河北中考考点透析第15讲 机械效率课件

第七单元功和能简单机械第15讲机械效率第七单元功和能简单机械第15讲机械效率目录中考实验探究四特色分析一考点整合梳理二中考命题剖析三目录中考实验探究四特色分析一考点整合梳理二中考命题剖析三近几年来河北中考卷中对机械效率的考查主要设在第21题选择题和第37题的计算题中，分值0.5~2分。主要有以下两种情况：一是关于滑轮组或斜面机械效率的计算，设置在第37题中，难度较大；二是考查有关滑轮组机械效率大小的比较问题，一般设置在第21题，难度不大。预计2018年河北中考会在第37题处结合浮力、压强等知识考查滑轮组机械效率的计算问题。近几年来河北中考卷中对机械效率的考查主要设在第21题选择题和·考点1机械效率·考点2机械效率的测量和与计算考点整合梳理二·考点1机械效率·考点2机械效率的测量和三种功有用功我们需要的，必须要做的功叫做有用功，用W有表示额外功我们在做有用功的同时，我们还不得不做的功叫做额外功，用W额表示总功有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示。用公式表示为W总＝W有＋W额考点1机械效率三种功有用功我们需要的，必须要做的功叫做有用功，用W有表示额机械效率定义物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示表达式__________说明(1)任何机械的机械效率都小于1，机械效率只是一个比值，没有单位；

(2)机械效率一般用百分数表示；(3)机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关；

(4)机械效率与功率不同，机械效率是有用功在总功中占的比例，而功率是表示做功快慢的物理量续表η＝机械效率定义物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η考点2

机械效率的测量与计算1.测量滑轮组的机械效率实验探究：测量滑轮组的机械效率原理η＝

＝

示意图操作沿________方向匀速提升重物竖直考点2机械效率的测量与计算1.测量滑轮组的机械效率实验续表工具弹簧测力计、刻度尺所测量物重G、物体上升高度h、拉力F、测力计移动距离s结论(1)同一滑轮组，提升重物越多，机械效率越________；(2)提升相同重物，滑轮组中动滑轮总重越大，机械效率越________，但越省力评估交流滑轮组的机械效率与物体上升高度和绳子移动距离无关，与物体上升速度无关提高方法(1)减小动滑轮的重；(2)减小摩擦；(3)增加物重公式推导η＝

＝

＝

＝

高低续表工具弹簧测力计、刻度尺所测量物重G、物体上升高度h、拉力(1)利用滑轮组提升重物时，在不考虑绳重和摩擦的情况下，产生额外功的原因是克服动滑轮的自重做功，即W额＝G动h，滑轮组的机械效率最终可表示为：η＝(2)利用定滑轮、动滑轮和滑轮组提升相同重物、上升相同高度时，机械效率关系为：η定＞η动＞η组。(3)利用斜面提升重物，克服摩擦所做的功为额外功，即W额＝fL。提示提示物理量简单机械有用功总功机械效率杠杆W有＝Gh，G

是物重，h是物体上升的高度W总＝Fs，F是拉力(动力)，s是拉力移动的距离η＝×100%＝×100%斜面W有＝Gh，G是物重，h是斜面的高度W总＝FL，F为动力，L为动力作用点移动的距离η＝×100%＝×100%2.简单机械的机械效率计算物理量有用功总功机械效率杠杆W有＝G续表物理量简单机械有用功总功机械效率滑轮及滑轮组克服物体重力G所做的功W有＝Gh拉力F所做的功W总＝Fs(s＝vt)，s＝hη＝×100%＝×100%＝×100%克服物体重力G所做的功W有＝Gh拉力F所做的功W总＝Fs，s＝nh(n为承载重物绳子的段数)η＝×100%＝×100%＝×100%续表物理量有用功总功机械效率滑轮及滑物理量简单机械有用功总功机械效率滑轮及滑轮组克服摩擦力所做的功W有＝fs物拉力F所做的功W总＝Fs＝Fns物η＝×100%＝×100%＝×100%续表物理量有用功总功机械效率滑轮及滑轮组·命题方向一

滑轮组机械效率的计算·命题方向二

斜面机械效率的计算中考命题剖析三·命题方向三

功、功率、机械效率的综合分析·命题方向一滑轮组机械效率的计算·命题方向二斜面机械效率命题方向一滑轮组机械效率的计算考题1(2013•河北，37，6分)如图15.1所示，重为1140N的物体，它与水平地面的接触面积为1.5×103cm2。工人师傅用600N的力匀速提升物体，物体的速度为0.2m/s。(不计摩擦及绳重) 求：

