時間：2023-01-29 05:30:16
序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇滑輪組的機械效率范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。
“機械效率”是初中物理教學的難點之一，有關“滑輪組機械效率的計算”是學生必須掌握的一類計算題型。而學生在做此類型的題目時，普遍感覺較難，出錯率較高。因為機械效率的計算題是五花八門的，有已知其他物理量求機械效率的，有已知機械效率和相關物理量求其他物理量的，特別是有關滑輪組機械效率的計算題，題型更是變化多樣，有求機械效率、判斷繩子的段數、拉力、物體重力、摩擦力、動滑輪的重力、自由端或物體移動的距離，等等。有些題目看似條件充足，而有些題目又特意設置了多余的條件（即干擾條件）。很多學生一看到此類題目就望而生畏，感動無從下筆。其實這些變化無窮的題目的解題方法是有規律可循的，我在多年的教學實踐中，通過選擇幾道典型例題來幫助學生正確理解“滑輪組機械效率的計算”并尋求解題方法規律，從而突破這個計算難點。
一、利用滑輪組提升物體
例題1：如圖，物體重為630N，在拉力F的作用下，物體以0.2m/s的速度勻速上升。
（1）若不計摩擦、繩重和動滑輪的重，則拉力F為多少？機械效率為多少？
（2）若不計摩擦和繩重，動滑輪重270N，則拉力F為多少？機械效率為多少？
（3）若拉力為400N，則機械效率為多少？此時拉力F的功率為多少？
分析與解：（1）若不計摩擦、繩重和動滑輪的重，很明顯是一種理想情況，則拉力F=G=×630N=210N，由于是理想情況，額外功為零，因此機械效率為100％。（2）若不計摩擦和繩重，動滑輪重270N，由于考慮動滑輪的重，我們稱這種情況為半理想，則拉力F=（G+G）=（630N+270N）=300N，機械效率為η======70%。由上面計算可以發現，在沒有告訴物體和繩子移動距離的情況下，甚至就算不知道拉力F，也可以計算出機械效率。（3）若拉力為400N，比半理想情況下的拉力300N還要大，所以摩擦和繩重要考慮，應為實際情況，則機械效率為η=====52.5%。拉力F的功率為P=Fυ=Fnυ=400N×3×0.2m/s=240W。
現將上題中用到的公式整理如下：
提升物體理想：F=G，η=100%半理想：F=（G+G）η====?搖實際：η===S=nhυ=nυ
說明：上面公式中S=nh和υ=nυ在任何情況下都成立。
二、利用滑輪組水平拉物體
例題2：一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8×10N，汽車受到的阻力為車重的0.03倍，汽車前進的速度為0.1m/s，求：
（1）如不考慮滑輪與軸之間的摩擦，則拉力F為多少？機械效率為多少？
（2）若拉力為750N，則機械效率為多少？司機做功的功率為多少？
分析與解：（1）如不考慮滑輪與軸之間的摩擦，利用滑輪組水平拉的物體，不需要克服動滑輪的自重，所以額外功為零，這是一種理想情況，所以拉力F=f=×（0.03×8×10N）=600N，因為額外功為零，所以η=100%。（2）若拉力為750N，比理想情況下的拉力600N要大，所以要考慮摩擦，則機械效率為η======80%。司機做功的功率為P=Fυ=Fnυ=750N×4×0.1m/s=300W。
現將上題中用到的公式整理如下：
水平拉物體理想：F=f，η=100%實際：η====S=nSυ=nv
說明：在上面公式中，S=nS和υ=nυ在任何情況下都成立。
由上面總結的提升物體和水平拉物體的公式可知，在不知道物體和繩子移動的距離的情況下，仍然能求出機械效率，并利用上述公式的變形還可以求出其他物理量，下面我們再來看幾道例題。
三、利用機械效率求拉力F
例題3：如圖，汽車與地面間的摩擦力為3000N，該滑輪組的機械效率為80％，求拉力F為多少？
分析與解：本題是水平拉物體的情況，又因為機械效率為80％，所以是實際情況，利用實際情況機械效率公式η====，可得變形公式F===1250N。
四、利用機械效率求動滑輪的重G
例題4：如圖，物體重30N，此滑輪組的機械效率為60％。不計摩擦，求動滑輪重。
分析與解：本題是豎直提升物體的情況，不計摩擦，求動滑輪重，所以本題應是半理想情況，根據提升物體中的半理想情況的公式η====，可得變形公式G===20N。
五、利用機械效率求繩子的股數n
例題5：滑輪組的機械效率為80％，利用此滑輪組，用100N的拉力勻速提起400N的重物，則承擔滑輪和重物總重的繩子的段數是多少？
分析與解：本題告訴了機械效率、拉力和物重，所以我們利用提升物體的實際情況的公式η===，可得變形公式n===5。
六、利用機械效率求物體與地面間的摩擦力f
例題6：如圖，一車手作用在繩子自由端的拉力F為1000N，滑輪組的機械效率為80％，求在此過程中，汽車所受的阻力。
分析與解：本題滑輪組的機械效率為80％，所以為水平拉物體中的實際情況，根據公式η====，可得變形公式f=ηFn=80%×1000N×3=2400N。
一、求解滑輪組問題前要明確的幾個概念
1.對“機械效率”概念的理解
有用功跟總功的比值叫機械效率.因此要把握好對機械效率的理解，就必須對總功、有用功和額外功這三個概念的理解.（1）對簡單機械而言， 總功是指動力對機械所做的功.一般情況下使用滑輪組做功時，動力作用于繩子自由端.（2）有用功是運用機械做功時對我們直接有用的功，是無論采取哪種方式都必須做的功. （3）額外功是并非我們需要但又不得不做的功.
2.對滑輪組裝配的理解
使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，關于滑輪組的組裝可以從兩個方面來理解.（1）要熟練掌握滑輪組的省力規律并能正確判斷繩子的段數.滑輪組省力的基本規律是：使用滑輪組時，動滑輪和重物由幾段繩子承擔，提起物體所用的力就是物重和動滑輪重力的幾分之一（此前提是不計繩子的重力和滑輪軸心處的摩擦力）.（2）繩子的自由端和動滑輪移動的距離之間有一定的幾何關系.
二、使用滑輪組沿豎直方向提升重物時的情況
例1 裝卸工人用如圖1所示的滑輪組勻速提升重為1000 N的貨物，所用的拉力F為600 N，繩子自由端在50 s內被拉下2 m，在此過程中，求：
（1） 拉力F所做的功；
（2）滑輪組的機械效率.
分析：①拉力即動力，因此求拉力做的功就是求總功，
W拉=Fs=600 N×2 m=1200 J.
②方法一：已經知道了W總，要求機械效率還需要知道W有，
從題中可以看出，只要知道了物重G和拉力F，即使不知道繩子移動的距離s和物體上升的高度h，也可以求出滑輪組的機械效率.
例2 某建筑工地用簡易滑輪組將重4000 N的磚塊運到離地4 m高的砌墻處，已知每個滑輪重100 N，滑輪摩擦和繩重以及動滑輪下的掛網重忽略不計.若提升磚塊的工人作用于繩的拉力最大為500 N，n=2.求：
①提升一次磚的最大重力；
②提升一次磚時滑輪組的最大機械效率；
③若全部完成提磚任務，工人利用此滑輪組至少做多少額外功.
分析：①因為不計繩重、掛網重和滑輪摩擦，
因此由F拉=
G物+G動n
可得G磚 =nF-G動=2×500 N-100 N=900 N.
②滑輪組的最大機械效率就是一次提升最重磚塊時的機械效率.
