時間：2022-07-16 04:24:43
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇滑輪組的機械效率，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
問題一:不能正確理解有用功和額外功。
例題:如圖1所示,用滑輪組把重為200N的物體沿水平方向勻速拉動,物體與地面間的摩擦力為40N,若此滑輪組機械效率為80%,物體在水平拉力作用下勻速前進2m。求拉力的大小。
分析:求拉力大小根據W=FS可知,需要求出W總和拉力移動距離S。求W總根據?濁=■×100%,則要求出W有,根據有用功的概念可知,克服物體與地面間的摩擦力做的功為有用功,即W有=fSA; 拉力移動距離S=nSA。
解法:因為 W有=fSA=40N×2m=80J 則
W總=■=■=100J
又因為 S=nSA=2×2m=4m(由圖可知n=2)
所以 F=■ =■=25N
■
圖1
評注:利用滑輪組水平拉物體時,克服物體與地面間的摩擦力做的功為有用功,而克服動滑輪自身重量、繩重及輪與繩之間的摩擦所做的功為額外功。
問題二:同一滑輪組的機械效率不一定不變。
例題:現用如圖2所示的滑輪組提升重物(不計摩擦和繩重)
(1)用200N的拉力將重為500N的物體勻速提升時,此滑輪組的機械效率是多少?
(2)若用此滑輪組將重為900N的物體勻速提升2m,那么此時的滑輪組機械效率是多少?
分析:(1)根據題意有:W有=G物h,W總=FS=Fnh,再根據機械效率定義式?濁=■×100%=■×100%=■×100%,即可求出?濁。
(2)當G物增大為900N時,G動不變。根據(1)中的F、G物、G動、n的關系式F=■(G物+G動),可算出G動,再根據公式η=■×100%,可算出此時的機械效率。
解法:(1)?濁=■×100%=■×100%=■×100%=■≈83.3%
(2)動滑輪的重力G動=nF-G物=3×200-500=100N
η1=■×100%=■×100%=90%
評注:此問題學生易犯定勢思維錯誤,他們大多認為:不同滑輪組的機械效率不同,同一滑輪組的機械效率一定相同。根據公式η=■×100%可知, 對同一滑輪組而言,η隨G物的變化而變化。
■
問題三:使用滑輪組不一定能省力
例題:如圖3所示,當用滑輪組提起重200 N的物體時,機械效率為50%,若要使這個滑輪組省力,則提起的重物應該超過多重?(不計摩擦和繩重)
分析:使用滑輪組提升重物時,要使滑輪組省力,必須滿足F
解法:由η=■×100%,有G動=■=■=200 N.
不計摩擦和繩重時,F=■(G物+G動)=■(G物+200N)
又F
因此,只有當被提升物體重力超過66.7 N時,滑輪組才能省力,否則就不省力。
評注:當拉力大于或等于物體重力時,使用滑輪組不再省力。因此使用滑輪組不一定都省力。
問題四:滑輪組越省力,其機械效率不一定越高
例題:如圖4所示,兩個滑輪組中物重為120N,每個動滑輪的重為20N,當用力F提拉重物時,哪個的機械效率高?
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分析:當用不同滑輪組(即G動不相等時)提升相同的
物重時,繩子股數越多時,G動越大,又因為G物不變,
由公式η=■×100%,可知,滑輪組的機械效率會降低。
解法:根據公式η=■×100%,有
η甲=■×100%=■×100%=■×100%=85.7%
η乙=■×100%=■×100%=■×100%=75%
有關滑輪組機械效率的計算是初中物理學習的重點，又是難點.正確理解有用功、總功、額外功、機械效率的概念是解決這一類題目的關鍵.解題的基本思路是：若給定滑輪組的機械效率，往往根據機械效率的展開式，一般問題可迎刃而解.
