，把體積相等的A、B物體掛在滑輪組下，若要使它們處于靜止?fàn)顟B(tài)，則在圖乙的虛線框內(nèi)懸掛B物體的個(gè)數(shù)是(不計(jì)摩擦和滑輪的自重)()A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)11、用水平力F1拉動(dòng)如圖所示裝置，使木板A在粗糙水平面上向右勻速運(yùn)動(dòng)，物塊B在木板A上表面相對(duì)地面靜止，連接B與豎直墻壁之間的水平繩的拉力大小為F2.不計(jì)滑輪重和繩重，滑輪軸光滑．則F1與F2的大小關(guān)系是()A.F1＝F2B.F2<F1<2F2C.F1＝2F2D.F1>2F212、某同學(xué)用滑輪組提升物體，繩子自由端豎直移動(dòng)的距離隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖中圖線a所示，物體上升的高度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖中圖線b所示．已知物體的質(zhì)量為450g，所用動(dòng)滑輪的質(zhì)量為50g，繩子自由端的拉力F為1.3N．g取10N/kg.在0～2s的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()A.繩子自由端移動(dòng)的速度為5.0cm/sB.拉力F的功率為0.26WC.有用功為0.5JD.滑輪組的機(jī)械效率為90%13、以下生活中的裝置不屬于輪軸的有（

）A、學(xué)校教室門的旋轉(zhuǎn)把手B、螺絲刀C、鉗子D、自行車車把14、若把輪軸、定滑輪、動(dòng)滑輪看做杠桿，則下列說(shuō)法中正確的是（

）A、輪軸一定是省力杠桿B、定滑輪可看做等臂杠桿C、動(dòng)滑輪可看做動(dòng)力臂為阻力臂1/2倍的杠桿D、以上說(shuō)法都不對(duì)15、（多選）要用15N的力剛好提起20N的重物，如果不計(jì)機(jī)械本身的重力，可以應(yīng)用的下列簡(jiǎn)單機(jī)械是（）A、一個(gè)定滑輪B、一根杠桿C、一個(gè)動(dòng)滑輪D、一個(gè)輪軸16、用小螺絲刀無(wú)法旋動(dòng)螺絲時(shí)，換用粗柄的大螺絲刀就行了，這是因?yàn)椋ǎ〢．用大螺絲刀動(dòng)力大些B．用大螺絲刀所受的阻力小些C．用大螺絲刀阻力臂小些D．用大螺絲刀動(dòng)力臂大些，動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積大于阻力與阻力臂的乘積17、如圖所示，重為100N的物體B，在足夠深的水中勻速下沉，通過(guò)滑輪組拉著重600N的物體A沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，在4s內(nèi)物體A移動(dòng)了0.8米，已知B的密度是水的密度的5倍，動(dòng)滑輪重12N，不計(jì)繩重及滑輪與繩之間的摩擦，g取10N/kg（）A、對(duì)繩的拉力是20NB、對(duì)繩的拉力的功率是16WC、物體受摩擦力為148ND、滑輪組的機(jī)械效率為90%18、將一個(gè)重為4.5N的物體沿斜面從底端勻速拉到頂端(如圖所示)，斜面長(zhǎng)1.2m，高0.4m，斜面對(duì)物體的摩擦力為0.3N(物體大小可忽略)。則下列說(shuō)法正確的是(

)A、沿斜面向上的拉力為0.3NB、拉力做的有用功0.36J，斜面的機(jī)械效率20%C、拉力做的有用功1.8J，斜面的機(jī)械效率20%D、拉力做的總功2.16J，斜面機(jī)械效率83.3%19、如圖所示，甲、乙兩個(gè)滑輪組，其中每個(gè)滑輪的質(zhì)量都相同，分別用拉力F1、F2將重物G1、G2提升相同高度，不計(jì)繩重和摩擦，下列說(shuō)法正確的是()A.若G1＝G2，則拉力F1、F2做的總功相同B.若G1＝G2，則拉力F2做的有用功多C.若G1＞G2，則甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率D.若G1＞G2，則甲、乙兩個(gè)滑輪組的機(jī)械效率相等20、圖3、圖4是由相同的滑輪組裝的滑輪組，甲乙兩人分別用兩裝置在相等時(shí)間內(nèi)將質(zhì)量相等的重物勻速提升相同的高度，空氣阻力、摩擦、滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是（）A．甲的拉力是乙的拉力的3倍B．乙拉繩子的速度大小是甲拉繩子速度大小的2倍C．甲拉力的功率大于乙拉力的功率D．如果考慮滑輪質(zhì)量，圖3裝置的機(jī)械效率比圖4的小21、如圖所示，有一斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，現(xiàn)用力F沿斜面把重為G的物體從底端勻速拉到頂端。已知物體受到斜面的摩擦力為f，則下列關(guān)于斜面機(jī)械效率η的表達(dá)式正確的是()。A．η＝×100%B．η＝×100%fC．η＝×100%D．η＝×100%22、(多選)小明和興趣小組的同學(xué)們利用如圖所示的裝置探究斜面的機(jī)械效率，同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和裝置發(fā)表了下列不同的看法，其中不正確的有()。A．勻速拉動(dòng)木塊時(shí)，拉力與摩擦力是一對(duì)平衡力B．斜面的機(jī)械效率與木塊被拉動(dòng)的距離是無(wú)關(guān)的C．勻速拉動(dòng)木塊的過(guò)程中，木塊機(jī)械能是不變的D．勻速拉動(dòng)時(shí)，木塊是要克服摩擦力做額外功的二、填空題1、如圖所示，用兩個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成滑輪組，每個(gè)滑輪重為30N。