(1)工人师傅拉绳的功率；(2)滑轮组的机械效率；(3)体重为450N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大。图15.1命题方向一滑轮组机械效率的计算考题1(2013•河北，解：(1)拉力的功率：P拉＝

＝

＝Fv绳＝600N×2×0.2m/s＝240W；(2)滑轮组的机械效率：η＝

＝

＝

＝＝95%；(3)由于忽略摩擦及绳重，2F＝G＋G动，动滑轮重：G动＝2F－G＝2×600N－1140N＝60N，绳端最大拉力等于人体重力，则物体对滑轮组的拉力：F拉＝2G人－G动，滑轮组提升物体的拉力：F拉′＝G－F支，物体受到的支持力：F支＝G－F拉′＝G－F拉＝G＋G动－2G人＝1140N＋60N－2×450N＝300N，物体对地面的最小压强：p＝

＝

＝

＝2.0×103Pa。解：(1)拉力的功率：P拉＝＝＝Fv【寻考法】本题通过滑轮组，考查了有关功率、机械效率和压强的综合计算问题，属于高频考点，历年来河北中考中常将此类问题设置在计算应用题的第37题，作为压轴题之一，难度相对较大。考题中多是通过滑轮组，结合压强、浮力考查运用知识综合计算的能力，如计算拉力、功率、机械效率，有时还会涉及滑轮的作图问题、密度的计算问题。【寻考法】本题通过滑轮组，考查了有关功率、机械效率和压强的综【探解法】(1)知道拉力大小，再求出拉力端移动的距离，利用W总＝Fs求出总功，再利用功率公式P拉＝

，求拉力做功的功率；(2)不计绳重和摩擦，可利用公式η＝

，计算出滑轮组的机械效率；(3)由受力分析可求得物体受地面的支持力，由力的相互性可知物体对地面的压力，知道压力和接触面积的大小，可利用公式p＝

计算出物体对地面的压强。【探解法】(1)知道拉力大小，再求出拉力端移动的距离，利用W【点学法】理解机械效率的概念，能够正确地判断有用功、额外功和总功，掌握计算机械效率的正确方法，同时熟练掌握压强、浮力、功、功率的知识，增强综合运用这些知识的能力。 【规律方法小结】根据题中条件的不同，总功的计算可有多种方法：方法一：W总＝Fs(F、s均已知)；方法二：W总＝W有＋W额(W有、W额可直接计算)；方法三：W总＝(F、s均无法知道)。【点学法】理解机械效率的概念，能够正确地判断有用功、额外功和变式1(2017•河北二模)用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg、体积为3×10－3m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小。求：(g取10N/kg)(1)物体M的重力；(2)动滑轮下端挂钩上的绳子拉力；(3)滑轮组提升物体M的机械效率。变式1(2017•河北二模)用如图甲所示的滑轮组从水中提升物【解析】(1)物体M的重力：G＝mg＝76kg×10N/kg＝760N;(2)物体M浸没在水中，则V排＝V＝3×10－3m3，物体M受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×3×10－3m3＝30N，则动滑轮下端挂钩上的绳子拉力：F拉＝G－F浮＝760N－30N＝730N；【解析】(1)物体M的重力：G＝mg＝76kg×10N/【解析】(3)由于物体M未露出水面，物体M受浮力作用，则滑轮组提升重物所做的有用功：W有＝F拉h＝730N×10m＝7300J，物体M以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，由v＝

可知，运动的时间：t＝

＝

＝20s，由图乙可知，此时拉力做的总功是8000J，所以滑轮组提升物体M的机械效率：η

＝

×100%＝×100%＝91.25%。【解析】(3)由于物体M未露出水面，物体M受浮力作用，则滑备选题库1-1（2017•北京）如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里，匀速竖直上升了1m，绳自由端匀速竖直向下移动了2m。在这个过程中，拉力F为500N，滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P。求：（1）滑轮组的机械效率η；（2）拉力F的功率P。备选题库1-1（2017•北京）如图是用滑轮组提升建筑材料【解析】（1）W有用=Gh=900N×1m=900J；W总=Fs=500N×2m=1000J；机械效率η=