③由于不計繩重、掛網重和滑輪摩擦，所以額外功就是克服動滑輪的重力所做的功， 而提升磚塊的次數：
例3 小明利用如圖2所示的裝置沿水平方向勻速拉動一個重2000 N的物體時，物體受到地面的摩擦力為600 N，物體在5 s內勻速移動了1 m，作用在繩端的拉力為250 N，求：
[滑輪組的機械效率]
一、實驗目的
1.通過實驗掌握測定機械效率的方法，領會控制變量法的應用。
2.通過實驗知道滑輪組的機械效率和物體所受重力的關系，知道提高測滑輪組的機械效率的方法。
二、實驗器材
刻度尺、彈簧測力計、鉤碼、滑輪組兩套、鐵架臺、細繩
三、實驗步驟
1.用彈簧測力計測出鉤碼所受的重力G的值，并記錄在表中。
2.按圖安裝好滑輪組，分別記下鉤碼和彈簧測力計的位置。
3.勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高到某一位置處，在運動中從彈簧測力計讀出拉力F的數值。
4.用刻度尺分別測出鉤碼上升的高度（h）和細繩自由端通過的距離（s）。
5.根據W=Gh算出有用功，根據W=Fs算出拉力所做的功（即總功）W總，再用η=W有/W總=Gh/Fs計算機械效率。
6.改變鉤碼的數量，重復上面的實驗，將實驗數據記錄在表格中。
數據表格
■
四、交流討論
1.在提升鉤碼的過程中，應注意什么？
要勻速提升鉤碼。
2.同一個滑輪組掛不同質量的鉤碼時，機械效率相同嗎？
不相同，鉤碼質量越大，機械效率越高。
3.如圖一，甲、乙兩個滑輪組都掛相同的鉤碼時，機械效率是否相同？
不相同，動滑輪越多，機械效率越低。
4.滑輪組的機械效率都與哪些因素有關？
物體的重量，滑輪的重量。
實驗結論：
影響滑輪組的機械效率有關因素：（1）被提物體的重量，G越大，機械效率越高；（2）滑輪自重，滑輪組如果越多，雖然省力但是無用功多，機械效率越小；（3）繩與滑輪之間的摩擦。
無關因素：（1）繞線方式；（2）物體被提高的距離；（3）提物體的速度。
提高滑輪組機械效率的方法：增大物體的重量和減小動滑輪的重量、摩擦等。
五、注意事項
1.實驗中，如果我們使用的彈簧測力計量程較小（例如5N），那么重物（鉤碼）不可太少，否則示數過小，誤差較大。
2.按國家教委（原教育部）的教學儀器標準規定，用J2122型單滑輪組吊起9.8N的重物實驗，其機械效率一般不低于90%，用雙并滑輪組吊起9.8N的重物實驗，其機械效率不低于60%。若實驗得出的機械效率太低，應檢查滑輪的纜繩是否從滑輪槽中滑脫出來，或者線繩是否扭結。
3.以下因素會影響測力計讀數的準確：測力計不是勻速地移動；測力計指針與刻度板摩擦；重物擺動。
六、實驗拓展
為什么用雙并滑輪組實驗的機械效率比用單滑輪組實驗低？（如圖二）
提示：雙并滑輪組比單滑輪組的滑輪多，自重較大，而且滑輪在運動中要克服摩擦力消耗功，使總功變大，機械效率變低。
例一：某實驗小組在“測滑輪組機械效率”的實驗中得到的數據如下表所示，第1、2、3次實驗裝置分別如圖甲、乙、丙所示。
■
（1）比較第1次實驗和第2次實驗，可得結論：使用同樣的滑輪組，提起的鉤碼越重，滑輪組的機械效率越__________。
（2）第3次實驗中所做的有用功是__________J，機械效率是__________。
（3）第3次實驗中動滑輪個數比第2次實驗多，動滑輪自重增大，對動滑輪所做的額外功__________（選填“增大”或“減小”），因而，由第2、3次實驗可知：滑輪組的機械效率與動滑輪自重大小有關。
（4）綜合上述結論，提高機械效率的方法有增大有用功，__________額外功（選填“增大”或“減小”）。
參考答案：（1）高；（2）0.4 72.7%；（3）增大；（4）減小
例二：實驗題
1.（2011年福建省福州第29題，4分）如圖一所示，在“測滑輪組機械效率”實驗中，物體重為5.4N。
（1）實驗時要豎直向上且________拉動彈簧測力計。若物體上升高度為10cm，此時彈簧測力計的示數如圖一中所示，是 N，則滑輪組的機械效率是______。
（2）若僅增加物體的重，該滑輪組的機械效率將________（選填“增大”、“減小”或“不變”）。（不計摩擦）
2.測定如圖二所示的滑輪組的機械效率。
（1）實驗所需器材除鉤碼、彈簧測力計、滑輪、鐵架臺外，還需要_____和______。
（2）如果將兩個1N的鉤碼勻速提升10cm，彈簧測力計的示數是0.81N，將實驗數據填入下表：
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（3）根據測量數據，求此滑輪組的機械效率，寫出計算過程。
參考答案：
1.（1）勻速，2.4，75%；（2）增大
2.（1）細繩，刻度尺，（2）2，0.8，10，30
（3）W有=Gh=2N×10m=20J
W總=Fs=0.8N×30m=24J η=■=■=83.3%
[測定斜面的機械效率]
一、實驗目的
1.理解總功和有用功的意義，并知道利用斜面拉物體時其測定的方法。
2.學會機械效率的測定方法，領會控制變量法在實驗中的應用。
3.通過實驗，總結提高斜面的機械效率的方法。
二、實驗器材
彈簧測力計、刻度尺、斜面、小木塊。
三、實驗原理
將物體沿斜面拉動，測出此過程中的總功并計算出相應的有用功，運用公式η=W有/W總=Gh/Fs就可以得出斜面的機械效率。
四、實驗步驟
1.用刻度尺測出斜面長S和斜面高h，將數據記錄在表1中。
2.用彈簧測力計測出木塊的重量G，將數據記錄在表格中。
3.用彈簧測力計拉著木塊沿斜面勻速上升，讀出測力計的示數F，將數據記錄在表格中。
4.改變木板的傾斜程度，重做上面的實驗，將數據記錄在表格中。
5.計算各次實驗中斜面的機械效率，并進行比較。
6.改用粗糙程度不同的斜面，重復實驗步驟1～3，將數據記錄在表格2中，計算各次實驗中斜面的機械效率，并進行比較。
五、記錄數據表格
1.斜面的機械效率跟傾斜程度關系
表1
■
2.斜面的機械效率跟粗糙程度關系
表2
■
實驗結論：
1.斜面光滑程度相同時，斜面傾斜程度越大，斜面機械效越高，但越費力。
2.斜面傾斜角度相同時，斜面越粗糙，機械效率越低。
例三：長1000m、高250m的斜坡，將一輛重6×103N的礦車以2m/s的速度由坡底拉到坡頂，如果拉力是2×103N，求：
（1）由坡底到達坡頂所用的時間；
（2）拉力做的有用功；
（3）拉力做功的功率；
（4）利用此斜面做功的機械效率。
參考答案：（1）500s；（2）1.5×106J；（3）4×103W；（4）75%
例四：探究斜面的機械效率
如圖所示，該實驗器材有：不同的三個斜面、小車、________和________.
1.研究斜面的機械效率與斜面光滑程度的關系：
在實驗過程中，應選用三個________相同而________不同的斜面進行實驗，只有這樣才能得出斜面的機械效率與斜面光滑程度的關系。
實驗中需要測出的物理量有：小車的重力，斜面的_____及斜面的______，小車在三個不同斜面向上______運動時的三個拉力的大小最后計算出有用功和總功，從而算出不同斜面的機械效率。
結論：__________________________________________。
2.研究斜面的機械效率與斜面傾斜程度的關系：
在此實驗中，應選用三個_____相同而______不同的斜面進行實驗，測出不同斜面的______以及小車在不同斜面上______運動時的拉力大小，通過計算，最后得出結論。
結論：_________________________________________。
3.該實驗說明斜面的機械效率與斜面的______和______有關。
參考答案：彈簧測力計；刻度尺
1.傾斜程度；光滑程度；長；高；勻速；在傾斜程度相同的條件下，斜面越光滑，其機械效率越高。
2.光滑程度；傾斜程度；長和高；勻速；在光滑程度相同條件下，斜面越陡，機械效率越高。
3.光滑程度；傾斜程度。
例四：為了證實其中的部分猜想，學習了機械效率知識后，某物理興趣小組的同學對“斜面的機城效率跟什么因素有關”這一課題提出了一些猜想：A.跟斜面的粗糙程度有關；B.跟斜面的傾斜程度有關；C.跟物體的重力有關；D.跟斜面的長度有關。
小明同學設計方案并用相同材料的斜面和物塊進行探究，下表反映了他的探究過程。
■
1.請你替小明在表中兩個空格處填上適當的數據
2.通過對比________兩次（填實驗次數的序號）實驗數據，可驗證猜想A.