用這個(gè)滑輪組把重300N的物體勻速提升2m，不計(jì)繩重及摩擦，則拉力F大小是_______N，滑輪組的機(jī)械效率為______。第1題圖第2題圖第3題圖2、質(zhì)量為m的工人用如圖甲所示的滑輪組將建筑材料運(yùn)送到樓頂，滑輪組的機(jī)械效率隨建筑材料重力變化的圖像(如圖乙)，機(jī)械中摩擦及繩重忽略不計(jì)．影響滑輪組機(jī)械效率的原因有________(寫出一點(diǎn)即可)，動(dòng)滑輪的重力為________；該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送建筑材料時(shí)，此滑輪組機(jī)械效率的最大值為______．(后兩空均用已知量符號(hào)表示)3、如圖甲所示，物體A重為15N置于水平桌面上，在拉力F的作用下，5s內(nèi)勻速直線運(yùn)動(dòng)了0.5m．圖乙是拉力F做的功隨時(shí)間變化的圖像．已知物體A在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力f為A物重G的0.2倍，則：拉力F=________N；拉力F做功的功率P=________W；滑輪組的機(jī)械效率η=________．cGcG三、計(jì)算題1、建筑工地上，施工人員用起重機(jī)吊起建筑材料，如圖所示，每件材料重均為3000N，施工臺(tái)距離地面的高度h為3m。起重機(jī)沿豎直方向勻速提升一件材料時(shí)，鋼繩的拉力F為2000N，不計(jì)鋼繩重和摩擦。求：(1)起重機(jī)提升一件材料時(shí)，對(duì)材料做的有用功是多少？(2)滑輪組在提升這件材料時(shí)的機(jī)械效率是多大？(3)在施工安全的前提下，為了加快施工進(jìn)度，起重機(jī)同時(shí)將兩件材料在15s內(nèi)勻速提到施工臺(tái)上。求鋼繩自由端拉力F的功率是多大？2、學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)單機(jī)械的有關(guān)知識(shí)后，小強(qiáng)同學(xué)自制了一種簡(jiǎn)易升降晾衣架，它由4個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑輪組成，繩子的一端固定在天花板上，人用力拉繩子的自由端可以使晾衣架勻速上升，晾衣架在勻速上升過(guò)程中橫梁保持水平，如圖所示，將40N的衣物掛在晾衣架上，人拉繩子的力為12.5N時(shí)，衣物勻速上升，忽略繩重及摩擦。求：(1)此時(shí)該裝置的機(jī)械效率。(2)將60N的衣物掛在晾衣架上，使其勻速升高1m，求人所做的總功。3、如圖甲所示，裝有0.01m3水的圓桶置于水平地面上，桶與地面間的接觸面積為0.2m2.桶的質(zhì)量忽略不計(jì)，g取10N/kg.(1)求桶中水的質(zhì)量．(2)求這桶水對(duì)地面的壓強(qiáng)．(3)某同學(xué)用圖乙所示的滑輪組將這桶水勻速提升2m的過(guò)程中，所用拉力為40N．求該滑輪組的機(jī)械效率．4、如圖是利用滑輪組打撈水中物體的簡(jiǎn)化模型示意圖，工人用一滑輪組從水中打撈物體。已知：物體的質(zhì)量為90kg且以恒定速度勻速上升。當(dāng)物體完全露出水面，工人對(duì)滑輪組繩子自由端的拉力F為400N，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率η為75%(繩的質(zhì)量、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計(jì)，g取10N/kg)。(1)請(qǐng)你根據(jù)題目中的條件，判斷出工人所使用的滑輪組是_________。(2)工人的質(zhì)量為60kg，雙腳與地面接觸面積為2.5×10－3m2，物體浸沒(méi)在水中和完全被打撈出水面時(shí)工人對(duì)地面的壓強(qiáng)變化了4×104Pa，求物體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力。(3)若物體完全浸沒(méi)在水中時(shí)，工人拉力的功率為180W，求物體上升的速度。5、如圖所示，工人師傅用動(dòng)滑輪把重物勻速提升到一定高度，重物的重為G物，動(dòng)滑輪的重為G動(dòng)，此裝置的機(jī)械效率為η，工人的拉力為F，不計(jì)繩重和摩擦。請(qǐng)推導(dǎo)：F＝eq\f(G動(dòng),2（1－η）。)6、在一些建筑工地、港口常見到各種大型起重機(jī)．圖所示是一種起重機(jī)的簡(jiǎn)圖，為了保證起重機(jī)起重時(shí)不會(huì)翻倒，在起重機(jī)右邊配有一個(gè)重物m0，已知OA=10m，OB=5m，起重機(jī)功率為30kW，起重機(jī)本身重力不計(jì)．求：（1）要使起重機(jī)吊起6×103kg的貨物時(shí)不會(huì)繞支點(diǎn)O翻倒，右邊配重m0至少為多少千克？（2）若機(jī)機(jī)械效率為80％，把5×103kg的貨物沿豎直方向勻速提高15m，需要多少時(shí)間？7、如圖所示，在C點(diǎn)作用方向始終與半徑OC垂直、大小為F3的力緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)輪軸時(shí)，細(xì)繩不斷纏繞于輪軸之上，細(xì)繩通過(guò)滑輪組拉動(dòng)A物體沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)了2m，力的傳感器顯示對(duì)A物體的拉力F1為450N．（忽略輪軸摩擦）（1）拉力F1做功是多少？（2）若滑輪組的機(jī)械效率為75%，繩對(duì)滑輪組拉力F2是多少？（3）若OB：OC=1：4，則F3的大小為多少？8、如圖所示質(zhì)量為5kg的球放在斜面的頂端A點(diǎn)由靜止?jié)L下，斜面高AC為5m，斜面長(zhǎng)AB為11m，若不計(jì)摩擦和空氣阻力，（1）在圖中作出球的受力示意圖；（2）球由靜止沿斜面從A點(diǎn)滾到B點(diǎn)，重力做了多少功？（3）若重力做了多少功，物體的動(dòng)能就增加了多少，物理學(xué)中動(dòng)能的計(jì)算公式為Ex＝mv2，請(qǐng)計(jì)算物體到達(dá)B點(diǎn)的速度？