×100%

=

×100%

=90%；（2）拉力F的功率：P===200W。【解析】（1）W有用=Gh=900N×1m=900J考题2(2016•河北，37，6分)如图15.2所示，某建筑工地用电动机、定滑轮和斜面组成的装置，将重为1600N的建材由斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面倾角为30°，斜面高为4.5m，建材移动的速度为0.4m/s，电动机的输出功率为400W，斜面的效率与整个装置的效率之比η1

：η2＝10：9。(忽略定滑轮处摩擦及绳重)求：命题方向二斜面机械效率的计算(重点)(1)对建材做的有用功。(2)斜面的效率。(3)电动机消耗的电能。图15.2考题2(2016•河北，37，6分)如图15.2所示，某建筑解：(1)对建材做的有用功：W有＝Gh＝1600N×4.5m＝7200J；(2)如图15.3所示，因为在Rt△ABC中，∠BAC＝30°，所以AC＝2BC＝2×4.5m＝9m，s＝9m，根据P＝

＝

＝Fv可得，拉力F＝

＝

＝1000N，拉力做的总功W总＝Fs＝1000N×9m＝9000J，斜面的效率η1＝

＝

＝80%；(3)因为斜面的效率与整个装置的效率之比为η1

：η2

＝10：9，η1＝80%，则η2＝

η1＝×80%＝72%，所以根据η2＝

可得，电动机消耗的电能W＝

＝

＝10000J。解：(1)对建材做的有用功：W有＝Gh＝1600N×4.【寻考法】本题通过斜面和电动机考查了功、机械效率和电能的计算问题，综合了物理学科中的力学、电学知识，是一道力电综合题，并且需要用到数学上的三角函数的知识才能解答，总体难度较大，此类题型在河北考题中一般出现在第37题。【寻考法】本题通过斜面和电动机考查了功、机械效率和电能的计算【探解法】(1)利用W有＝Gh计算有用功；(2)根据在直角三角形中，30°角所对直角边等于斜边一半求出斜面的长度，根据定滑轮的工作特点可知拉力大小，然后利用W总＝Fs计算拉力做的功，即总功，再利用η1＝

计算斜面的效率；(3)根据斜面的效率与整个装置的效率之比求出整个装置的效率，再利用η2＝

计算电动机消耗的电能。 【探解法】(1)利用W有＝Gh计算有用功；(2)根据在直角三【点学法】熟练掌握机械效率的计算公式，增强多知识点、跨学科知识应用的意识。复习过程中，应查看往年河北各年份中与之类似的考题，多加练习，形成解题思路。【点学法】熟练掌握机械效率的计算公式，增强多知识点、跨学科知变式2(2017•涿州一模)如图所示，已知斜面长5m，高3m，绳端拉力为50N。利用这个滑轮装置将重为100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中：(1)物体沿斜面向上运动，绳端移动的速度为多少？(2)拉力的功和功率各是多少？(3)整个装置的机械效率是多少？变式2(2017•涿州一模)如图所示，已知斜面长5m，高3【解析】(1)物体沿斜面向上运动的速度：v＝

＝

＝1m/s，v绳＝2v＝2×1m/s＝2m/s；(2)绳端移动的距离：s′＝2s＝2×5m＝10m，拉力的功：W总＝Fs＝50N×10m＝500J，功率：P＝

＝

＝100W；(3)有用功：W有＝Gh＝100N×3m＝300J，整个装置的机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%。【解析】(1)物体沿斜面向上运动的速度：v＝＝命题方向三功、功率、机械效率的综合分析考题3(2017•河北，21，3分，多选)用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图15.4所示的甲、乙两个滑轮组，在绳子自由端分别用力将重力为G的物体匀速提升，乙滑轮组的效率为η乙，不计摩擦、绳和木板的重，下列说法正确的是(

)A.两个滑轮组的机械效率可能相等B.F1一定大于F2

C.每个滑轮重为 D.甲、乙将重物提升相同的高度，F1与F2的功率可能相等图15.4B、C、D命题方向三功、功率、机械效率的综合分析考题3(2017【寻考法】本题考查了做功公式、功率公式、滑轮组机械效率公式、滑轮组绳子拉力公式的应用。此类问题有时会以多选题形式出现，还可能涉及的问题有：动、定滑轮的判断，重力或拉力移动距离的比较，有用功和总功的计算比较等。【寻考法】本题考查了做功公式、功率公式、滑轮组机械效率公式、【探解法】由图15.4可知，甲滑轮组只有1个动滑轮，乙滑轮组有2个动滑轮，且不计摩擦、绳和木板的重，因克服物体重力G做的功为有用功，克服物重和动滑轮重做的功为总功，所以，两滑轮组的机械效率分别为：η甲＝