用滑輪組提升物體時，機械效率的展開式主要有三個：
① η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%.（知道力求機械效率或知道機械效率求力）
② η= ×100%= ×100%.（知道拉力做功的功率求機械效率或求時間、速度等很方便）
③ 由η= ×100%= ×100%= ×100%.（知道動滑輪的重力求機械效率或知道機械效率求力常用它）
問題1：滑輪組的機械效率是固定不變的嗎？
例1 用圖1所示的滑輪組將重為12 N的物體勻速提高20 cm，機械效率為80%.不計摩擦和繩重，求：
（1） 拉力多大？
（2） 若勻速提升重18 N的物體時，拉力多大？
思路分析：（1） 知道滑輪組的機械效率求力，可以考慮用機械效率的第一個展開式：
η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%.
（2） 用同一個滑輪組提升重力不同的物體時，機械效率是不同的.在解決這一類型的題目時，“動滑輪的重力”起著“橋梁”的作用，往往要先求出來.再根據不計摩擦時F= ，求出拉力的大小，也可以求出此時滑輪組的機械效率.
解析： （1） 由η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%得：
F= = =5 N.
（2） 不計摩擦時F= ，所以G動輪=nF-G物=3×5 N-12 N=3 N.則
F ′= = =7 N.（思考：如何求此時的機械效率？）
易錯點：個別同學忽視了滑輪組的機械效率隨被提升物體重力的增大而增大的特點，結果錯解成：η = ×100%= ×100%= ×100%= ×100%，F ′= = =7．5 N.
評注：滑輪組的機械效率不是固定不變的，而是隨著提升物體重力的增大而增大，這是好多同學最容易忽視的問題.
練習1： 用1.2 N的拉力沿著豎直方向勻速提升重為2 N的物體，則動滑輪的機械效率為_____，提高動滑輪效率的方法有_____（說出一種即可）．
問題2：使用滑輪組一定能省力嗎？
例2 如圖2所示，要求滑輪組由4股繩子承擔重物，請用筆畫線代替繩子將滑輪組繞好.當用滑輪組提起重200 N的物體時，機械效率為50%，若要使這個滑輪組省力，則提起的重物應該超過多重？（不計摩擦和繩重）
思路分析：使用滑輪組提升重物時，若F＜G物，說明是省力的.因此要確定出被提升物體的重力，必須先求出拉力F.怎么求拉力F呢？根據機械效率的第三個展開式，先由η= ×100%= ×100%= ×100%，求出動滑輪的重力，再根據F= ，求出拉力F，最后解不等式F＜G物，確定被提升物體的最小重力.
解析： 由η= ×100%= ×100%= ×100%得：
×100%=50%.所以G動輪=200 N.
不計摩擦時，F= = ＜G物.所以G物＞ = ≈66.7 N.
因此，只有當被提升物體重力超過66.7 N時，滑輪組才能省力.
評注：當拉力大于或等于物體重力時，使用滑輪組不再省力.解決這一類型題目的普遍方法就是解不等式F＜G物.
練習2： 使用動滑輪勻速提升物體時，在忽略摩擦、繩重及實驗誤差的條件下，彈簧測力計的示數F和鉤碼重力G以及動滑輪的重力G0的關系式為_____.在動滑輪的重力大于或等于物體重力的條件下，使用動滑輪_____.
問題3：如何確定滑輪組的最大效率？
例3 用如圖3所示的滑輪組將重為50 N的物體勻速提起，所用的拉力為20 N，不計摩擦和繩重，求：
（1） 此時滑輪組的機械效率多大？
（2） 如果繩子所能承受的最大拉力為60 N，則該滑輪組的最大效率多大？
思路分析：第（1）問與例1類似.第（2）問：由于滑輪組的機械效率隨著被提升物體重力的增大而增大，所以要確定滑輪組的最大效率，必須先求出被提升物體的最大重力.怎么求它呢？先求出動滑輪所受的重力G動輪，再利用繩子能承受的最大拉力，根據不計摩擦時F= ，求出被提升物體的最大重力，最后利用η= ×100%= ×100%= ×100%，求出該滑輪組的最大效率.
解析： （1） η = ×100%= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%
= 62．5%.