3.通過對比實驗①③數據，可以得出的探究結論是：當其他條件一定時，斜面傾斜程度越大，斜面的機械效越_______。
知識回放：滑輪組的繞線問題應先確定所需繩子段數，題目中一般會指出繩子的重力及繩子與滑輪之間的摩擦不計，以下是兩種情況的具體分析。
1.提升重物：如圖1，有幾段繩子與動滑輪相連，拉力F拉就等于物體和動滑輪總重力的幾分之一， 即F拉=（G物+G動），所以，繩子段數n=。
2.水平牽引物體：如圖2，有幾段繩子與動滑輪相連，拉力F就等于摩擦力的幾分之一，即F=f摩，所以，繩子的段數n = 。
以上兩種情況求n時，如果不能整除，則需要采用“進尾法”，即無論小數點后的數字是多大，都要向整數進一位。
如果繩子段數n為奇數，則繩子起始位置應系在動滑輪的掛鉤上，然后再往定滑輪邊框上繞線；如果繩子段數n為偶數，則繩子起始端系在定滑輪的掛鉤上，然后再往動滑輪的掛鉤上繞線，簡稱“奇動偶定”。
例1 一根繩子只能承受100 N的力，要把330 N的物體拉起，怎樣組裝滑輪組？（滑輪重、繩重及摩擦均不計）
解析 滑輪重、繩重及摩擦均不計的情況下，拉力是物重的幾分之一，那么物重就由幾段繩子來承擔， 即n===3.3≈4（進尾法）。
因此，動滑輪需要2個，定滑輪可以是一個，也可以是2個，滑輪組的組裝方法有兩種（如圖3甲、乙）。
考點二、影響滑輪組機械效率的因素
用滑輪組勻速提升重物時，不計繩重及摩擦，根據機械效率的定義，由此可分析，影響滑輪組機械效率的因素有物體的重力G物、動滑輪的重力G動。
例2 如圖4所示，相同的滑輪用不同的繞法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不計，在物體勻速上升的過程中（ ）
A.甲圖省力，機械效率甲圖大 B.甲圖省力，機械效率一樣大
C.乙圖省力，機械效率乙圖大 D.乙圖省力，機械效率一樣大
解析 由甲、乙兩圖可知：承擔物重的繩子段數n甲=3，n乙=2。由摩擦力忽略不計，得甲、乙兩圖中繩子的拉力大小分別為：F甲=（G物+G動），F乙=（G物+G動）。因為重物和動滑輪相同，所以繩子拉力大小F甲
考點三、機械效率的計算
根據機械效率的定義，機械效率的計算公式是，當不計繩重及摩擦時，該公式可變為。其中G為物重，G動為動滑輪的重力，h為重物升高的高度，F為拉力，S為繩子自由端移動的距離，n為承擔重物的繩子的段數。
例3 在小型建筑工地，常用簡易的起重設備豎直吊運建筑材料，其工作原理相當于如圖5所示的滑輪組。某次將總重G為4 000 N的磚塊勻速吊運到高為10 m的樓上，用時40 s，卷揚機提供的拉力F為2 500 N。求在此過程中：
（1）拉力F所做的有用功；
（2）拉力F的功和功率；
（3）滑輪組的機械效率。
分析 由滑輪組的結構可以看出，承擔物重的繩子段數n=2，則拉力F移動的距離s=2h，
解 （1）拉力F所做的有用功W有=Gh=4 000 N×10 m=4×104 J。
（2）拉力F移動的距離s=2h=2×10 m=20 m，
拉力F所做的總功W總=Fs=2 500 N×20 m=5×104 J，
拉力F做功的功率P=■=■=1 250 W。
（3）滑輪組的機械效率。
考點四、實驗：測量滑輪組的機械效率
對“測量滑輪組的機械效率”實驗的考查，通常包括以下兩方面的內容。
1.考查實驗方法及數據的收集、分析與處理
例4 某實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數據如表所示，實驗裝置如圖6。
（1）通過表中數據可分析出實驗1是用__________（填“甲”或“乙”）圖做的實驗，實驗2是用__________（填“甲”或“乙”）圖做的實驗。
（2）實驗時，應豎直向上_________拉動彈簧測力計。
（3）請將表格中的實驗數據補充完整。（百分號前保留整數）
（4）通過實驗1和實驗2的數據分析可得出結論：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時，動滑輪的個數越多，滑輪組的機械效率__________。
（5）比較實驗1和實驗3可得出結論：使用同一滑輪組時，__________，可以提高滑輪組的機械效率。
解析 （1）實驗1中拉力移動的距離是物體和動滑輪移動距離的3倍，因此動滑輪被3根繩子承擔，甲圖符合要求。
（2）為了讓彈簧測力計獲得穩定的數值，應勻速拉動測力計。
（3）第二次實驗中拉力的有用功W有=Gh=4 N×0.1 m=0.4 J，
拉力做的總功W總=Fs=1.4 N×0.5 m=0.7 J，
滑輪組的機械效率；
②第三次實驗中拉力的有用功W有=Gh=6 N×0.1 m=0.6 J，
拉力做的總功W總=Fs=2.4 N×0.3 m=0.72 J，
滑輪組的機械效率為。
（4）74%>57%，說明提升相同的重物時，動滑輪的個數越多，滑輪組的機械效率越低。
（5）83%>74%，說明使用同一滑輪組，提升重物的重力越大，滑輪組的機械效率越高，因此增加鉤碼的重力可以提高滑輪組的機械效率。
答案：（1）甲；乙 （2）勻速 （3）57%；83% （4）越低 （5）增加鉤碼的重力。
2.對實驗進行糾錯、評估及擴展性探究。
例5 小雪和小紅在“測滑輪組機械效率”的實驗中，一起組裝好如圖7所示的實驗裝置，他們分別記下了鉤碼和彈簧測力計的位置。
（1）小紅_______向上拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，并由彈簧測力計讀出拉力為0.5 N，同時小雪用刻度尺測出鉤碼提升的高度為0.1 m，以上測量準確無誤，其他被測物理量和計算的數據如下表：
（2）小雪和小紅測得滑輪組的機械效率為100%，他們意識到出現了錯誤，請你幫助找出原因______________________。
（3）該滑輪組的機械效率實際為_________________。
（4）若提升的鉤碼重力增加到6 N，則該滑輪組的機械效率將________
_______。（填變化情況）
（5）有同學想進一步探究滑輪組的機械效率是否與滑輪組中細繩的繞法有關。根據探究目的，他們先通過實驗測算出如圖8所示的滑輪組的機械效率，請你在圖9中畫出下一步實驗所需的組裝圖。
解析 （1）測量滑輪組的實驗中應該豎直勻速拉動彈簧測力計；
（2）動滑輪被5根繩子承擔，拉力移動的距離就是物體移動距離的5倍，因此彈簧測力計提升的高度錯了，應為0.5 m；
（3）滑輪組的機械效率：，
例1下面是“測滑輪組機械效率”的一些實驗步驟：
A． 算出每次的有用功W有用、總功W總、機械效率η,并填入表格。
B． 用刻度尺測出鉤碼提升的高度h和彈簧測力計移動的距離S。
C． 換用不同的鉤碼，重復實驗兩次，并將實驗數據填入表格。
D． 勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高，從彈簧測力計讀出拉力F的值，并記下鉤和彈簧測力計的位置。
E． 安裝好滑輪組，記下鉤碼和彈簧測力計的位置。
（1）請將上述實驗步驟按合理的順序排列，并將步驟前的字母符號填在橫線上：。
（2）請根據上面的實驗步驟，設計一個記錄實驗數據的表格。
方法點撥這道題學生只要認真做過該實驗，回因憶實驗的過程，實驗步驟就不難填寫。再根據測量的物理量和所求的物理量設計表格，同時注意表頭上物理量的符號和單位。
參能考答案（1）實驗步驟：EDBCA
（2）表格如下：
復習策略復習時要搞清楚“測滑輪組機械效率”實驗的原理、器材、實驗步驟、測量方法、表格設計、數據填寫、計算公式，形成清晰的網絡，這樣解決這類問題就迎刃而解。
二、實物連線和數值計算
例2在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用同一滑輪組進行了兩次實驗，實驗數據如下表所示。
（1） 在表格的空格處，填入合適的數據。
（2） 在圖中用筆畫線代替細線組裝滑輪組。
（3） 第1次實驗測得滑輪組的機械效率為。
（4） 如果將重為3N的鉤碼掛在同一滑輪組下，根據題中已有的信息可以估計出這時滑輪組的機械效率值應在 范圍內。
方法點撥對滑輪組進行裝配的實物連線，首先要知道吊起動滑輪繩子的股數。本道題通過繩子自由端被拉長的距離與重物上升的高度之間的比例關系，確定繩子股數，再根據繩子起始點“偶定奇動”的原則，順勢進行連線》根據機械效率的定義計算出滑輪組的機械效率。
答案（1）40（2）略（3）66.7%（4）66.7%＜η＜72.7%
復習策略對滑輪組進行裝配的復習中，強調根據繩子自由端被拉長的距離與重物上升的高度之間的比例關系，確定繩子股數，切不可根據F=G/η來確定繩子股數（很多學生容易在此犯錯）。由于重物不由滑輪組的機械效率不同，所以也不能根據滑輪組的機械效率來求重物不同時的拉力和繩子自同端被拉長的長度，因為在同一滑輪組下，重物越重滑輪組的機械效率越高。
三、數據處理與分析
