（河北专版）2020中考物理复习方案 第四单元 力学 第16课时 滑轮、斜面及其机械效率课件

第16课时滑轮、斜面及其机械效率考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点一滑轮、滑轮组项目定滑轮动滑轮滑轮组示意图实质:;特点:实质:;特点:等臂杠杆可改变力的方向,不能省力省力杠杆费距离,不可改改变力的方向,但可省力考点梳理夯实基础考向探究逐个击破项目定滑轮动滑轮滑轮组力、速度、距离的关系F1=G;v1=v2;s=hF1=;v1=;s=F1=;v1=;s=(注:不计摩擦及绳重,动滑轮重为G动)(续表)𝑮+𝑮动𝟐2v22h𝑮+𝑮动𝟑3v23h考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点二其他简单机械名称斜面轮轴示意图原理(不计摩擦)FL=Gh,由公式可知,斜面越长越𝑭𝟐𝑭𝟏=𝑹𝒓应用盘山公路方向盘、水龙头、扳手省力考点梳理夯实基础考向探究逐个击破考点三机械效率1.三种功三种功概念计算方法有用功无论是否使用机械,必须要做的功W有=G物h,W有=fs物额外功使用机械时,我们不需要但又不得不做的功W额=G动h(忽略摩擦和绳重),W额=W总-W有总功有用功和额外功W总=;W总=Fs,W总=Pt之和W有+W额考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.认识“机械效率”定义有用功跟总功的,用符号表示公式说明机械效率是一个比值,通常用百分数表示,有用功总总功,机械效率总意义衡量机械做功性能好坏的物理量,机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关比值ηη=𝑾有𝑾总小于小于1考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究一滑轮、滑轮组及其机械效率1.[2019·黑龙江]如图16-1所示,小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500N的物体A,使它匀速前进2m,地面对它的摩擦力为150N,小聪施加的拉力F=100N(忽略绳重和滑轮重),则滑轮组做的有用功为J,滑轮组的机械效率为。图16-130075%考点梳理夯实基础考向探究逐个击破2.(多选)[2019·邢台三模]如图16-2所示的甲、乙两个滑轮组中,各个滑轮都相同。在拉力F1、F2的作用下,从相同位置开始,分别匀速竖直提升相同的重物至相同高度处,提升过程中,两绳端移动的速度相同。不计绳重及摩擦,则下列说法正确的是()A.拉力F1和F2大小相等B.拉力F1和F2所做的额外功相同C.拉力F1和F2做功的功率之比为3∶2D.甲、乙两个滑轮组的机械效率相等图16-2BCD考点梳理夯实基础考向探究逐个击破3.(多选)[2018·邯郸二模]小明分别用如图16-3所示的两个装置提升物体。已知两个物体所受的重力均为G,单个滑轮所受的重力均为G1,且小明用甲、乙两装置都将物体在相同的时间内匀速提升了相同的高度。忽略绳重、空气阻力及摩擦,则在小明提升物体的过程中,下列说法正确的是()A.甲装置的机械效率大于乙装置的机械效率B.甲装置中绳端移动的距离大于乙装置中绳端移动的距离C.F甲做功的功率大于F乙做功的功率D.小明用甲、乙两装置提升物体时,做的有用功相同图16-3考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]AD[解析]甲装置中两个都是定滑轮,忽略绳重、空气阻力及摩擦,F甲=G,且绳端移动距离s甲与物体上升高度h相等,该装置不做额外功,其机械效率等于1;乙装置中有一个动滑轮,由两段绳子承担物重,F乙=12(G+G1),s乙=2h,提升过程中,对动滑轮做的功为额外功,故其机械效率小于1,比甲装置的机械效率低,A正确,B错误。两个装置在相同的时间内将同样重的物体提升了相同的高度,所以它们做的有用功是相同的,乙做的总功更多,由P=𝑊𝑡可知,乙的功率更大,C错误,D正确。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破4.[2019·齐齐哈尔]图16-4甲是某起重船的示意图,A处为卷扬机,吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的体积增加了18m3,重物在空中匀速竖直上升了3m,所用时间为30s。已知动滑轮总重为2×104N,不计钢丝绳重及摩擦,ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。问:(1)该重物的重力是多少?(2)钢丝绳拉力F做功的功率是多少?(3)该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率是多少?图16-4考点梳理夯实基础考向探究逐个击破解:(1)由题知,起重船始终漂浮在水面上,则起重船增加的浮力即为重物的重力,起重船增大的浮力ΔF浮=ρ海水gΔV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×18m3=1.8×105N,则重物的重力G=ΔF浮=1.8×105N。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破4.[2019·齐齐哈尔]图16-4甲是某起重船的示意图,A处为卷扬机,吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的体积增加了18m3,重物在空中匀速竖直上升了3m,所用时间为30s。已知动滑轮总重为2×104N,不计钢丝绳重及摩擦,ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。问:(2)钢丝绳拉力F做功的功率是多少?图16-4考点梳理夯实基础考向探究逐个击破(2)由图乙可知,该滑轮组承担对重物拉力的绳子段数n=4,重物在空中匀速上升过程中钢丝绳的拉力F=1𝑛(G+G动)=14×(1.8×105N+2×104N)=5×104N,拉力所做的功W总=Fs=Fnh=5×104N×4×3m=6×105J,拉力做功的功率P=𝑊总𝑡=6×105J30s=2×104W。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破4.[2019·齐齐哈尔]图16-4甲是某起重船的示意图,A处为卷扬机,吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的体积增加了18m3,重物在空中匀速竖直上升了3m,所用时间为30s。已知动滑轮总重为2×104N,不计钢丝绳重及摩擦,ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。问:(3)该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率是多少?图16-4(3)该过程中拉力做的有用功W有=Gh=1.8×105N×3m=5.4×105J,滑轮组的机械效率η=𝑊有𝑊总=5.4×105J6×105J=90%。