（2） 不計摩擦時F = ，所以
G動輪 = nF-G物 = 4×20 N-50 N=30 N，則G物最大 = nF最大-G動輪 = 4×60 N-30 N=210 N.
η最大 = ×100%= ×100%= ×100%= ×100%=87．5%.
或 η = ×100%= ×100%= ×100%=87.5%.
評注：一定要注意滑輪組的機械效率隨著被提升物體重力的增大而增大的特點，所以要確定滑輪組的最大效率，必須先求出被提升物體的最大重力.
練習3： 用一個動滑輪將重10 N的物體勻速提到某一高度，所用的拉力為6 N，不計摩擦和繩重，繩子承受的最大拉力為20 N，則機械效率最大為_____.
(1)由圖可知，實驗時彈簧測力計對細繩的拉力為多大?
(2)若鉤碼3s內上升0．1m，則彈簧測力計拉力做功的功率為多大?該滑輪組的機械效率為多大?
(3)若僅增加鉤碼的個數，該滑輪組的機械效率將如何變化?
解析(1)用滑輪組提升重物的過程中，勻速提拉還是加速提拉對于拉力的大小會有影響。繩子豎直拉還是斜拉，拉力的大小也不同。物體勻速豎直上升時，重力和拉力彼此平衡，因此在使用滑輪組提升重物的過程中，彈簧測力計要豎直勻速提拉繩子的自由端。觀察圖1可知：2N與3N之間1N的力被均勻分為五等份，則該彈簧測力計的分度值為0．2N，其讀數為2．4N；運用滑輪組提升重物時，繩子自由端移動的距離s與物體被提升的高度h之間的關系是s=nh，不難發現該滑輪組連接在動滑輪上繩子的股數(這是判斷繩子股數的重要方法，同學們應該掌握并熟練運用)為3，所以S=3h，若鉤碼上升的高度為8cm，則彈簧測力計向上移動24cm。在使用滑輪組提升重物的過程中，不得不將動滑輪同時提上去，還需克服摩擦做功，故總功總是大于有用功，機械效率總是小于100％，已知拉力F=2．4N，鉤碼被提升h=8cm=0．08m，繩子自由端移動的距離s=24cm =0．24m，鉤碼總重G=6N。W有=Gh=2N× 0．08m=0．48J，W總=Fs=2．4N×0．24m=0．576J，機械效率為η=W有+W總=0．48J／0．576J=83．3％。
(2)根據機械效率η=W有/ W總=η=W有/（W有+W總）可知，在動滑輪重等影響其機械效率的其他因素不變時，做的有用功越多，有用功在總功中所占的百分比越大，滑輪組的機械效率就越大。因此，若只增加鉤碼的個數即增加鉤碼的重，其他因素不發生變化時，機械效率將增大。
答案（1）2.4N；(2)s=3h=0.3m
W拉=W總=FS=2.4×0.3J=0.72J
P=W/t=0.72/3W=0.24W
W有=Gh=6×0.1J=0.6J
η=W有/W總×100%=Gh/Fs×100%=83.3%
(3)增大
點評測量滑輪組的機械效率是一個非常重要的實驗，在實驗中應注意什么問題，有用功、總功如何計算，s和h的關系及物體的重與動滑輪重之間的關系怎樣，需非常清楚。
例2(2007年遼寧省大連市)某建筑工地為了搬運建材，采用的滑輪組示意圖如圖2所示。鋼絲繩的拉力F由電動機提供。此滑輪組在30s內將質量為450kg的建材勻速提升了6m，拉力F所做的功為36000J，不計繩重和軸摩擦，g取10N／kg。試求：
(1)滑輪組的機械效率。
(2)鋼絲繩移動的速度。
(3)此滑輪組的機械效率小于1的原因是什么?