例3（湖南常德）某實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數據如下表所示，實驗裝置如圖所示。
（1）通過表中數據可分析出實驗1是 圖做的實驗，實驗2是用 圖做的實驗。
（2）通過實驗1和實驗2的數據分析可得出結論：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時，動滑輪的個數越多，滑輪組的機械效率 。
（3）比較實驗1和實驗3可得正確結論：使用同一滑輪，，可以提高滑輪組的機械效率。
方法點撥本道題著重考查實驗數據處理和分析，根據繩端移動距離和鉤碼上升的高度判斷吊起動滑輪繩子的股數，選擇哪一幅圖做的實驗。所做的有用功相同時，額外功越大（動滑輪的個數越多），機械化效率越小。所做的額外功相同時，有用功越大（提升的重物越多），機械效率越大。
答案 （1）甲（2）越低 （3）增加欲提升重物的重力
復習策略復習測“測滑輪組機械效率”實驗數據處理和分析時，要清楚改變滑輪組機械效率的方法。所做的有用功相同時，額外功越大，機械效率越小。所做的額外功相同時，有用功越大，機械效率越大。
四、機械效率的實驗探究
例4小紅學過機械效率后，產生了一個疑問：“機械的機械效率越高是否越省力？”針對這個問題，小紅借了一個彈簧測力計，利用家中的“案板”和茶杯做了以下實驗：
A．把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入適量的水，用彈簧測力計測得杯子和水的重力G；
B．用“案板”作斜面，如圖所示。把一只水杯通過細繩與彈簧測力計連接，拉動彈簧測力計，把盛水的杯子勻速拉上斜面；
C．分別測出拉力F、杯子移動的距離S和升高的高度h；
D．改變斜面的高度，做4次實驗，記錄實驗數據如下表：
（1） 計算并將數據填入表中4個空格。
（2） 小紅的疑問是否得到解決？分析實驗數據，能得到什么結論？
（3） 完成上面實驗后，小紅又產生一個猜想：“如果減小斜面的摩擦，可以提高斜面的機械效率。”
① 請你先用所學知識，說明小紅的猜想是否正確（簡述理由）
② 請你設計一個實驗，進一步證明你對小紅猜想的判斷（可以簡要說明在前面實驗的基礎上要做哪些新的實驗操作）。
方法點撥本道題是測“滑輪組機械效率”實驗的拓展和延深，是根據測“滑輪組機械效率”實驗所進行的探究。根據有用功、總功、機械效率的定義進行計算；比較拉力的大小和機械效率的大小，解決疑問；根據滑輪組機械效率中的原則減小額外功達到提高機械效率的目的，進行判斷和實驗探究。
）
A.?乙、丙的機械效率相等
B.?使用圖丙斜面可以省力
C.?甲、乙的機械效率相等
D.?甲、丙的機械效率相等
2.（2021·歷城模擬）小明在課外興趣小組探究“影響滑輪組機械效率的因素”時，用同一套滑輪組完成了如圖所示的實驗。那么他想探究的是：滑輪組機械效率的高低與下列哪個因素的關系
（
）
A.?被提升物體的重力
B.?動滑輪的重力
C.?物體被提升的高度
D.?所用拉力大小
3.（2020九上·陜西月考）甲乙兩臺機器所做的總功之比是之3：4，機械效率之比是2：1，則它們有用功之比為（
）
A.?3：4????????????????????B.?2：3?????????????????????C.?8：3???????????????????????D.?3：2
4.（2020九上·陜西月考）下列關于功、功率、機械效率的說法正確的是（
）
A.?物體做功越多，功率一定越大
B.?機器的功率越小，機械效率一定越低
C.?功率不同的機器，做的功一定不相等
D.?額外功與總功之比越小，機械效率一定越大
5.（2020九上·陜西開學考）體重為60kg的工人利用如圖滑輪組將一質量為80kg的重物A勻速提升1m，此時該滑輪組的機械效率為80%（不計繩重與摩擦，g取10N/kg），小明對此工作過程及裝置作出了以下論斷：（
）
①動滑輪重為200N
②此過程中，工人對繩的拉力做功1000J
③重物勻速上升過程中，它的機械能增大
④若增大重物A的質量，該工人用此滑輪組勻速拉起重物時，機械效率不可能達到90%
關于小明的以上論斷（
）
A.?只有①③正確
B.?只有②③正確
C.?只有①②③正確
D.?①②③④都正確
6.（2020八下·遷西期末）如圖所示，在斜面上將一個重
6N
的物體勻速拉到高處，沿斜面向上的拉力為
2N，斜面長
4m，高
1m。下列說法正確的是（
）
A.?運動過程中，重物共受到三個力的作用
B.?運動過程中，重物的機械能保持不變
C.?斜面的機械效率為
75%
D.?重物受到的摩擦力為
2N
7.（2020·長春模擬）如圖所示，兩個斜面的粗糙程度相同，現將甲乙兩個物體分別從斜面的底端以相同速度勻速拉到頂端，拉力分別F1和F2，且F1=F2，這一過程中，下列說法中正確的是(
)
A.?左側斜面的機械效率大于右側斜面的機械效率
B.?左側斜面的額外功大于右側斜面的額外功
C.?拉力F1的總功率小于F2的總功率
D.?上升過程中甲物體增加的重力勢能小于乙物體增加的重力勢能
8.（2020·羅湖模擬）如圖所示，一個重為600N的物體，通過滑輪組在25N拉力作用下勻速直線運動了2m。已知物體受到的滑動摩擦力為60N，這過程中，結果錯誤的是（
）
A.?繩子自由端移動了6m
B.?拉力做了150J的功
C.?滑輪組的額外功為120J
D.?該滑輪組的機械效率為80%
9.（2019九上·南丹期中）如圖所示，小明分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面，用甲滑輪所做的總功為
W1
，機械效率為
η1
；用已滑輪所做的總功為
W2
，機械效率為
η2
，若不計繩重與摩擦，則（
）
A.?W1=W2
η1=η2
B.?W1
η1>η2
C.?W1=W2
η1
D.?W1>W2
η1
10.（2019·廣州）如圖所示，把重為G的物體甲從A點豎直向上勻速拉至B點，過程繩的拉力對甲做的功為WAB:用平行于斜面的拉力把重也為G的物體乙沿面從C點勻速拉至B等高的D點，在此過程中的拉力對乙做的功為WCD,斜面的機械效率為（
）
A.?WABWCD?????????????????B.?WCDWAB?????????????????C.?GHWCD-WAB?????????????????D.?GHWCD+WAB
11.（2018九上·廬江期末）如圖所示，規格完全相同的滑輪組用相同的繩子繞成甲、乙兩個滑輪組，分別提起重為G1、G2兩個物體，比較它們的省力情況和機械效率（不計摩擦），下列說法中正確的是（
）
A.?若G1=G2，
則F1＜F2，
甲的機械效率較高
B.?若G1=G2，
則F1＞F2，
乙的機械效率較高
C.?若G1＜G2，
則F1＞F2，
甲的機械效率較高
D.?若G1＜G2，
則F1＜F2，
乙的機械效率較高
12.（2018九上·雁塔期中）如圖，為了提升重物，我們選用了粗細均勻重為G的杠桿，不計杠桿支點處的摩擦，先后把同一個重物掛在A.B兩處，每次用力讓重物上升同樣的高度，下列說法正確的是（
）
A.?重物在A點處人做的有用功多
B.?重物在B點處人做的有用功多
C.?重物在A點處杠桿的機械效率高
D.?重物在B點處杠桿的機械效率高
13.（2018·常州模擬）用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機械效率η與物重G物的關系，改變G物，
豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出η與G物關系如圖乙所示，若不計繩重和摩擦，則下列說法正確的是（
）
A.?同一滑輪組機械效率η隨G物的增大而增大，最終將超過100%
B.?G物不變，改變圖甲中的繞繩方式，滑輪組機械效率將改變
C.?此滑輪組動滑輪的重力為2
N
D.?當G物=6
N時，機械效率η≈
66.7%
14.為模擬盤山公路，現將連接了重1N小球的細線穿入一根長1m的細管，如圖，將細管從豎直放置的圓柱體底部a點開始斜向上纏繞5圈后，恰好繞至頂部b點，相鄰細管間的高度均為12cm，在b點處通過細線用0.8N的拉力（與管的軸線平行）將管口的小球從a點勻速拉至b點，則纏繞在圓柱體上的細管（模擬的盤山公路）的機械效率為（
）
A.?83.3%????????????????????B.?80%???????????????????????C.?75%????????????????????????D.?60%
15.（2021·道里模擬）小明利用如圖所示的裝置沿水平方向勻速拉動一個重2000N，底面積為0.5m2的物體A時，A受到地面的摩擦力為600N，作用在繩端的拉力為250N，則A對地面的壓強是________Pa；該裝置的機械效率是________。
16.（2021·昆明模擬）如圖所示，在左側A處，利用滑輪組把同一物體（重為G）從水平地面勻速直線拉到高為h的過程中繩端移動距離為________；繩端拉力所做的功為WA