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破探究二斜面及其机械效率5.[2019·绵阳]如图16-5所示,斜面长20m、高10m,固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力,在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中()A.斜面的机械效率是66.7%B.斜面的机械效率是75%C.该同学对物体做功的功率是10WD.该同学对物体做功的功率是30W图16-5考点梳理夯实基础考向探究逐个击破[答案]B[解析]由题知,斜面长20m、高10m,则物体沿斜面向上匀速运动s=10m时,由几何关系可知物体升高h=5m。拉力F做的总功W总=Fs=40N×10m=400J;拉力做的有用功W有=Gh=60N×5m=300J;斜面的机械效率为η=𝑊有𝑊总=300J400J=75%,故A错误,B正确。该同学对物体做功的功率P=𝑊有𝑡=300J20s=15W,故C、D错误。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破6.在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上,工人把重1200N的物体沿着长L=5m、高h=1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端(如图16-6所示),沿斜面所用的拉力为300N。(不计空气阻力)(1)将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中,拉力做了多少功?(2)工人使用斜面做功的机械效率是多少?(3)物体和斜面之间的摩擦力是多大?图16-6解:(1)拉力做的功W总=FL=300N×5m=1500J。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破6.在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上,工人把重1200N的物体沿着长L=5m、高h=1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端(如图16-6所示),沿斜面所用的拉力为300N。(不计空气阻力)(2)工人使用斜面做功的机械效率是多少?图16-6(2)有用功W有=Gh=1200N×1m=1200J,机械效率η=𝑊有𝑊总=1200J1500J=80%。考点梳理夯实基础考向探究逐个击破6.在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上,工人把重1200N的物体沿着长L=5m、高h=1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端(如图16-6所示),沿斜面所用的拉力为300N。(不计空气阻力)(3)物体和斜面之间的摩擦力是多大?图16-6(3)W额=W总-W有=1500J-1200J=300J,根据W额=fL得,摩擦力f=𝑊额𝐿=300J5m=60N。实验突破素养提升真题回顾把握考向突破测量滑轮组的机械效率【实验原理】η。【设计和进行实验】1.实验器材:滑轮组、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺、钩码。2.滑轮组绕线:由n=确定承担对动滑轮及物体拉力的绳子段数,用奇动偶定法确定绕线方式。3.实验中注意绳子的自由端若最终与动滑轮相绕,则需要匀速、竖直向上拉动物体。=𝑾有𝑾总𝒔𝒉实验突破素养提升真题回顾把握考向【数据处理和分析】4.设计实验数据记录表格(如下表所示),分析表格数据,可计算出有用功、额外功、总功,及滑轮组机械效率。η=𝑾有𝑾总=𝑮𝒏𝑭实验次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率η123实验突破素养提升真题回顾把握考向5.实验结论:同一滑轮组,提升物体越重,机械效率越高;不同滑轮组提升同一重物,动滑轮越轻(个数少或质量小),机械效率越高。滑轮组的机械效率与提升物体的高度和速度,绳子的段数,省、费力情况均无关。【交流、反思与评估】6.影响滑轮组机械效率的因素:①提升物体的重力;②动滑轮的重力;③绳重、摩擦。7.提高滑轮组机械效率的方法:①增加提升物体的重力;②减小动滑轮的重力;③减小绳重和摩擦等。实验突破素养提升真题回顾把握考向例在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,某组同学用相同的滑轮安装了如图16-7甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示,回答下列问题:图16-7实验次数动滑轮的重力G动/N物体的重力G物/N物体升高的高度h/m弹簧测力计示数F/N绳端移动的距离s/m机械效率η10.510.10.60.355.6%20.520.11.00.366.7%30.540.11.80.3实验突破素养提升真题回顾把握考向(1)该组同学准备了下列器材: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)上表中实验数据是用图所示的滑轮组测得的。实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计,使物体缓缓上升。小组同学提出实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计的示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”),因为他没考虑到对滑轮组机械效率的影响。第3次实验中应补充的数据是。根据第1次实验中的数据,若不计绳重和摩擦,要使滑轮组达到省力的效果,则提升物体的重力不得小于N。天平甲缓慢(或匀速)不正确摩擦力74.1%0.25实验突破素养提升真题回顾把握考向(3)分析表中的数据可知:随着物重的增加,额外功(选填“变大”“变小”或“不变”),原因是。(4)根据以上实验数据可以得出如下结论:同一滑轮组的机械效率主要与有关。通过分析表格中的数据,小组同学得到了提升滑轮组机械效率的方法。汽车作为一种“机械”,提升效率对节能减排有重要意义。请你指出以下三种提高效率的方法中,方法的原理与本实验结论是相同的。方法一:鼓励人们“拼车”出行,使汽车尽量装满人员;方法二:汽车制造厂用新材料减轻汽车重量;方法三:经常给汽车做保养,保持良好润滑。变大物重增加,绳和滑轮间的压力变大,摩擦力就变大物重一实验突破素养提升真题回顾把握考向(5)小明发现绳端移动的距离始终与钩码提升高度成倍数关系,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。(6)若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率;若在图甲装置的基础上,增加一个动滑轮,改为如图丙所示的装置,提升同一物体,则滑