解析(1)由題意知，用該裝置將質量為450kg的建材勻速提升了6m，克服材料的重力G=mg=450kg×l0N／kg=4500N所做的功即有用功為W有=gh=4500N×6m=27000J。而拉力F所做的功為36000J，所以機械效率η=W有/W總=27000J／36000J=75％。
(2)根據圖2，動滑輪上繩子的股數是3，所以當建筑材料被提升6m，在相同的時間內繩子自由端便被電動機用向下拉動了s=3h，因此鋼絲繩移動的速度應為建筑材料上升速度的三倍。建筑材料上升的速度v=h／t=6m／30s=0.2m／s，則鋼絲繩移動的速度v1=3 v=3×0.2m／s=0.6m／s。
(3)機械效率是有用功與總功的比值，而在使用機械做功時，我們不得不克服阻力等其他因素做了額外功，對我們有用的功即有用功一定是總功的一部分，所以任何機械的效率總小于1，該裝置也不例外。
例1 如圖1所示,重2540牛的貨物,滑輪組把它提升17米。若不考慮摩擦,也不考慮滑輪和繩子的物重,則:
(1)繩端拉力F是多少牛?
(2)繩端移動的距離是多少米?
(3)若考慮摩擦、滑輪和繩子的物重,需在繩端施力800牛,滑輪組的機械效率是多少?
解析:使用滑輪組時,重物G由n段繩子承擔,提起重物G所用的力F就是重物G的n分之一;由于重物G是由n段繩子承擔,當重物升高h米時,繩末端移動的距離s=nh米;若考慮摩擦、滑輪和繩子的物重,滑輪組的機械效率等于有用功和總功的比值。
(1)繩端拉力為:
F===635牛。
(2)繩端移動的距離為s=nh=4×17米=68米。
(3)滑輪組的機械效率為:
η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%≈79%。
點撥:如何判斷有用功、額外功、總功,是解機械效率有關問題的關鍵,解題時可以用機械做功的目的來分析。凡是用機械來升高物體的,使物體升高所做的功為有用功;且有W=Gh,即有用功等于被升高的物體的重力與其提升高度的乘積。凡是動力做的功就是總功,且有W=Fs,它等于力與機械在動力作用下移動的距離的乘積。而用來克服摩擦和機械自身重力所估的功為額外功:W=W-W。
2.水平使用的滑輪組機械效率
例2 如圖2所示,物體重15000牛,物體與水平地面的滑動摩擦力為物體重的02倍,滑輪組的機械效率為80%,求物體向左勻速運動時繩的自由端的拉力是多大?
解析:本題我們仍然用機械率的公式來解決,但不知道物體移動的距離就無法表示出有用功和總功,因此我們可以把它當做參變量引入,以幫助我們解題。
設物體向左移動的距離為s,直接拉物體向左移動的力的大小等于物體所受的摩擦力,則
W=02Gs
W=F•3s
η=×100%=
所以F===1250(牛)。
即繩子的自由端的拉力為1250牛。
點撥:從本題的解答可以看出題目的結果與我們引入的參變量無關,但引入參變量有助于我們順利求出題目的結果。
3.機械效率與功率的綜合
例3 有甲、乙兩臺機械,功率P>P,效率η
A.在相同的時間內,乙機械做的功多
B.做相同的有用功,甲用的時間少
C.甲機械中的摩擦比較大
D.甲機械的輸出功率和輸入功率之比小于乙機械的輸出功率和輸入功率之比
解析:①根據P=W/t和η=W/W可知:時間相同時,甲機械做功W=Pt,乙做功W=Pt。因為P>P,t相同,有W>W,甲做功多。②做相同的有用功,輸入甲機械的功應當多,因為P>P,W=Pt,做功相同時,甲時間短些,要做相同有用功只知道ηP,無法求出t,t誰大。③甲的機械效率低,由于不知道總功大小,也就不能確定哪個機械額外功多;即使總功相同時,甲機械所做的額外功比較多,機械所做的額外功與很多因素有關,克服摩擦所做的功是額外功,但額外功不只是克服摩擦所做的功。④對機械來說:W=W,機械輸出的功是對物體的有用功,由功與功率關系知W=W=Pt,W=Pt,輸入功時間與輸出功的時間相同,則η=P/P,即機械效率等于機械輸入功率與輸出功率的比值。