專題12-3斜面、輪軸例1、【答案】C．【解析】拉力F做的總功W總＝Fs＝160N×3m＝480J，時(shí)間t＝10s，所以功率P＝eq\f(W總,t)＝eq\f(480J,10s)＝48W，A錯(cuò)誤；克服木箱重力做的功是有用功，所以有用功W有用＝Gh＝300N×1m＝300J，B錯(cuò)誤；斜面的機(jī)械效率η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(300J,480J)×100%＝62.5%，C正確；由計(jì)算可知，η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(G,F)sinθ×100%，所以斜面與地面的夾角θ越大，斜面的效率越大，D錯(cuò)誤．故選C.例2、【答案】（1）杠桿；（2）省力，1/5．【解析】(1)輪軸實(shí)質(zhì)是可繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿；其支點(diǎn)在軸心，阻力作用在軸上，動(dòng)力作用在輪上。輪的半徑大于軸半徑，所以其實(shí)質(zhì)是一個(gè)省力杠桿。(2)螺絲刀的輪半徑是1.5cm，軸半徑是0.3cm，即R=5r，根據(jù)杠桿的平衡條件F1R=F2r，故正常使用螺絲刀是省力的，且動(dòng)力是阻力的1/5.例3、【答案】（1）8×103W；（2）83.3%；（3）2.5×103kg/m3.【解析】(1)繩端移動(dòng)的速度：v繩＝2v巖＝2×0.5m/s＝1m/s花崗巖浸沒(méi)在水中勻速上升時(shí)，拉力的功率：P＝Fv繩＝8×103N×1m/s＝8×103W(2)花崗巖完全露出水面后，勻速上升過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率：η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(G巖h,（G巖＋G動(dòng)）h)×100%＝eq\f(G巖,G巖＋G動(dòng))×100%＝eq\f(2×104N,2×104N＋4×103N)×100%≈83.3%(3)花崗巖的質(zhì)量：m巖＝eq\f(G巖,g)＝eq\f(2×104N,10N/kg)＝2×103kg花崗巖浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力：F?。紾巖－(2F－G動(dòng))＝2×104N－(2×8×103N－4×103N)＝8×103N花崗巖的體積：V巖＝V排＝eq\f(F浮,ρ水g)＝eq\f(8×103N,1.0×103kg/m3×10N/kg)＝0.8m3花崗巖的密度：ρ巖＝eq\f(m巖,V巖)＝eq\f(2×103kg,0.8m3)＝2.5×103kg/m3例4、【答案】小于；62.5%；>；>.【解析】本題考查杠桿的分類和機(jī)械效率。（1）根據(jù)杠桿的平衡條件，如果動(dòng)力臂大于阻力臂，則動(dòng)力小于阻力，是省力杠桿，本題中作用在B端拉力的力臂大于作用在A端拉力的力臂，所以作用在B端的拉力小于作用在A端的拉力；（2）該滑輪的機(jī)械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%=62.5%（3）使用甲圖組裝的滑輪組時(shí)，F(xiàn)甲=(G物+G動(dòng))，而使用乙圖組裝的滑輪組時(shí)，F(xiàn)乙=(G物+G動(dòng))，所以F甲>F乙；根據(jù)η=×100%知，乙圖克服摩擦和繩重的額外功大于甲圖，故乙圖的機(jī)械效率低，甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率。例5、【答案】(1)800J；(2)66.7%；(3)100N.【解析】本題考查有關(guān)斜面的功、機(jī)械效率的計(jì)算。(1)小兵對(duì)木箱做的有用功：W有=Gh=400N×2m=800J。(2)小兵對(duì)木箱做的總功：W總=Fs=300N×2m×2=1200J，則斜面的機(jī)械效率為：η=×100%=×100%≈66.7%。(3)W額=W總-W有=1200J-800J=400J，即克服斜面的摩擦力所做的額外功為400J，則由W額=f·s得f===100N。例6、【答案】(1)400N；(2)80W；(3)600N.【解析】(1)由圖可知，當(dāng)運(yùn)送的建材質(zhì)量為40kg時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為50%，則有eq\f(W有用,W總)＝eq\f(Gh,F2h)＝eq\f(400N,2F)＝50%，解得F＝400N。(2)P＝eq\f(W,t)＝eq\f(F1·2h1,t)＝eq\f(200N×2×12m,1×60s)＝80W。(3)由圖可得，當(dāng)機(jī)械效率為50%時(shí)，η＝eq\f(W有用,W)×100%＝eq\f(G物h,（G物＋G）h)，代入數(shù)據(jù)可得G＝400N，當(dāng)η′＝60%時(shí)，帶入數(shù)據(jù)可解得G物′＝600N。