，
右側B的物體從水平地面勻速直線拉到同一高度，此過程中繩的拉力對物體所做的功為WB
，
該滑輪組機械效率為________；如果其他條件不變，僅增加物體的重量，則滑輪組的機械效率________（選填“增大”、
“不變”或“減小”）。
17.（2020九上·渦陽月考）用如圖所示的滑輪將重為60N的物體A勻速提升1m，已知該滑輪的效率為75%，克服機械摩擦所做的功為8J，繩重不計，則動滑輪重為________N。
18.（2020九上·五華月考）如圖所示，小明的爸爸用600N的拉力使重1140N的物體在10s內勻速上升了2m（不計摩擦及繩重），此時滑輪組的械效率為________。體重為450N的小明也用此滑輪組來提升同一物體，但物體沒有被拉動，當小明對地面的壓力為0N時，物體對水平地面的壓力為________N。
19.（2020九上·常熟期中）如圖甲所示，小明利用滑輪組提升重物，己知重為500N的小明臂力為600N，動滑輪重50N，繩子能承受的最大拉力為800N，隨著貨物重量的增加，小明繪制了滑輪組的機械效率η和物重G的關系圖如圖乙所示，請你從滑輪組的使用價值和實際使用情況出發計算ηA=________%、ηB=________%（不計繩重及摩擦、若結果不是整數則保留一位小數）。
20.（2020·百色）如圖所示，分別用甲、乙兩個滑輪將同一個物體G勻速提升相同的高度h，已知兩次拉力之比F甲∶F乙＝5∶3，則這兩個過程中有用功之比W甲∶W乙＝________，兩個滑輪的機械效率之比η甲∶η乙＝________。
21.（2019九上·安徽月考）小明在探究杠桿機械效率的實驗中，將重為30N的物體G掛在一粗細相同質量均勻的長硬棒的中點，在棒的另一端用豎直向上的拉力將物體緩慢勻速提升時效率是75%，若不計摩擦，杠桿自重為________N。
22.（2018八下·漢陽期末）用如圖甲所示的裝置將實心物體A從深井中吊出來，拉力的功率隨時間的變化如圖乙所示，已知動滑輪的重力為60
N，物體勻速上升的速度始終為1
m/s(不計繩重、摩擦及阻力，ρ水＝1×103
kg/m3
，
g＝10
N/kg)．則物體浸沒在水中時受到的浮力為________N；物體浸沒在水中時滑輪組的機械效率為________；
23.（2021·自貢模擬）在探究“滑輪組的機械效率”時，小強利用兩組滑輪組進行了4次測量，用一個動滑輪和一個定滑輪測得前3組數據，用兩個動滑輪和兩個定滑輪測得笫4組數據，如下表所示：
（1）根據表中前3次實驗數據，畫出甲圖中滑輪組的繞繩方法；
（2）某次實驗中，豎直向上勻速拉動彈簧測力計時，彈簧測力計示數如圖乙所示，為________N。第3次實驗時滑輪組的機械效率為________（結果精確到0.1%）；
（3）由表中第________組數據可知，同一滑輪組的機械效率與物重有關；
（4）由表中第3、4組數據可知，不同滑輪組的機械效率與摩擦和________有關；第3組實驗中克服摩擦所做的額外功為________J。
24.（2021·眉山模擬）對“斜面的機械效率與什么因素有關”這一課題，小明提出了如下一些值得探究的猜想：
①斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關；
②斜面的機械效率與斜面的粗糙程度有關；
③斜面的機械效率與斜面的長度有關；
④斜面的機械效率與物體的重力有關。
如圖所示，小明用彈簧測力計沿同一斜面勻速向上拉動物塊，收集了下表中的實驗數據。
（1）小明探究的是猜想________（填序號）。分析表中的數據可得出：在其他條件一定時，斜面越緩越________（選填“省”或“費”）力；斜面越陡，機械效率越________（選填“高”或“低”）。
（2）小明又進行了第4次實驗，他在斜面上鋪上棉布，使斜面變粗糙，保持斜面高和長分別是0.5m和1m，用彈簧測力計拉動同一物塊沿斜面向上做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數為4.5N，小明測得這種情況下斜面的機械效率為________（保留一位小數），把第4次與第________次測量結果相比較，還能得出：在其他條件一定時，斜面越粗糙，斜面的機械效率越低。
（3）當用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊時，物塊所受的拉力________（選填“大于”“小于”或“等于”）物塊所受的摩擦力。
25.（2021·樂山模擬）如圖所示是用滑輪組將一個沉在水中、質量為10kg、體積為5dm3的實心物體吊起的過程。物體沒有露出水面前，5s內被勻速吊起1m，已知此時繩子拉力為F＝20N。求：（g取10N/kg）
（1）水對容器底部的壓強；
（2）物體受到的浮力；
（3）拉力的功率及滑輪組的機械效率。（結果精確到0.1%）
26.（2021·成都模擬）用如圖甲所示的滑輪組提升水中的物體M1，
動滑輪A所受重力為G1，
物體M1完全在水面下以速度v勻速豎直上升的過程中，卷揚機加在繩子自由端的拉力為F1，
拉力F1做功的功率為P1，
滑輪組的機械效率為η1；為了提高滑輪組的機械效率，用所受重力為G2的動滑輪B替換動滑輪A，如圖乙所示用替換動滑輪后的滑輪組提升水中的物體M2，
物體M2完全在水面下以相同的速度v勻速豎直上升的過程中，卷揚機加在繩子自由端的拉力為F2，
拉力F2做功的功率為P2，
滑輪組的機械效率為η2。已知G1-G2=30N，η2-η1=5%，
P1P2=1615
，M1、M2兩物體的質量相等，體積V均為
4×10-2m3
，g取10N/kg，繩重、輪與軸的摩擦及水的阻力均可忽略不計。求：
（1）物體M1受到的浮力F浮；
（2）拉力F1與F2之比；
（3）物體M1受到的重力G。
27.（2020·南崗模擬）一輛質量是3.5×103kg的汽車不慎陷入泥濘地面，汽車司機組織人們用如圖所示的滑輪組將汽車拖出。已知整個過程中，水平拉力F是1×103N，汽車沿水平方向勻速移動了2m，滑輪組的機械效率為90%．求：
（1）拉力F做的總功和有用功為多大？
（2）汽車沿水平勻速移動時，受到的阻力大小？
（3）利用學過的知識，你還有什么辦法可以使汽車從泥濘中開出來？（要求體現出所用方法和涉及的物理知識）
28.（2020·高邑模擬）如圖甲所示是小型建筑工地上使用的“罐籠式”提升機，用它能將放在罐籠A中的建筑材料提升到高處。已知罐籠的底面積是1.6m2
，
被提升的建筑材料重為2800N，拉力F將它以0.5m/s的速度勻速提升了20s，拉力做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示。不計動滑輪和鋼絲繩的重及摩擦。求：
（1）拉力F的大小：
（2）提升機在提升建筑材料時的機械效率
（3）當裝有建筑材料的罐籠靜止在水平地面上時，對地面的壓強。
29.（2020·達州模擬）如圖甲所示，斜面的夾角為30°，在水平路面上行駛的汽車通過滑輪組拉著浸入水中的重9×104N，底面積為100dm3的柱形貨物A向上勻速運動。如圖乙所示，將A拉至斜面后，物體A以2m/s的速度運動時，汽車對繩的拉力的功率為180kW。不計繩、滑輪的質量和摩擦，g=10N/kg。求：
例1（2012江西南昌） “測算簡單機械的效率”實驗
（1）表1是小明做“測算斜面的機械效率”的實驗記錄數據：
（2）請您嘗試做“測算滑輪組的機械效率”實驗：①在圖1中用筆畫線按最省力的方法組裝好滑輪組，②設計一個記錄此實驗數據的表格.
解析：（1）分析表中數據，控制的是小車的重力，改變的是斜面的傾斜程度，分析表中拉力的大小和機械效率的高低，就會得出正確的結論.
（2）圖中有定滑輪和動滑輪各一個，最省力的繞法是由3段繩子與動滑輪相連，參照題中斜面機械效率的測量方法設計測量滑輪組機械效率的數據記錄表格.
解：（1）由表中記錄數據可見：同一斜面，傾斜程度越高，拉同一個物體所用的拉力越大，機械效率越高.
（2）①測算滑輪組的機械效率時，圖中滑輪組由一個定滑輪和一個動滑輪組成，最省力的繞法是與動滑輪相連的繩子有3段，因此從動滑輪的掛鉤上開始繞線，如圖1所示.
②結合測量斜面機械效率的思路，故測量滑輪組機械效率的記錄見表2.
（2）無論是斜面還是滑輪組，它的機械效率并不是固定不變的，同一斜面或滑輪組，拉動或者提升的物體越重，則機械效率越高.本題采用多次測量的目的是為了排除偶然性與錯誤，從而得出關于同一斜面機械效率變化規律的科學結論.
例2（2012內蒙古呼和浩特）利用如圖3所示的電路，探究“導體中的電流跟導體電阻的關系”，所得部分數據如表3中所示：（1）請完成表3中空格的填寫內容.
解析：（1）表中已經給出了電壓與電阻值或電壓與電流值，由歐姆定律可以求出對應的電流或電阻值；
（2）根據歐姆定律判斷當電壓一定時，電阻R與什么量成正比，然后確定縱坐標軸所表示的量.