2013年各地涉及的《簡單機械》內容的試題具有如下特點：1.基礎性強。這類試題通常以課本為載體，以填空或選擇題的形式，考查對杠桿種類的識別、定滑輪和動滑輪的識別、滑輪的省力情況、機械效率的相關概念。2.應用性。這類試題往往以生產、生活中的簡單機械為載體，要求同學們根據實際情況合理選擇機械、解釋現象、提出提高機械效率的措施等。3.探究性。這類試題以杠桿、滑輪組、斜面為載體，考查對科學探究中的一個或幾個環節的理解和運用。4.綜合性。這類試題往往將前面所學過的力、浮力、功、功率等知識與簡單機械聯系在一起，重點考查同學們分析問題和解決問題的能力。
隨著課改的不斷深入，可以預見，關于簡單機械的試題，2014年還會在考查同學們的發散思維、創新能力方面有所發展和突破。
（一）考點例析
考點1杠桿種類的判斷
例1.（2013•長沙）圖121所示的用具中屬于費力杠桿的是（）
A.食品夾B.瓶蓋起子
C.螺絲刀D.鉗子
圖121
【解析】在使用食品夾的過程中，動力作用點在支點和阻力作用點的中間，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿；在使用瓶蓋起子的過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿；用螺絲刀起釘子時，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿；在使用鉗子的過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿。
【答案】A
【點評】此題主要考查杠桿的分類。要正確判斷杠桿的種類，關鍵在于比較杠桿的動力臂與阻力臂的大小關系。
考點2杠桿力臂的畫法
圖122例2.(2013•懷化)圖122所示的是一根粗細均勻的杠桿，O是杠桿的支點，試在圖中畫出杠桿受到的力F的力臂，并用字母l表示。
【解析】力臂是指從支點到力的作用線的垂直距離，要畫出力F的力臂，只需要通過支點O向力F的作用線引垂線即可。
圖123【答案】如圖123所示。
【點評】畫力臂時可借助數學中畫“點到直線的距離”的方法，這樣既簡捷，又不容易出錯。數學中的“點”就相當于杠桿的“支點”，“點到直線之間的距離”就相當于杠桿的“力臂”。
考點3杠桿的平衡條件及其應用
圖124例3.（2013•河南）如圖124所示，小華用蘋果和橘子來玩蹺蹺板。她將蘋果、橘子分別放在輕桿的左右兩端，放手后，輕桿馬上轉動起來。使輕桿逆時針轉動的力是（）
A．蘋果的重力
B．橘子的重力
C．桿對橘子的支持力
D．蘋果對桿的壓力
【解析】杠桿的平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂。當將蘋果、橘子分別放在輕桿的左右兩端，放手后，桿馬上轉動起來，這說明左右兩端的力與力臂的乘積不相等。從圖中可知，左右兩邊的力臂基本相等，但蘋果的重力大于橘子的重力，正是由于它們對杠桿施加的力不相等，導致杠桿轉動。顯然，使杠桿逆時針轉動的力是蘋果對桿的壓力。
【答案】D
【點評】本題主要考查杠桿的平衡條件及受力分析等相關知識。由于使杠桿轉動的力必須作用在杠桿上，因此，這個力應該是蘋果對杠桿的壓力，而并不是蘋果的重力。選項A的迷惑性很大，容易錯選。
考點4滑輪的特點
例4.（2013•內江）如圖125所示，用一根繩子繞過定滑輪，一端拴在鉤碼上，手執另一端，分別用力F1、F2、F3勻速拉起鉤碼。忽略繩子與滑輪的摩擦，下列說法中正確的是（）
圖125A．F1較小
B．F2較大
C．F1、F2、F3的大小不能確定
D．如果將鉤碼提升相同的高度，那么力F1、F2、F3做的功相等