培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、A2、B【解析】機(jī)械效率高，只能說(shuō)明有用功在總功中占的比例多，而不能說(shuō)明做功的多少、做功的快慢，故A、C、D、說(shuō)法錯(cuò)誤；功率越大，說(shuō)明做功越快，故B說(shuō)法正確。3.D【解析】有用功：W有=W總-W，總功：W總=Pt，機(jī)械效率：。4、C【解析】斜面光滑，沿斜面拉動(dòng)物體時(shí)，物體不受摩擦力作用，不需要克服摩擦力做功，沒(méi)有額外功；所以把同一物體沿不同的斜面分別拉到相同的高度h，拉力做的功W=Fs=Gh，由于G與h都相同，可知拉力F1、F2做功相同。5、B【解析】由圖甲中物體勻速下降得重力的功等于阻力的功，即WG=Wf，物體勻速上升時(shí)，拉力的功要克服重力和摩擦力的功，即拉力的功等于W總=WG+Wf=2WG，則機(jī)械效率：。6、C【解析】在向上拉的過(guò)程中，重力勢(shì)能增加量為：Gh，由功的原理知使用機(jī)械時(shí)，人做的功都等于不用機(jī)械時(shí)人所做的功，即拉力的功與重力的功相等．即：W=Gh，由動(dòng)滑輪的特點(diǎn)知在拉的過(guò)程中F拉著繩頭走過(guò)了2L，故F==。7、A8、B9、B10、B11、D【解析】由于物塊B在木板A上表面相對(duì)地面靜止，故B在水平方向上受力F2＝fB；由于木板A在粗糙水平面上向右勻速運(yùn)動(dòng)，故A在水平方向上向右受繩子的拉力F＝fB＋f地＝eq\f(1,2)F1，即F1＝2(F2＋f地)，故ABC錯(cuò)誤，D正確．故選D.12、B【解析】由圖可知，當(dāng)t＝2s時(shí)，sa＝40cm，sb＝10cm，所以n＝4，繩子自由端移動(dòng)的速度：v＝eq\f(sa,t)＝eq\f(40cm,2s)＝20cm/s＝0.2m/s，A錯(cuò)誤；人拉繩做功的功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fs,t)＝Fv＝1.3N×0.2m/s＝0.26W，B正確；人對(duì)物體做的有用功為W有＝Gh＝mgh＝0.45kg×10N/kg×0.1m＝0.45J，C錯(cuò)誤；滑輪組的機(jī)械效率η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(mgh,Fs)×100%＝eq\f(mg,nF)×100%＝eq\f(0.45kg×10N/kg,4×1.3N)×100%≈86.5%，D錯(cuò)誤．故選B.13、C14、B15、BD16、D17、C18、D19、C【解析】甲滑輪組中有一個(gè)動(dòng)滑輪，乙滑輪組中有兩個(gè)動(dòng)滑輪，所以若把物體提升相同的高度，乙滑輪組做的額外功多，若G1＝G2，把物體提升相同的高度，則根據(jù)W＝Gh可知兩個(gè)滑輪組所做的有用功相同，由于總功等于有用功加額外功，所以拉力F1做的總功小于拉力F2做的總功，A、B錯(cuò)誤；若G1＞G2，物體提升相同的高度，則根據(jù)W＝Gh可知，甲所做的有用功大于乙所做的有用功，且甲滑輪組做的額外功小于乙滑輪組做的額外功，根據(jù)η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(W有,W有＋W額)＝eq\f(1,1＋\f(W額,W有))可知，甲滑輪組的機(jī)械效率大于乙滑輪組的機(jī)械效率，C正確，D錯(cuò)誤．故選C.20、B21、D斜面的機(jī)械效率η＝eq\f(W有用,W總)＝eq\f(Gh,Gh＋fL)×100%。22、AC木塊勻速滑動(dòng)時(shí)，受四個(gè)力的作用：重力、支持力、拉力、摩擦力，這四個(gè)力的合力為零，拉力與摩擦力不是平衡力；斜面的機(jī)械效率與重力和拉力有關(guān)，與木塊被拉動(dòng)的距離無(wú)關(guān)；木塊上滑時(shí)，重力勢(shì)能增大。二、填空題1、11090.9%【解析】本題考查滑輪組的機(jī)械效率。重物由三股繩子承擔(dān)，不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，拉力F=(G物+G動(dòng))=(300N+30N)=110N；滑輪組的機(jī)械效率是η=×100%=×100%=90.9%。2、物重(或動(dòng)滑輪的重力)G01－eq\f(G0,3mg)【解析】影響滑輪組的機(jī)械效率有：提升物體做的有用功、提升動(dòng)滑輪做的額外功(不考慮摩擦力和繩重)；由圖乙可知當(dāng)物重為G0時(shí)，η＝50%＝eq\f(G0h,G0h＋G動(dòng)h)，解得G動(dòng)＝G0；η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(W有,W有＋W額)＝eq\f(Gh,Gh＋GOh)＝eq\f(G,G＋GO)，拉力最大時(shí)提升的重物最重，此時(shí)機(jī)械效率最大，η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(W總－W額,W總)＝eq\f(mgs－G0h,mgs)＝eq\f(mg3h－G0h,mg3h)＝eq\f(3mg－G0,3mg)＝1－eq\f(G0,3mg).3、2.5；0.5；60%4、100；85三、計(jì)算題1、(1)9000J(2)75%(3)1400W【解析】本題考查機(jī)械效率和功率的綜合計(jì)算。