＝＝

，η乙＝

＝

＝

，则η甲＞η乙，故A错误；由η乙＝

可得，动滑轮的重力(即每个滑轮重)：G动＝，故C正确；【探解法】由图15.4可知，甲滑轮组只有1个动滑轮，乙滑轮组【探解法】由图可知，n甲＝2，n乙＝4，不计摩擦、绳和木板的重，则两滑轮组绳子的拉力分别为：F1＝(G＋G动)＝(2G＋2G动)，F2＝(G＋2G动)，因(2G＋2G动)＞(G＋2G动)，所以，F1＞F2，故B正确；甲、乙将重物提升相同的高度，拉力做功为总功，则F1与F2的功率分别为：P甲＝

＝，P乙＝＝，因t甲和t乙的关系不确定，所以F1与F2的功率可能相等，故D正确。故应选B、C、D。【探解法】由图可知，n甲＝2，n乙＝4，不计摩擦、绳和木板的【点学法】透彻理解功、功率和机械效率的概念，弄清它们的区别。认真辨析三者之间的关系，或者说搞清三者是否存在因果关系，适当地训练、强化这些理论知识。 【规律方法小结】功、功率、机械效率三者之间都不存在直接的因果关系，凡是题中提出这三者存在因果关系的语句均是不正确的。【点学法】透彻理解功、功率和机械效率的概念，弄清它们的区别。变式3(2015•河北，21，3分，多选)用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳自由端用大小分别为F1和F2的拉力，将相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(

)A.F1大于F2

B.F1和F2做的功一定相等 C.甲、乙的机械效率不相等D.绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间可能相等A、B、D变式3(2015•河北，21，3分，多选)用四只完全相同的滑【解析】题目中不计绳重及摩擦，拉力F＝(G物＋G动)，甲滑轮组n1＝2，乙滑轮组n2＝3，所以绳子受的拉力分别是：F1＝(G物＋G动)，F2＝(G物＋G动)，所以F1＞F2，A正确；因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G动h，W有＝G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同，根据η＝

可知：滑轮组的机械效率相同，B正确，C错误；因为绳子自由端移动的距离s＝nh，n1＝2，n2＝3，提升物体的高度h相同，所以s1＝2h，s2＝3h，可见s1≠s2，物体上升速度不确定，上升高度相同，所以物体运动时间可能相等，D正确。【解析】题目中不计绳重及摩擦，拉力F＝(G物＋G动)备选题库3-1（2017•哈尔滨)用如图所示的装置研究滑轮组机械效率，下列说法不正确的是（）A．弹簧测力计通常要竖直向上匀速拉动B．测量机械效率的原理：η=（）×100%C．机械效率与动滑轮重力的大小有关D．提高机械效率可以通过减小钩码的重力来实现D备选题库3-1（2017•哈尔滨)用如图所示的装置研究滑轮【解析】在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数才反映了拉力的大小，故A正确；B．测量机械效率的原理：η=×100%，故B正确；C．图中滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关，在物重一定的条件下，动滑轮越重，机械效率越低，故C正确；D．减小钩码的重力，在额外功相同的情况下，有用功减小，有用功占总功的百分百减小，滑轮组的机械效率减小，故D错误。故选D。【解析】在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧·实验测量滑轮组的机械效率中考实验探究四·实验测量滑轮组的机械效率中考实验探究四实验测量滑轮组的机械效率中考命题点1.弹簧测力计的使用和读数 2.滑轮组绕线 3.弹簧测力计竖直匀速拉动的目的(保证拉力等于弹簧测力计的示数) 4.机械效率(η＝