【解析】由圖可知，圖中滑輪不隨物體的運動而運動，故屬于定滑輪。因為定滑輪是一個等臂的杠桿，故不省力也不費力，所以F1、F2、F3的大小都與物體的重力相等，所以三種拉法所用拉力一樣大，故A、B、C錯誤；如果將鉤碼提升相同的高度，由W=Fs可知，力F1、F2、F3做的功相等。
【答案】D
【點評】本題考查了定滑輪及工作特點，屬于基礎題。知道定滑輪和動滑輪的定義及其特點是正確解題的關鍵。
例5.（2013•雅安）工人們為了搬運一個笨重的機器進入廠房，他們設計了如圖126所示的四種方案（機器下方的小圓表示并排放置的圓形鋼管的橫截面），其中最省力的方案是（）
圖126【解析】在以上四種情況中，B、C、D都將物體與地面之間的滑動摩擦變為滾動摩擦，減小了物體與地面之間的摩擦力，而A沒有，所以首先可以排除A；在B中使用的是定滑輪，只能改變力的方向不能省力，其所用力的大小與D是一樣的，都等于物體與地面之間的滾動摩擦力；在C中使用的是動滑輪，動滑輪能夠省一半的力，所以，此時的拉力等于物體與地面之間的滾動摩擦力的一半。所以此時所用的力最小，即最省力。
【答案】C
考點5機械效率及其計算
例6.（2013•河南）一個滑輪組經改進后提高了機械效率，用它將同一物體勻速提升同樣的高度，改進后與改進前相比（）
A．有用功減少，總功減少
B．有用功增加，總功增加
C．有用功不變，總功不變
D．有用功不變，總功減少
【解析】機械效率是指使用機械時，有用功與總功的比值，即η=W有/W總。用它將同一物體勻速提升同樣的高度，說明有用功相同。現在，機械效率提高了，根據機械效率的定義可知，只能是使用機械時所做的總功減小了。
【答案】D
【點評】本題主要考查對功和機械效率的理解。分析時，應抓住有用功不變，機械效率增大這些條件，結合機械效率公式進行判斷。
圖127例7.（2013•天津）建筑工地上，工人師傅將圖127所示的滑輪裝配成最省力的滑輪組，利用它站在地面上向下拉繩提升重物。
（1）請在圖中畫出滑輪組的繞線；
（2）利用此滑輪組，工人用500N的力將1200N的重物勻速提升4m，求滑輪組的機械效率。
圖128【解析】（1）人站在地面上拉繩時，滑輪組的繞線如圖128所示。
(2)從圖中可知，承受物體總重的繩子的段數n=3，則該滑輪組的機械效率為
η=W有/W總=Gh/（Fs）
=Gh/（3Fh）=1200N×4m/（500N×3×4m）=80%。
【點評】在求機械效率時，關鍵是能從具體的情景中分析出什么是有用功，什么是總功。有用功就是不用機械，為達到目的直接用手所做的功；總功就是使用機械時，人們所做的功。
（二）考點演練
【課后鞏固】
1.事實表明，使用機械可以省力，不能省；某杠桿的動力臂小于阻力臂，此杠桿屬于杠桿，動力移動的距離阻力移動的距離。
2.滑輪在生活中有著廣泛的應用，在需要改變力的方向時，要使用(填“定滑輪”或“動滑輪”)；在需要省力時，要使用(填“定滑輪”或“動滑輪”)。
圖1293.在電視劇《三國》中，有這樣一個情景：一群士兵用力拉動一個杠桿，會將石塊拋向敵方陣營。它是一個杠桿。要把石塊拋出去，圖129中作用在A點的力沿（填“a”、“b”或“c”）方向最小。
圖12104.（改編）工人們將重物運到汽車上時，總是會利用木板搭成一個斜面，如圖1210所示。利用斜面時，斜面長是斜面高的幾倍，所用的力就是物重的幾分之一，所以利用斜面時（填“省力”或“費力”）；請舉一個生產、生活中利用斜面的實例：。
5.筷子是我國和部分國家特有的用餐工具。在正常使用筷子時，筷子屬于（）
A.費力杠桿，但省距離
B.省力杠桿，且省距離
C.省力杠桿，但費距離
D.等臂杠桿，既不省力也不費力
6.如圖1211所示，下列工具的使用屬于費力杠桿的是（）
A.鑷子B.鉗子C.起子D.剪子
圖1211
7.在探究杠桿平衡條件的實驗中，多次改變力和力臂的大小主要是為了（）
A.減小摩擦
B.使每組數據更準確
C.多次測量取平均值減小誤差
D.獲得多組數據歸納出物理規律