(1)起重機(jī)做的有用功：W有=Gh=3000N×3m=9000J；(2)滑輪組提升材料所做的總功：W總=Fs=F×2h=2000N×2×3m=12000J，η=×100%=×100%=75%(3)因?yàn)椴挥?jì)鋼繩重和摩擦，起重機(jī)只對(duì)動(dòng)滑輪做額外功所以W外=W總-W有=12000J-9000J=3000J起重機(jī)提升兩件材料做的有用功：W有′=G′h=6000N×3m=18000J起重機(jī)提升兩件材料拉力做的功：W總′=W有′+W外=18000J+3000J=21000J起重機(jī)提升兩件材料拉力的功率：P===1400W2、(1)80%(2)70J【解析】本題考查機(jī)械效率的有關(guān)計(jì)算。(1)提升衣物所做的功是有用功，即W有=G衣物h，人拉繩所做的功為總功，其大小為W總=Fs，又由題圖可知s=4h，然后根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式計(jì)算即可：η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=80%。(2)要計(jì)算提升60N的衣物時(shí)人做的總功，根據(jù)W總=W有+W額可知，需要計(jì)算出提升60N衣物時(shí)做的有用功和額外功，有用功W有=Gh=60N×1m=60J；由于忽略繩重和摩擦，所以在使用該裝置時(shí)所做的額外功就是克服晾衣架自身重力所做的功。橫梁、動(dòng)滑輪和衣物的總重力由4段繩子承擔(dān)，忽略摩擦和繩重后，則橫梁和動(dòng)滑輪的重力是G′=4F-G衣物=4×12.5N-40N=10N。所以額外功為W額=G′h=10N×1m=10J；當(dāng)將60N的衣物提升1m時(shí)，人所做的總功是W總=W有+W額=60J+10J=70J。3、解：(1)水的體積V＝0.01m3，由ρ＝eq\f(m,V)可得水的質(zhì)量：m＝ρV＝1×103kg/m3×0.01m3＝10kg.(2)這桶水所受的重力：G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N，桶的質(zhì)量忽略不計(jì)、自重不計(jì)，則水桶對(duì)地面的壓力：F＝G＝100N，這桶水對(duì)地面的壓強(qiáng)：p＝eq\f(F,S)＝eq\f(100N,0.2m2)＝500Pa.(3)由圖知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝3，則滑輪組的機(jī)械效率：η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(Gh,Fs)×100%＝eq\f(Gh,F×3h)×100%＝eq\f(G,3F)×100%＝eq\f(100N,3×40N)×100%≈83.3%.4、（1）A；(2)由題意可知，當(dāng)物體完全露出水面時(shí)F＝eq\f(1,3)(G物＋G動(dòng))，代入數(shù)據(jù)可解得G動(dòng)＝300N，此時(shí)人對(duì)地面的壓力F壓＝G人－F＝60kg×10N/kg－400N＝200N。物體完全浸沒(méi)在水中時(shí)對(duì)滑輪組的拉力F拉＝G物－F浮，完全露出后物體對(duì)滑輪組拉力F拉＝G物，所以物體被打撈出水面后對(duì)滑輪組拉力增大，繩子自由端拉力隨之變大，人對(duì)地面壓力變小，壓強(qiáng)變小，由p＝eq\f(F,S)可得，物體完全露出水面后，人對(duì)地面壓力減小量ΔF＝ΔpS＝4×104Pa×2.5×10－3m2＝100N，所以物體完全浸沒(méi)在水中時(shí)，人對(duì)地面壓力F壓′＝F壓＋ΔF＝200N＋100N＝300N，此時(shí)人對(duì)繩子自由端拉力F′＝G人′－F壓′＝60kg×10N/kg－300N＝300N，且F′＝eq\f(1,3)(F拉′＋G動(dòng))＝eq\f(1,3)(G物－F?。獹動(dòng))，所以F浮＝G物＋G動(dòng)－3F′＝90kg×10N/kg＋300N－3×300N＝300N。(3)由P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fs,t)＝Fv可得，物體完全浸沒(méi)在水中時(shí)繩子自由端的速度v＝eq\f(P,F′)＝eq\f(180W,300N)＝0.6m/s，則物體的上升速度v物＝eq\f(v,n)＝eq\f(0.6m/s,3)＝0.2m/s。5、用動(dòng)滑輪提升物體，則繩的拉伸路程s＝2h，拉力做的總功W總＝Fs。不計(jì)摩擦和繩重，使用動(dòng)滑輪做的額外功W額外＝G動(dòng)h，有用功W有用＝W總－W額外＝Fs－G動(dòng)h，則動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η＝eq\f(W有用,W總)＝eq\f(Fs－G動(dòng)h,Fs)＝1－eq\f(G動(dòng)h,Fs)＝1－eq\f(G動(dòng)h,F2h)＝1－eq\f(G動(dòng),2F)，則拉力的大小F＝eq\f(G動(dòng),2（1－η）)。6、（1）1.2×104kg（2）31.25s7、900J300N75N8、（1）略；（2）250J；3）10m/s專題12-4簡(jiǎn)單機(jī)械實(shí)驗(yàn)知識(shí)·解讀專題12-4簡(jiǎn)單機(jī)械實(shí)驗(yàn)知識(shí)·解讀一、實(shí)驗(yàn)探究：杠桿的平衡條件1、實(shí)驗(yàn)步驟(1)調(diào)平：在掛鉤碼前，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。(2)力和力臂的測(cè)量。①杠桿受到的作用力等于所掛鉤碼的重力。②力臂：從杠桿上讀出支點(diǎn)到所掛鉤碼位置的距離就是力臂的長(zhǎng)度。(3)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：計(jì)算力和相應(yīng)力臂的乘積，比較其大小關(guān)系，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。