＝)以及功率(P＝)的计算实验测量滑轮组的机械效率中考命题点1.弹簧测力计的使用5.绳子自由端移动的距离s和物体上升高度h的关系(s＝nh，其中n为承担物重的绳子股数) 6.控制变量法的应用 7.滑轮组机械效率的影响因素8.实验结论：在其他条件相同时，动滑轮越重，机械效率越低；在绳子所能承受的范围内，所吊物体越重，机械效率越高5.绳子自由端移动的距离s和物体上升高度h的关系(s＝nh，例(2017•齐齐哈尔)某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。例(2017•齐齐哈尔)某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中(1)实验中应沿竖直方向________缓慢拉动弹簧测力计。(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法________(填“正确”或“不正确”)，因为他没有考虑到________对滑轮组机械效率的影响。匀速不正确摩擦(1)实验中应沿竖直方向________缓慢拉动弹簧测力计。(3)用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整。80%实验次数钩码重G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.50.4(3)用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的(4)通过比较________(填实验次数的序号)两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。 (5)通过比较________(填实验次数的序号)两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。 (6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。1、22、3不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮总重越轻，滑轮组的机械效率越高(或不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮总重越重，滑轮组的机械效率越低(4)通过比较________(填实验次数的序号)两次实验数补充设问(7)若给甲图装置多加一个动滑轮并使用最省力的绕线方法，则绳子自由端移动的距离是物体上升高度的________倍。若提升相同重物，此时的机械效率________(填“大于”“等于”或“小于”)原装置的机械效率。(8)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了____________________________________________________________________________________________。4小于测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功补充设问(7)若给甲图装置多加一个动滑轮并使用最省力的绕线方(9)多次改变提升的钩码重测量滑轮组的机械效率，目的是为了______________________________________。 获得多组数据归纳出物理规律(9)多次改变提升的钩码重测量滑轮组的机械效率，目的是为了_请翻到“活页提升练”P192~194，完成“分层提升训练”请翻到“活页提升练”P192~194，完成“分层提升训练”第七单元功和能简单机械第15讲机械效率第七单元功和能简单机械第15讲机械效率目录中考实验探究四特色分析一考点整合梳理二中考命题剖析三目录中考实验探究四特色分析一考点整合梳理二中考命题剖析三近几年来河北中考卷中对机械效率的考查主要设在第21题选择题和第37题的计算题中，分值0.5~2分。主要有以下两种情况：一是关于滑轮组或斜面机械效率的计算，设置在第37题中，难度较大；二是考查有关滑轮组机械效率大小的比较问题，一般设置在第21题，难度不大。预计2018年河北中考会在第37题处结合浮力、压强等知识考查滑轮组机械效率的计算问题。近几年来河北中考卷中对机械效率的考查主要设在第21题选择题和·考点1机械效率·考点2机械效率的测量和与计算考点整合梳理二·考点1机械效率·考点2机械效率的测量和三种功有用功我们需要的，必须要做的功叫做有用功，用W有表示额外功我们在做有用功的同时，我们还不得不做的功叫做额外功，用W额表示总功有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示。用公式表示为W总＝W有＋W额考点1机械效率三种功有用功我们需要的，必须要做的功叫做有用功，用W有表示额机械效率定义物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示表达式__________说明(1)任何机械的机械效率都小于1，机械效率只是一个比值，没有单位；

(2)机械效率一般用百分数表示；(3)机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关；

(4)机械效率与功率不同，机械效率是有用功在总功中占的比例，而功率是表示做功快慢的物理量续表η＝机械效率定义物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η考点2

机械效率的测量与计算1.测量滑轮组的机械效率实验探究：测量滑轮组的机械效率原理η＝

＝

示意图操作沿________方向匀速提升重物竖直考点2机械效率的测量与计算1.测量滑轮组的机械效率实验续表工具弹簧测力计、刻度尺所测量物重G、物体上升高度h、拉力F、测力计移动距离s结论(1)同一滑轮组，提升重物越多，机械效率越________；(2)提升相同重物，滑轮组中动滑轮总重越大，机械效率越________，但越省力评估交流滑轮组的机械效率与物体上升高度和绳子移动距离无关，与物体上升速度无关提高方法(1)减小动滑轮的重；(2)减小摩擦；(3)增加物重公式推导η＝

＝

＝

＝

高低续表工具弹簧测力计、刻度尺所测量物重G、物体上升高度h、拉力(1)利用滑轮组提升重物时，在不考虑绳重和摩擦的情况下，产生额外功的原因是克服动滑轮的自重做功，即W额＝G动h，滑轮组的机械效率最终可表示为：η＝(2)利用定滑轮、动滑轮和滑轮组提升相同重物、上升相同高度时，机械效率关系为：η定＞η动＞η组。(3)利用斜面提升重物，克服摩擦所做的功为额外功，即W额＝fL。提示提示物理量简单机械有用功总功机械效率杠杆W有＝Gh，G