二、求平均值減小誤差
三、得到實際情況下的數據
例4（2012浙江杭州）某同學在“測定小燈泡額定功率”的實驗中，所用電源電壓為6伏，小燈泡L的額定電壓為2.5伏，他按圖6甲所示的電路進行實驗.實驗時，他調節滑動變阻器清片的位置，觀察小燈泡發光的情況，并記錄電表的示數（如表5所示），請回答下列問題：
解：（1）由表中實驗數據可知，在相同的路程（15 cm）內，所用的時間不相同，所以從最高處下落到玻璃管底部的過程中小重物不是做勻速直線運動；
（2）方法1計算平均速度是用總路程除以總時間正確；方法2是加起來被3除，那叫速度的平均，錯誤；
（3）增大紙板角度，減少下滑時間，由速度公式v=s/t可知，在路程一定時，可以增大鉛筆在桌面上滾動的平均速度；
（4）乙實驗的物體是自由下落，下落時間短，如果增長玻璃管的長度，可以增加下落時間，便于測量.
對滑輪組知識的考查主要是對機械效率的考查，主要易錯點有：當滑輪組水平放置時，容易找錯有用功；當拉力作用在滑輪軸上時，容易找錯拉力及物體移動距離的關系；當物體重力變化時，仍認為機械效率不變；當物體在水中時，容易求錯有用功；當使用抽水機時，弄錯總功與有用功等等。
易錯點1：滑輪組水平放置
例用如圖1所示的滑輪組拉著重500 N的物體在水平面上勻速運動，物體受到的摩擦力為120 N，繩子末端的拉力為50 N。滑輪組的機械效率是多少？
典型錯誤直接應用公式
η===進行求解，造成錯誤。
錯因分析不理解當滑輪組水平放置時，有用功不是W=Gh。而是W=Ts=fs，其中T=f。當滑輪組水平放置時，求解機械效率時，公式應該用：
η===
公式中f是物體所受摩擦力大小；F是拉力，n為承擔動滑輪繩子的段數，T是作用在物體上的繩子的拉力，s是物體移動的距離。
正確答案η=====80%
歸納拓展當滑輪組水平放置時，一定注意：有用功W有=fs物，滑輪組的機械效率η===；其中f是物體受到的阻力。
易錯點2：動滑輪“反常”使用
例如圖2所示，動滑輪的掛鉤上掛一彈簧測力計并用力豎直向下拉，使重為10 N的物體勻速上升了0.2 m，在此過程中測力計的示數為25 N。此過程中拉力F做的功是多少？滑輪組的機械效率是多少？
典型錯誤直接應用公式η===求出答案，造成錯誤。
錯因分析此類試題中，動滑輪的使用不是常規的，題中的s與h之間的關系不是s=nh，而是s=h。要求拉力F做的功，需求出拉力F移動距離的大小，物體上升的距離h=0.2 m，所以拉力移動的距離s=h=0.1 m。
正確答案拉力F所做的功為：W=Fs=2.5 J
滑輪組的機械效率為：
η======80%
歸納拓展此類試題中，動滑輪的使用不是常規的，使用時動滑輪不但不省力反而費力。此題中的s與h之間的關系不是s=nh，而是s=h。所以求機械效率時公式變為：
η====
記住規律：無論滑輪如何連接，作用在滑輪邊緣上的力是作用在軸上的力的（不計摩擦時）；作用在輪邊緣上的力移動的距離和速度是作用在軸上的力移動距離和速度的n倍。
易錯點3：物體重力變化
例小明用如圖3所示的滑輪組將一個重為120 N的物體勻速提升2 m，所用的拉力為50 N，此時拉力所做的功為W，滑輪組的機械效率為η。若仍用該滑輪組提升一個重為170 N的物體，此時滑輪組的機械效率為η。則W、η、η分別是（不計繩重和摩擦）（）
A. 240 J，80％，85％
B. 300 J，80％，85％
C. 300 J，80％，80％
D. 240 J，75％，80％
典型錯誤C。
錯因分析第二次計算機械效率時，仍將第一次的機械效率直接代入，造成選錯答案C。
正確答案B。從圖3可看出拉力移動的距離為s=nh=3×2 m=6 m；所以拉力做的功為：W=Fs=50 N×6 m=300 J；機械效率為：
η====80%
拉力F表達式是F=（G+G），所以有
G=3F-G=30 N
則當勻速提起G=170 N的物體時，每股繩子的拉力是F=（G+G）=×（170 N+30 N）= N，所以此時的機械效率為
η====85%
歸納拓展本題中第二步計算時，不能將第一次的機械效率80％直接代入求解。此時拉力隨物體重量的變化發生了變化，即提起物體重量不同，機械效率不同。當提起170 N的物體時，機械效率變成了85％。記住規律：使用同一滑組提升不同的物體時，所提升的物體越重，滑輪組的機械效率越高。
易錯點4：物體在水中
例用如圖4所示的裝置提升物體A，若物體的質量是140 kg，體積是60 dm3，物體A在水中勻速提升時，拉力F為300 N。求滑輪組的機械效率是多少？（g=10N/kg，設物體A始終沒露出水面）
典型錯誤計算有用功時，仍利用滑輪組在空氣中時的公式W=Gh求出，造成錯誤。
錯因分析當物體在水中提升時，有用功不是W=Gh，而是物體在水中受到向上的拉力F做的功，即W=Fh=（G-F）h。
正確答案物體在水中受到的浮力是
F=ρgV=1×103×10×60×10-3 N=600 N
直接與A相連的繩子對A的拉力是
F=G-F=mg-F=（140×10-600） N=800 N
滑輪組的機械效率為
η==＝＝＝66.7%
歸納拓展此類試題最容易出錯的地方是不會求有用功。當物體在水中時，有用功不是利用滑輪組在空氣中的公式W=Gh求出的，而是物體受到向上的拉力所做的功，即F=G-F做的功，應用公式：W=Fh=（G-F）h求出。
此種情況下滑輪組的機械效率公式：
η====
類型二：杠桿類
杠桿知識易錯點有：不能正確找出或畫出力臂；不能正確判斷杠桿受力的方向；不理解杠桿平衡條件的意義等。
易錯點1：不能正確畫出力臂及受力情況
例如圖5所示，O是杠桿的支點，在B處掛一小球，AO=OB=BC，為使杠桿在水平位置平衡，請畫出施加在杠桿上的最小動力F的力臂L，并標出F的方向。
典型錯誤如圖6所示。
錯因分析出錯原因是受思維定式的影響，認為在O點的右側A處力臂最長，力最小，由于動力F的作用點找錯，導致動力力臂L和動力F的方向都錯了。
正確答案要使動力F最小，則它的力臂應該最長，作用點應盡可能遠離支點。所以，作用點應放在C點，且力的方向垂直于杠桿豎直向上，此時力臂最長，力最小。正確的圖，如圖7所示。
歸納拓展此類試題主要是考查杠桿上力臂的知識。記住規律：把支點到力的作用點之間的距離作為力臂時，力臂最長，力最小。
易錯點2：不能正確畫出力的方向
例如圖8所示，杠桿在力的作用下處于靜止狀態，L是阻力的力臂，請在圖中畫出動力的力臂L1和阻力F2的方向。
典型錯誤如圖9所示。
錯因分析此題中動力臂L1畫得正確，但是阻力F的方向畫錯了。原因是受思維定式的影響，一看到阻力臂L在杠桿的下方，就想當然地認為阻力的方向也應指向下方，從而得出錯誤的答案。
正確答案由于動力使杠桿繞支點O順時針轉動，所以要使杠桿平衡，則阻力應使杠桿逆時針轉動，其方向應向上。正確答案，如圖10所示。
歸納拓展做此類試題時，一定要注意滿足杠桿平衡的條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂，而且動力與阻力的方向必須一個能使杠桿順時針轉動，另一個能使杠桿逆時針轉動。
易錯點3：平衡條件理解
例如圖11所示，把重為G和G的兩個鐵塊分別掛在不等臂杠桿的兩端，此時杠桿平衡。如果將兩鐵塊全部浸沒在水中，杠桿是否還能平衡？（不計杠桿的重）
典型錯誤不平衡，重力小的那端下降。
錯因分析想當然地認為重力小的物體質量小，其體積小，所受浮力小，則下降。
正確答案判斷杠桿是否平衡，主要應分析兩鐵塊浸沒在水中后，作用在杠桿兩端向下的拉力與各自力臂的乘積是否相等。若相等，則滿足杠桿平衡條件，即杠桿是平衡的。
當鐵塊沒有放入水中時，杠桿處于平衡狀態，所以有GL＝GL。
當兩個鐵塊浸沒在水中時，杠桿A端受到的拉力大小為
F=G-F＝G－ρgV=G－ρ＝G1－
杠桿B端受到的拉力大小為
F=G-F＝G－ρgV=G－ρ＝G1－
所以有FL＝G1－L， FL＝G1－L
因為GL＝GL，所以有FL＝FL。
即當把兩鐵塊全部浸入水中時，作用在杠桿兩端的力與各自的力臂的乘積仍然相等，所以此時杠桿仍能平衡。
歸納拓展做此類試題時，首先要準確理解杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂；其次要分析清楚浸入液體前后物體所受到的拉力變化情況。