2、要點(diǎn)探究(1)為什么要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡？為了便于直接從杠桿上測(cè)出力臂的大小，同時(shí)可以使杠桿的重心落在支點(diǎn)處，避免杠桿的重力對(duì)平衡產(chǎn)生影響。(2)實(shí)驗(yàn)前，如何調(diào)節(jié)平衡螺母使其在水平方向平衡？按“左偏(低)右調(diào)，右偏(低)左調(diào)”的原則。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么要做多次實(shí)驗(yàn)、收集多組數(shù)據(jù)？只根據(jù)一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出的結(jié)論具有偶然性，為了得到普遍性結(jié)論，使結(jié)論更具有說(shuō)服力，應(yīng)測(cè)量多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)。3、失分盲點(diǎn)(1)該杠桿的動(dòng)力和阻力是可以任意規(guī)定的，力的大小等于鉤碼的重力。(2)平衡螺母只能在懸掛鉤碼前調(diào)節(jié)杠桿平衡時(shí)使用，在懸掛鉤碼后不可移動(dòng)平衡螺母。二、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率1、實(shí)驗(yàn)原理：。2、測(cè)量方法：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼重G、拉力F，用刻度尺測(cè)出鉤碼上升的高度h、繩端移動(dòng)的距離s。3、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵(1)記位置：實(shí)驗(yàn)前，記下鉤碼和拉力的起始位置。(2)測(cè)物理量：緩慢勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高一定的距離，讀出拉力F、測(cè)出鉤碼上升高度h和拉力移動(dòng)距離s，填入記錄表格。(3)計(jì)算數(shù)據(jù)：W有=Gh，W總=Fs。4、要點(diǎn)探究(1)實(shí)驗(yàn)中，為什么要?jiǎng)蛩倬徛瓌?dòng)彈簧測(cè)力計(jì)？使彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定，便于讀出拉力大小。(2)在提升物體的過(guò)程中，能否待彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)再讀出拉力的大小？為什么？不能。靜止和勻速拉動(dòng)時(shí)，其繩子與滑輪間的摩擦力不一樣，所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不一樣，所以不能在彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù)，必須在勻速拉動(dòng)的過(guò)程中讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)。(3)滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼重有什么關(guān)系？同一個(gè)滑輪組，所提升的鉤碼越重，其機(jī)械效率越高。(4)除物重外，滑輪組的機(jī)械效率還與哪些因素有關(guān)？滑輪組的機(jī)械效率還與動(dòng)滑輪的重、繩重、摩擦等因素有關(guān)。典例·解讀類型一：探究杠桿的平衡條件例1、在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中：(1)如圖甲所示，要使杠桿在水平位置平衡，可將杠桿左端的平衡螺母向_____調(diào)節(jié)。(2)如圖乙所示，調(diào)節(jié)平衡后，左側(cè)掛上鉤碼，在右側(cè)用彈簧測(cè)力計(jì)(圖中未畫出)拉杠桿，使其在水平位置平衡，為便于測(cè)量力臂，應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向__________。(3)操作過(guò)程中，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)達(dá)到量程仍不能使杠桿水平平衡，你認(rèn)為接下來(lái)合理的操作是_____________________________________________。(寫出一條即可)(4)甲同學(xué)測(cè)出一組數(shù)據(jù)后就得出了“動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂”的結(jié)論，乙同學(xué)認(rèn)為他的做法不合理，理由是______________________________________。【答案】【答案】(1)左；(2)豎直向下；(3)測(cè)力計(jì)拉力的位置向右移，換用量程較大的測(cè)力計(jì)，減少左側(cè)鉤碼的數(shù)量、左側(cè)鉤碼的位置向右移，不使用測(cè)力計(jì)在右端直接掛鉤碼等，答出其中一點(diǎn)即可；(4)一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)太少，具有偶然性，不便找出普遍規(guī)律．