是物重，h是物体上升的高度W总＝Fs，F是拉力(动力)，s是拉力移动的距离η＝×100%＝×100%斜面W有＝Gh，G是物重，h是斜面的高度W总＝FL，F为动力，L为动力作用点移动的距离η＝×100%＝×100%2.简单机械的机械效率计算物理量有用功总功机械效率杠杆W有＝G续表物理量简单机械有用功总功机械效率滑轮及滑轮组克服物体重力G所做的功W有＝Gh拉力F所做的功W总＝Fs(s＝vt)，s＝hη＝×100%＝×100%＝×100%克服物体重力G所做的功W有＝Gh拉力F所做的功W总＝Fs，s＝nh(n为承载重物绳子的段数)η＝×100%＝×100%＝×100%续表物理量有用功总功机械效率滑轮及滑物理量简单机械有用功总功机械效率滑轮及滑轮组克服摩擦力所做的功W有＝fs物拉力F所做的功W总＝Fs＝Fns物η＝×100%＝×100%＝×100%续表物理量有用功总功机械效率滑轮及滑轮组·命题方向一

滑轮组机械效率的计算·命题方向二

斜面机械效率的计算中考命题剖析三·命题方向三

功、功率、机械效率的综合分析·命题方向一滑轮组机械效率的计算·命题方向二斜面机械效率命题方向一滑轮组机械效率的计算考题1(2013•河北，37，6分)如图15.1所示，重为1140N的物体，它与水平地面的接触面积为1.5×103cm2。工人师傅用600N的力匀速提升物体，物体的速度为0.2m/s。(不计摩擦及绳重) 求：

(1)工人师傅拉绳的功率；(2)滑轮组的机械效率；(3)体重为450N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大。图15.1命题方向一滑轮组机械效率的计算考题1(2013•河北，解：(1)拉力的功率：P拉＝

＝

＝Fv绳＝600N×2×0.2m/s＝240W；(2)滑轮组的机械效率：η＝

＝

＝

＝＝95%；(3)由于忽略摩擦及绳重，2F＝G＋G动，动滑轮重：G动＝2F－G＝2×600N－1140N＝60N，绳端最大拉力等于人体重力，则物体对滑轮组的拉力：F拉＝2G人－G动，滑轮组提升物体的拉力：F拉′＝G－F支，物体受到的支持力：F支＝G－F拉′＝G－F拉＝G＋G动－2G人＝1140N＋60N－2×450N＝300N，物体对地面的最小压强：p＝

＝

＝

＝2.0×103Pa。解：(1)拉力的功率：P拉＝＝＝Fv【寻考法】本题通过滑轮组，考查了有关功率、机械效率和压强的综合计算问题，属于高频考点，历年来河北中考中常将此类问题设置在计算应用题的第37题，作为压轴题之一，难度相对较大。考题中多是通过滑轮组，结合压强、浮力考查运用知识综合计算的能力，如计算拉力、功率、机械效率，有时还会涉及滑轮的作图问题、密度的计算问题。【寻考法】本题通过滑轮组，考查了有关功率、机械效率和压强的综【探解法】(1)知道拉力大小，再求出拉力端移动的距离，利用W总＝Fs求出总功，再利用功率公式P拉＝