1. 用滑輪組勻速提起重為2 000 N的物體，作用在繩子自由端的拉力是625 N，拉力做功的功率是1 250 W，滑輪組的機械效率是80％（不計摩擦和繩子自重）。求：
（1）重物上升的速度。
（2）如果用這個滑輪組提升重為3 500 N的物體，則作用在繩子自由端的拉力是多少？
2. 如圖12所示，用一細線懸掛一根粗細均勻的輕質細麥秸稈，使其靜止在水平方向上，O為麥秸稈的中點。這時，有兩只大肚皮的螞蟻同時從O點分別向著麥秸稈的兩端勻速爬行。在螞蟻爬行的過程中，麥秸稈在水平方向始終保持平衡。則（）
A. 兩螞蟻的質量一定相等
一、選擇題（本題共12小題，每小題2分，共24分．每小題給出的四個選項中只有一個選項正確）1．學校里的工人師傅使用如圖所示的剪刀修剪樹枝時，常把樹枝盡量往剪刀軸O靠近，這樣做的目的是 （ ）A．增大阻力臂，減小動力移動的距離B．減小阻力臂，減小動力移動的距離C．增大動力臂，省力D．減小阻力臂，省力2．下列儀器或工具在使用過程中，利用了杠桿原理的一組是 （ ）①量筒 ②剪刀 ③燒杯 ④試管夾 ⑤托盤天平 ⑥彈簧測力計A．①②③ B．②④⑤ C．①③⑤ D．④⑤⑥3．如圖所示的簡單機械，忽略各種摩擦及杠桿和滑輪的重力，當提起相同重物時，最省力的是 （ ） 4．升國旗的旗桿頂上有個重要的裝置是 （ ）A.定滑輪 B.動滑輪 C.滑輪組 D.省力杠桿5．如圖所示，在豎直向上大小為10N的力F的作用下，重物沿豎直方向勻速上升.已知重物上升速度為0.2m/s，不計滑輪重、繩重及繩與滑輪間的摩擦，則物體重力大小和繩子自由端上升的速度分別為（ ）A．20N 0.4m/s B．20N 0.1m/s C．5N 0.4m/s D．5N 0.1m/s6．如圖所示，在用滑輪將同一物體沿相同水平地面勻速移動時，拉力分別為F甲、F乙、F丙、F丁，比較它們的大小（不計滑輪重及滑輪與細繩間的摩擦），正確的是 （ ）A．F甲＞F乙 B． F乙＝F丙 C．F丙＜F丁 D．一樣大7．在校運會中，小翔參加了鉛球比賽。如果他用200N的力，將重50N的鉛球投到了10m遠處。則下列關于他投球時做功情況的說法中，正確的是： ( )A．做功2000J B．做功500J? C．沒有做功? D．條件不足，無法計算8． 一個70kg成人以正常的速度騎30kg自行車受到的阻力為總重力的0.02倍，則人騎車行駛時功率最接近于 （ ）A．1瓦 B．10瓦 C．100瓦 D．1000瓦9．如圖所示，杠桿可繞O點轉動，力F作用在杠桿一端且始終與杠桿垂直；在將杠桿緩慢地由位置A拉到位置B的過程中，力F （ ）A．變大 B．變小 C．不變 D．先變大后變小10．關于簡單機械，下列說法正確的是 ( )A．定滑輪不僅能改變力的大小而且能改變力的方向 B．使用滑輪組不僅省力而且省功 C．做功越多的機械，其機械效率就越高 D．功率越大的機械，做功就越快 11．下列現象中，力沒有對物體做功的是 ( )A．用力將鉛球擲出 B．將書包背上樓 C．騎自行車勻速前進 D．人提著水桶在水平路面上行走12．如圖所示，杠桿在水平位置處于平衡狀態，杠桿上每格均勻等距，每個鉤碼都相同．下列四項操作中，會使杠桿右端下傾的是 ( ) ①將杠桿兩側的鉤碼同時各向外移動一小格；②將杠桿兩側的鉤碼同時各向內移動一小格；③在杠桿的兩側同時各減掉一個鉤碼；④在杠桿的兩側鉤碼下同時各加掛一個相同的鉤碼． A．②③ B．②④ C．①③ D、①④二、填空題（本題共11小題，每空1分，共26分）13．我們用釣魚竿釣魚時，釣魚竿是一種_________的杠桿（選填“省力”或“費力”）14．如圖所示，用動滑輪把重為40N的物體勻速上提，彈簧測力計示數為24N，則拉力為______N．不計摩擦和繩重，動滑輪重為______N，這時該動滑輪的機械效率約為___ ___．15．如圖所示，桿秤秤砣的質量為0.1千克，桿秤的質量忽略不計。若桿秤水平靜止時，被測物和秤砣到秤紐的距離分別為0.05米、0.2米，則被測物的質量為_________千克。若秤砣有缺損時，則桿秤所示的質量值_________被測物的真實質量值（選填“小于”、“等于”或“大于”）。16．如圖所示，AOB為一機械設備的簡化示意圖，我們可以把它看成杠桿(自重不計)，已知AO=2OB．固定O點，使OB 處于水平位置，此時B 端掛一重為40N 的物體，要使杠桿不發生轉動，至少需在A 端施加F=______N 的力．17．如圖，用甲、乙圖兩種方法提起相同重的物體，則：（1）使用 圖的辦法省力；機械效率高的是 圖的辦法。 （2）提高機械效率的方法有：① __________ __ ；②_____________ 。18．舉重運動員把2000N的杠鈴在2s內舉高1.8m后又在空中保持 4S，則該運動員前2s的功率是____w，后4S的功率是____w．19．2010年市學業水平體育測試立定跳遠項目中，體重為500N的某同學從點到落地點的過程中，重心下降的距離為0.3m，用時0.5s，軌跡如圖．則此過程重力做的功為________J，重力的功率為_________W。20．如圖所示為潤揚大橋。“橋塔為什么要造這么高?”小強對此進行了研究：他將大橋的結構進行簡化，抽象成圖乙所示的模型，又畫了橋塔高低不同的兩幅圖丙和丁。小強通過比較發現：適當增加橋塔的高度，可_________(填“增大”或“減小”)斜拉索拉力的力臂，從而 ______________(填“增大”或“減小”)斜拉索的拉力。21． 小聰用圖10所示的滑輪組將重4 N的物體勻速提高2m，他做的有用功為________J。已知此時滑輪組的機械效率為80%，那么小聰所用拉力為_______N，動滑輪的重力為_______N，若用此裝置提升7N的物體，則此時的機械效率_______（“增大”或“減小”或“不變”）。22．如圖11所示滑輪組，物M重50N，在力F作用下以0.5m／s速度在水平面上做勻速運動，此時彈簧秤上示數是12N，則物體運動時受到地面摩擦力大小是____N。8s內拉力F所做的功是______J，功率是______w．（不計滑輪重及摩擦因素） 23．如圖所示，用1.2N拉力沿豎直方向勻速拉起重為2N的物體，物體上升0.1m，所用時間為4s。（1）此過程中拉力的功率為______W。（2）將物重由2N不斷增大，假設動滑輪始終能正常工作，當達到繩子承受的拉力3N時，此過程中，它的機械效率變化范圍是____________。三、解答題（本題共7小題，共50分．解答27、28、29題時應有解題過程）24．（6分）按照題目要求作圖： （1）在圖甲中畫出物體A所受重力的示意圖和拉力F所對應的力臂l．（2）用滑輪組將陷在泥中汽車拉出來，試在圖乙中畫出最省力的繞繩方法．（3）在圖丙中，杠桿AB處于平衡狀態，請作出力臂L對應的力F的示意圖． 圖甲 圖乙 圖丙 25．（7分）小明和小紅用圖甲所示的杠桿一起探究杠桿的平衡條件：（1）小明先把杠桿的中點支在支架上，杠桿停在如圖甲所示的位置，此時杠桿處于________(填“平衡”或“不平衡”)狀態．為了使杠桿在水平位置平衡，可以調節右端的平衡螺母，使它向_______(“左”或“右”)移動．小明調節杠桿在水平位置平衡的主要目的是_______________________________、_______ __________。（2）如乙圖，用彈簧測力計從M位置移動N位置用力使杠桿在水平位置處于平衡，彈簧測力計的示數將會變________，這是因為______________________．（3）小明用調節好的杠桿進行了一次實驗，所得數據如下表：動力/N 阻力/N 動力臂/cm 阻力臂/cm4 3 2 6于是他得出了杠桿的平衡條件：F1L1=F2L2，請你對此作出評價：___________________________________________________．26．（13分）某同學在做“測定滑輪組機械效率”的實驗中(1)他所準備的實驗器材有：滑輪，細繩，鐵架臺，直尺，鉤碼，還需_________ (2)該同學實驗時，記錄的數據在表格中，請認真填寫所缺少的部分物重/N 物體提高的高度/m 彈簧測力計讀數/N 繩自由端拉動距離/m 有用功/J 總功/J 機械效率50 0.15 20 0.45 (3)實驗中彈簧測力計應該做__________________運動．