【解析】本題考查探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)。(1)由圖可知，杠桿向右下傾斜，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將左端的平衡螺母向左調(diào)節(jié)。(2)為便于測(cè)量力臂，應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向豎直向下，則拉力的力臂等于支點(diǎn)到拉力作用點(diǎn)的距離。(3)當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)達(dá)到量程仍不能使杠桿水平平衡時(shí)，合理的操作有多種，如測(cè)力計(jì)拉力的位置向右移，換用量程較大的測(cè)力計(jì)，減少左側(cè)鉤碼的數(shù)量、左側(cè)鉤碼的位置向右移，不使用測(cè)力計(jì)在右端直接掛鉤碼等均可達(dá)到目的。(4)一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)太少，具有偶然性，不便找出普遍規(guī)律，應(yīng)多次測(cè)量，得出多組數(shù)據(jù)，以得到具有普遍意義的結(jié)論。類型二：測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率例2、在“探究滑輪組的機(jī)械效率”時(shí)，小明利用兩組滑輪組進(jìn)行了5次測(cè)量，用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪測(cè)定前4組數(shù)據(jù)，用二個(gè)動(dòng)滑輪和二個(gè)定滑輪測(cè)得第5組數(shù)據(jù)，測(cè)得數(shù)據(jù)如表：10.510.10.70.347.620.510.20.70.647.630.520.11.10.360.640.540.120.3①5140.1②0.5(1)請(qǐng)根據(jù)前四組數(shù)據(jù)，在圖甲中畫出實(shí)驗(yàn)中滑輪組的繞繩方法。(2)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向_____拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。(3)表格中編號(hào)①處數(shù)據(jù)應(yīng)為_____；根據(jù)圖乙中彈簧測(cè)力計(jì)可知編號(hào)②數(shù)據(jù)應(yīng)為_____N。(4)由表中第1、2組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機(jī)械效率與_______無(wú)關(guān)。(5)由表中第3、4組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機(jī)械效率與摩擦和___________有關(guān)。(6)有的同學(xué)認(rèn)為：“機(jī)械越省力，它的機(jī)械效率越高”。你認(rèn)為這句話是______(選填“正確”或“錯(cuò)誤”)的。你是用小明收集的數(shù)據(jù)中________兩組數(shù)據(jù)對(duì)比分析來(lái)判斷的?！敬鸢浮俊敬鸢浮?1)(2)勻速;(3)66.71.6;(4)物體上升的高度;(5)物重;(6)錯(cuò)誤4、5.【解析】本題是考查滑輪組機(jī)械效率的探究實(shí)驗(yàn)。(1)前四組數(shù)據(jù)中，動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離s是鉤碼上升高度h的3倍，所以物重應(yīng)該由3股繩子承擔(dān)。應(yīng)該從動(dòng)滑輪的小鉤上開始繞線。(2)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，讓鉤碼勻速上升。(3)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可以計(jì)算此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=66.7%。從彈簧測(cè)力計(jì)上可以讀出拉力F為1.6N。(4)第1、2次實(shí)驗(yàn)中，鉤碼上升的高度不同，但是滑輪組的機(jī)械效率相等，說(shuō)明滑輪組的機(jī)械效率與物體上升的高度無(wú)關(guān)。(5)第3、4次實(shí)驗(yàn)中，鉤碼的重力不同，滑輪組的機(jī)械效率不同，說(shuō)明滑輪組的機(jī)械效率與物重有關(guān)。(6)第5次實(shí)驗(yàn)中，滑輪組乙的機(jī)械效率是η=×100%=×100%=50%。比較第4、5兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：當(dāng)物重相等時(shí)，乙滑輪組更省力，但乙滑輪組的機(jī)械效率反而低，由此證明“機(jī)械越省力，它的機(jī)械效率越高”這句話是錯(cuò)誤的。培優(yōu)·訓(xùn)練1、如圖所示漫畫描繪的是猴子和兔子分蘿卜的情景，究竟誰(shuí)分得的蘿卜重，德州市育紅中學(xué)的三位同學(xué)提出了自己的猜想：甲認(rèn)為：猴子勝利了；乙認(rèn)為：兔子勝利了；丙認(rèn)為：猴子和兔子誰(shuí)也沒(méi)有沾光。到底誰(shuí)的猜想正確呢？(1)為此，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以判斷猜想正確的同學(xué)是____(選填“甲”“乙”或“丙”)。