，求拉力做功的功率；(2)不计绳重和摩擦，可利用公式η＝

，计算出滑轮组的机械效率；(3)由受力分析可求得物体受地面的支持力，由力的相互性可知物体对地面的压力，知道压力和接触面积的大小，可利用公式p＝

计算出物体对地面的压强。【探解法】(1)知道拉力大小，再求出拉力端移动的距离，利用W【点学法】理解机械效率的概念，能够正确地判断有用功、额外功和总功，掌握计算机械效率的正确方法，同时熟练掌握压强、浮力、功、功率的知识，增强综合运用这些知识的能力。 【规律方法小结】根据题中条件的不同，总功的计算可有多种方法：方法一：W总＝Fs(F、s均已知)；方法二：W总＝W有＋W额(W有、W额可直接计算)；方法三：W总＝(F、s均无法知道)。【点学法】理解机械效率的概念，能够正确地判断有用功、额外功和变式1(2017•河北二模)用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M质量为76kg、体积为3×10－3m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小。求：(g取10N/kg)(1)物体M的重力；(2)动滑轮下端挂钩上的绳子拉力；(3)滑轮组提升物体M的机械效率。变式1(2017•河北二模)用如图甲所示的滑轮组从水中提升物【解析】(1)物体M的重力：G＝mg＝76kg×10N/kg＝760N;(2)物体M浸没在水中，则V排＝V＝3×10－3m3，物体M受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×3×10－3m3＝30N，则动滑轮下端挂钩上的绳子拉力：F拉＝G－F浮＝760N－30N＝730N；【解析】(1)物体M的重力：G＝mg＝76kg×10N/【解析】(3)由于物体M未露出水面，物体M受浮力作用，则滑轮组提升重物所做的有用功：W有＝F拉h＝730N×10m＝7300J，物体M以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，由v＝

可知，运动的时间：t＝

＝

＝20s，由图乙可知，此时拉力做的总功是8000J，所以滑轮组提升物体M的机械效率：η

＝

×100%＝×100%＝91.25%。【解析】(3)由于物体M未露出水面，物体M受浮力作用，则滑备选题库1-1（2017•北京）如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里，匀速竖直上升了1m，绳自由端匀速竖直向下移动了2m。在这个过程中，拉力F为500N，滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P。求：（1）滑轮组的机械效率η；（2）拉力F的功率P。备选题库1-1（2017•北京）如图是用滑轮组提升建筑材料【解析】（1）W有用=Gh=900N×1m=900J；W总=Fs=500N×2m=1000J；机械效率η=

×100%

=

×100%

=90%；（2）拉力F的功率：P===200W。【解析】（1）W有用=Gh=900N×1m=900J考题2(2016•河北，37，6分)如图15.2所示，某建筑工地用电动机、定滑轮和斜面组成的装置，将重为1600N的建材由斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面倾角为30°，斜面高为4.5m，建材移动的速度为0.4m/s，电动机的输出功率为400W，斜面的效率与整个装置的效率之比η1

：η2＝10：9。(忽略定滑轮处摩擦及绳重)求：命题方向二斜面机械效率的计算(重点)(1)对建材做的有用功。(2)斜面的效率。(3)电动机消耗的电能。图15.2考题2(2016•河北，37，6分)如图15.2所示，某建筑解：(1)对建材做的有用功：W有＝Gh＝1600N×4.5m＝7200J；(2)如图15.3所示，因为在Rt△ABC中，∠BAC＝30°，所以AC＝2BC＝2×4.5m＝9m，s＝9m，根据P＝

＝

＝Fv可得，拉力F＝

＝

＝1000N，拉力做的总功W总＝Fs＝1000N×9m＝9000J，斜面的效率η1＝

＝

＝80%；(3)因为斜面的效率与整个装置的效率之比为η1

：η2

＝10：9，η1＝80%，则η2＝

η1＝×80%＝72%，所以根据η2＝

可得，电动机消耗的电能W＝

＝

＝10000J。解：(1)对建材做的有用功：W有＝Gh＝1600N×4.【寻考法】本题通过斜面和电动机考查了功、机械效率和电能的计算问题，综合了物理学科中的力学、电学知识，是一道力电综合题，并且需要用到数学上的三角函数的知识才能解答，总体难度较大，此类题型在河北考题中一般出现在第37题。【寻考法】本题通过斜面和电动机考查了功、机械效率和电能的计算【探解法】(1)利用W有＝Gh计算有用功；(2)根据在直角三角形中，30°角所对直角边等于斜边一半求出斜面的长度，根据定滑轮的工作特点可知拉力大小，然后利用W总＝Fs计算拉力做的功，即总功，再利用η1＝

计算斜面的效率；(3)根据斜面的效率与整个装置的效率之比求出整个装置的效率，再利用η2＝

计算电动机消耗的电能。 【探解法】(1)利用W有＝Gh计算有用功；(2)根据在直角三【点学法】熟练掌握机械效率的计算公式，增强多知识点、跨学科知识应用的意识。复习过程中，应查看往年河北各年份中与之类似的考题，多加练习，形成解题思路。【点学法】熟练掌握机械效率的计算公式，增强多知识点、跨学科知变式2(2017•涿州一模)如图所示，已知斜面长5m，高3m，绳端拉力为50N。利用这个滑轮装置将重为100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中：(1)物体沿斜面向上运动，绳端移动的速度为多少？(2)拉力的功和功率各是多少？(3)整个装置的机械效率是多少？变式2(2017•涿州一模)如图所示，已知斜面长5m，高3【解析】(1)物体沿斜面向上运动的速度：v＝