(4)同學乙觀察并分析了甲的實驗后，認為甲的實驗中，可少用一種器材，少測兩個數據也能測出滑輪組的機械效率，通過和甲討論并經過老師的認定，他的方案是可行的，請你分析一下，去掉的器材是什么？少測哪兩個數據？答：去掉____________________________________；少測兩個數據是__________________，__________________．實驗中同學們又提出了下列假設． 假設1：滑輪組機械效率高低可能與動滑輪重有關 假設2：滑輪組機械效率高低可能與被提升的物重有關 假設3：滑輪組機械效率高低可能與物體提升高度有關 假設4：滑輪組機械效率高低可能與滑輪組繩子股數有關一位同學設計了如圖所示的四個滑輪組，并將所測數據填入下表．（不填寫機械效率）(5)根據實驗_________________ (填①、②、③、④)可知，滑輪組機械效率高低與被提升物重有關．(6) 據實驗②和④可知，滑輪組機械效率高低與__________________無關．(7)通過實驗可以發現，不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪越重，機械效率越 ．(8)要研究滑輪組機械效率高低是否與物體提升高度有關，應該選用_______(選填“同一”或“不同”)滑輪組，提升同一重物到_______(選填“相同”或“不同”)的高度去研究．27．（6分）電動自行車輕便、實用、無污染，很受人們喜愛．若某人騎電動自行車在一段平直的公路上勻速行駛了150m，用時30s，電動自行車的牽引力為20N，在此過程中：(1)電動自行車速度的大小；(2) 牽引力所做的功；(3) 牽引力做功的功率．
28．（6分）如圖所示是小明同學測動滑輪機械效率的實驗裝置圖，他在2s內做了0.96J的有用功使重物勻速上升了0.4m，不計繩重及摩擦，繩子很結實。請你回答：（1）彈簧測力計勻速向上運動的速度？ （2）該動滑輪的機械效率是多少？（3）該動滑輪的重是多少？
29．（6分）某記者報道：他在植物園內，看到一位老人伸手抱起一根長約3m，橫切面積為0.1 m2的木頭輕輕地舉在頭頂盡情玩耍，如圖甲，該木頭就是地球上最輕的木料——輕木，其密度為0.2g/cm3．(g=10N/kg)⑴請你通過文中給出的數據計算并回答上述報道是否真實． 甲 乙(2)若小華用圖乙所示滑輪組勻速提升該木頭至1 m高的車上，所用拉力F為250N，時間為10秒，求小華做功的功率．(3)用此滑輪組勻速提升900 N的物體的機械效率．(不計摩擦和繩重)30.如圖甲所示的滑輪組，每個滑輪等重。不計繩重和摩擦，物體重G1從200N開始逐漸增加，直到繩子被拉斷。每次均勻速拉動繩子將物體提升同樣的高度。圖乙記錄了在此過程中滑輪組的機械效率隨物體重力的增加而變化的圖像。 (1)每個滑輪重多少N?(2)繩子能承受的拉力是多少N?(3)當滑輪組的機械效率為80％時，物體重多少N? 一、選擇題（本題共12小題，每小題2分，共24分．每小題給出的四個選項中只有一個選項正確）題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12答案 D B A A A B D C A D D C二、填空題（本題共11小題，每空1分，共26分）13.費力14.24 8 83%15.0.4 大于 16. 20N 17.乙 甲 增加物重 減小動滑輪重和摩擦力18.1800W 0W19.150J 300W20.增大 減小21.8 2.5 1 增大22.24 96 1223．0.06W 83.3%----93.3%三、解答題（本題共7小題，共50分．解答25、27、29題時應有解題過程）24. 圖甲 圖乙 圖丙 25.(1)平衡 左 便于測量力臂 、排除杠桿重力的影響 (2).大 力臂變小 (3)沒有多次測量26.(1)_彈簧測力計_ (2) 7.5 9 83.3 (3)勻速直線 (4)直尺 物體提高的高度 繩自由端拉動距離 (5)①② (6)繩子的股數 (7)低 (8)同一 不同27.（1）5m/s(2)3000J (3)100W 28.（1）0.4m/s（2）75%（3）0.8N29.（1） m=60kg 不真實（2）75W（3）85.7%30.(1) 100N（2）500N（3）800N
例1 江南科技館有一種神奇的裝置，如圖1所示.借助該裝置，小明僅用150N的拉力就提起了重量為600N的摩托車.問：此過程中該裝置的機械效率為多少？
分析 該裝置可看做滑輪組，由圖可知承擔物重的繩子股數n=5，則s=5h；
已知摩托車重和拉力大小，根據公式W有用
=Gh可求做的有用功，利用W總=Fs求總功，有用功與總功的比值就是滑輪組的機械效率.
解答 從圖上可以看出，承擔物重的繩子股數n=5，則s=5h，該裝置的機械效率：
η=■=■=80%.
點評 本題考查了變形滑輪組的機械效率的計算，是基于圖形進行動態思考，分析清楚承擔物重的繩子股數（直接從動滑輪上引出的繩子股數），題目就能迎刃而解.
2.水平方向勻速拉動物體
例2 用如圖2所示機械拉著重500N的物體在水平地面上勻速運動2m，物體受到的摩擦力為120N，繩子的水平拉力為50N，求：
（1）對物體做的有用功；
（2）拉力做的總功；
（3）滑輪組的機械效率.
分析 （1）物體沿水平方向運動時，克服物體與地面間的摩擦力所做的是有用功.已知摩擦力和物體運動的距離，利用W有用
=fl計算有用功.
（2）已知物體運動的距離和作用在動滑輪上的繩子股數，可以得到繩子拉過的長度；已知繩子拉過的長度和拉力，利用W總
=Fs得到總功.
（3）已知有用功和總功，兩者之比為機械效率.
解答 （1）對物體做的有用功：
W有用=fl=120N×2m=240J.
（2）繩子拉過的長度：
s=3l=3×2m=6m，
拉力做的總功：
W總=Fs=50N×6m=300J.
（3）滑輪組的機械效率：
η=■=■=80%.
答 （1）對物體做的有用功為240J.（2）拉力做的總功為300J.（3）滑輪組的機械效率為80%.
點評 物體在水平方向運動時，動力克服的是摩擦力，所以對摩擦力做的是有用功，機械效率的大小與物重無關.
二、斜面的機械效率
例3 如圖3所示為傾角30°的固定斜面，方明同學用平行于斜面500N的推力將重力為700N的物體在5s時間內勻速推高1m.（g取10N/kg）求：斜面的機械效率？
分析 本題是一個斜面問題，由圖可知當物體被推高1m時，物體在斜面上移動的距離s=2h=2m.
已知物體的重力和拉力的大小，根據公式W有用=Gh可求做的有用功，利用W總
=Fs求總功，有用功與總功的比值就是滑輪組的機械效率.
解答 從圖上可以看出，物體被推高的高度h=1m，則s=2h=2m，
該裝置的機械效率：η=■=■
=■=■=70%.
答 該斜面的機械效率為70%.
點評 本題考查了斜面的機械效率的計算，關鍵是把G、h、F、s這些物理量理清楚，正確運用斜面機械效率的公式.
【拓展】斜面對物體的摩擦力大小？
分析 額外功W額=fs，總功W總=Fs，
如果f=F，那么就意味著W額=W總，W有用
=0.機械效率η=0，所以f≠F.
那么如何去求f呢？
我們知道W額=fs，那么f=W額/s，
利用W額=W總-W有用，
即可求得f.
解答 W有用=Gh=700N×1m=700J，
s=2h=2×1m=2m，
W總=Fs=500N×2m=1000J，
W額=W總-W有用=1000J-700J=300J，
f=■=■=150N.
答 斜面對物體的摩擦力大小為150N.
點評 在斜面上勻速運動的物體的摩擦力不等于牽引力，而是通過先計算額外功再來求解摩擦力.
三、杠桿的機械效率
例4 如圖4所示，在杠桿的中點掛一質量為20kg的物體，某人在端點用125N向上的力將該物體勻速提高了0.5m.則此人對物體做功的機械效率為多少？
分析 被提升物體的重力：
G=mg=200N.
物體升高的距離h1=0.5m，動力F
=125N，但動力作用點升高的距離h2未知.
由圖知，物體升高的距離h1=AB，
又AOB∽A′OB′，
故AB∶A′B′=AO∶A′O=1∶2，
A′B′=2AB=2×0.5m=1m，