(2)根據(jù)圖甲的實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們還得出結(jié)論：只要滿足“動(dòng)力×動(dòng)力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離=阻力×阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離”，杠桿就能平衡。a.你認(rèn)為這個(gè)結(jié)論是________的。(選填“正確”或“錯(cuò)誤”)b.如何用圖乙的裝置來(lái)驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？答：____________________________________________________________。2、研究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)：(1)杠桿的位置如圖a所示，此時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母使其向________(選填“左”或“右”)移動(dòng)，使杠桿在水平位置平衡，實(shí)驗(yàn)時(shí)，施加的動(dòng)力和阻力的方向都是豎直方向，這樣做的好處是____________________________________。(2)某同學(xué)通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)分析，得出杠桿平衡的條件是：動(dòng)力×動(dòng)力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離=阻力×阻力作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離，你認(rèn)為他的結(jié)論_________(選填“可靠”或“不可靠”)，理由是____________________________________。(3)利用如圖c所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)鉤碼重0.5N，杠桿平衡時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)應(yīng)為_________N。如果保持彈簧測(cè)力計(jì)拉力作用點(diǎn)的位置不變，把彈簧測(cè)力計(jì)沿虛線方向拉，為了保證杠桿在水平位置平衡，其示數(shù)將_________(選填“變大”“不變”或“變小”)。3、小明和小強(qiáng)在測(cè)“滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中組裝好如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置．(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明____豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為0.5N；同時(shí)小強(qiáng)也用刻度尺測(cè)出鉤碼被提升的高度為10cm，以上測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤，其他被測(cè)物理量和計(jì)算數(shù)據(jù)記錄如表：鉤碼重G/N彈簧測(cè)力計(jì)提升的高度s/m有用功W有/J總功W總/J機(jī)械效率η10.20.10.1100%(2)小明和小強(qiáng)通過(guò)計(jì)算得出該滑輪組機(jī)械效率為100%，它們意識(shí)到出現(xiàn)了錯(cuò)誤，請(qǐng)你幫他倆找出錯(cuò)誤的原因：_________________________________________________________．(3)該滑輪組的機(jī)械效率實(shí)際為________(精確到0.1%)．(4)在實(shí)驗(yàn)中，若將鉤碼的重增加到6N，則該滑輪組的機(jī)械效率將________(選填“變大”、“變小”或“不變”)．4、小樂(lè)為了探究影響斜面機(jī)械效率的因素，準(zhǔn)備了三個(gè)質(zhì)量不同的木塊、三條長(zhǎng)度相同但粗糙程度不同的長(zhǎng)木板、刻度尺等器材。實(shí)驗(yàn)一：探究斜面機(jī)械效率與物重的關(guān)系(1)實(shí)驗(yàn)還需補(bǔ)充的器材有___________。(2)小樂(lè)利用三個(gè)質(zhì)量不同的木塊和同一塊長(zhǎng)木板，設(shè)計(jì)圖示的實(shí)驗(yàn)裝置并正確完成了實(shí)驗(yàn)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果如表所示：測(cè)量次數(shù)斜面粗糙程度物重G(N)斜面高度h(m)沿斜面的拉力F(N)斜面長(zhǎng)L(s)有用功W有用(J)總功W總(J)機(jī)械效率η1較粗糙1.50.10.60.40.150.2462.5%2較粗糙30.11.20.40.30.4862.5%3較粗糙60.12.40.40.60.9662.5%通過(guò)分析數(shù)據(jù)，可得到的結(jié)論是______________________________。實(shí)驗(yàn)二：探究斜面機(jī)械效率與斜面粗糙程度的關(guān)系請(qǐng)利用上述實(shí)驗(yàn)器材，簡(jiǎn)要寫出探究的方案：_______________________________