＝

＝1m/s，v绳＝2v＝2×1m/s＝2m/s；(2)绳端移动的距离：s′＝2s＝2×5m＝10m，拉力的功：W总＝Fs＝50N×10m＝500J，功率：P＝

＝

＝100W；(3)有用功：W有＝Gh＝100N×3m＝300J，整个装置的机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%。【解析】(1)物体沿斜面向上运动的速度：v＝＝命题方向三功、功率、机械效率的综合分析考题3(2017•河北，21，3分，多选)用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图15.4所示的甲、乙两个滑轮组，在绳子自由端分别用力将重力为G的物体匀速提升，乙滑轮组的效率为η乙，不计摩擦、绳和木板的重，下列说法正确的是(

)A.两个滑轮组的机械效率可能相等B.F1一定大于F2

C.每个滑轮重为 D.甲、乙将重物提升相同的高度，F1与F2的功率可能相等图15.4B、C、D命题方向三功、功率、机械效率的综合分析考题3(2017【寻考法】本题考查了做功公式、功率公式、滑轮组机械效率公式、滑轮组绳子拉力公式的应用。此类问题有时会以多选题形式出现，还可能涉及的问题有：动、定滑轮的判断，重力或拉力移动距离的比较，有用功和总功的计算比较等。【寻考法】本题考查了做功公式、功率公式、滑轮组机械效率公式、【探解法】由图15.4可知，甲滑轮组只有1个动滑轮，乙滑轮组有2个动滑轮，且不计摩擦、绳和木板的重，因克服物体重力G做的功为有用功，克服物重和动滑轮重做的功为总功，所以，两滑轮组的机械效率分别为：η甲＝

＝＝

，η乙＝

＝

＝

，则η甲＞η乙，故A错误；由η乙＝

可得，动滑轮的重力(即每个滑轮重)：G动＝，故C正确；【探解法】由图15.4可知，甲滑轮组只有1个动滑轮，乙滑轮组【探解法】由图可知，n甲＝2，n乙＝4，不计摩擦、绳和木板的重，则两滑轮组绳子的拉力分别为：F1＝(G＋G动)＝(2G＋2G动)，F2＝(G＋2G动)，因(2G＋2G动)＞(G＋2G动)，所以，F1＞F2，故B正确；甲、乙将重物提升相同的高度，拉力做功为总功，则F1与F2的功率分别为：P甲＝

＝，P乙＝＝，因t甲和t乙的关系不确定，所以F1与F2的功率可能相等，故D正确。故应选B、C、D。【探解法】由图可知，n甲＝2，n乙＝4，不计摩擦、绳和木板的【点学法】透彻理解功、功率和机械效率的概念，弄清它们的区别。认真辨析三者之间的关系，或者说搞清三者是否存在因果关系，适当地训练、强化这些理论知识。 【规律方法小结】功、功率、机械效率三者之间都不存在直接的因果关系，凡是题中提出这三者存在因果关系的语句均是不正确的。【点学法】透彻理解功、功率和机械效率的概念，弄清它们的区别。变式3(2015•河北，21，3分，多选)用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳自由端用大小分别为F1和F2的拉力，将相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(

)A.F1大于F2

B.F1和F2做的功一定相等 C.甲、乙的机械效率不相等D.绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间可能相等A、B、D变式3(2015•河北，21，3分，多选)用四只完全相同的滑【解析】题目中不计绳重及摩擦，拉力F＝(G物＋G动)，甲滑轮组n1＝2，乙滑轮组n2＝3，所以绳子受的拉力分别是：F1＝(G物＋G动)，F2＝(G物＋G动)，所以F1＞F2，A正确；因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G动h，W有＝G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同，根据η＝

可知：滑轮组的机械效率相同，B正确，C错误；因为绳子自由端移动的距离s＝nh，n1＝2，n2＝3，提升物体的高度h相同，所以s1＝2h，s2＝3h，可见s1≠s2，物体上升速度不确定，上升高度相同，所以物体运动时间可能相等，D正确。【解析】题目中不计绳重及摩擦，拉力F＝(G物＋G动)备选题库3-1（2017•哈尔滨)用