8.關于滑輪，下列說法中錯誤的是（）
A.使用定滑輪不省力，但能改變力的方向
B.使用動滑輪能省一半力，還能改變力的方向
C.定滑輪實質上是一個等臂杠桿
D.動滑輪實質是個動力臂為阻力臂二倍的杠桿
9.在日常生活中，用10N的拉力不能提起重15N的物體的簡單機械是（）
A．杠桿B．斜面
C．一個定滑輪D．一個動滑輪
圖121210.如圖1212所示，一根木棒AB在O點被懸掛起來，AO＝OC，在A、C兩點分別掛有兩個和三個相同的鉤碼，木棒處于水平平衡。如在木棒的A、C兩點各增加一個同樣的鉤碼，則木棒（）
A.繞O點順時針方向轉動
B.繞O點逆時針方向轉動
C.仍保持平衡
D.平衡被破壞，轉動方向不定
11.甲吊車比乙吊車的機械效率高，當它們分別把相同質量的物體勻速提升相同高度時，則（）
A．甲吊車的電動機做的有用功較多
B．乙吊車的電動機做的額外功較多
C．甲吊車的電動機做的總功較多
D．甲、乙兩吊車的電動機做的總功相同
圖121312.如圖1213所示，甲、乙兩位工人分別用如圖所示的A、B兩種方式，將同樣重的一袋沙子提到相同的高度，則下列說法中正確的是（）
A．A圖比B圖費力，A的機械效率較B的低
B．A圖比B圖省力，A的機械效率較B的高
C．甲做的總功較乙的小，甲的功率并不一定比乙小
D．甲、乙做的有用功相等，A、B的機械效率相等
13.如圖1214所示，用滑輪組提升重物。請在圖中畫出最省力的繞線方法。
圖121414.如圖1215甲所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質量相同的鉤碼若干個。
圖1215（1）實驗前，將杠桿中點置于支架上，當杠桿靜止時，發現杠桿右端下沉。此時，應把杠桿兩端的平衡螺母向(填“左”或“右”)調節，使杠桿在不掛鉤碼時，保持并靜止，達到平衡狀態。這樣做的好處是：便于在杠桿上直接測量。
（2）杠桿調節平衡后，小明在杠桿上A點處掛4個鉤碼，在B點處掛6個鉤碼杠桿恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠桿的平衡條件為：。他這樣得出的結論是否合理？，為什么？。
（3）實驗結束后，小明提出了新的探究問題：“若支點不在杠桿的中點時，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學利用如圖1215乙所示裝置進行探究，發現在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿處于平衡狀態時，測出的拉力大小都與杠桿平衡條件不相符。其原因是。
15.做物理實驗要遵循實事求是的原則。小雯同學在“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中，完成了如圖1216所示的實驗，并記錄數據如下表：
實驗
次數物重
G/N使用定滑輪時測力計的示數F1/N使用動滑輪時測力計的示數F2/N11.000.600.6521.501.100.9032.001.601.15圖1216通過分析數據，她覺得與書中的結論偏差較大。你一定也做過這樣的實驗，回想你的實驗經歷，回答下列問題：
（1）該實驗中出現這樣結果的主要原因是什么？
（2）請你對小雯的實驗方法提出合理的改進意見。
16.（改編）小明站在地面上用一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組來提升重物至樓上，不計摩擦和繩重，若他所用的力為220N，且經過5s將重400N的重物勻速升高了2m。問：
（1）小明做功的功率和滑輪組的機械效率為多大？
（2）若用同一滑輪組勻速拉動500N的重物到相同的高度時，拉力為多大？
【能力提升】
1.圖1217所示的是升旗時的情形。觀察發現，在旗桿的頂部裝有一個滑輪，它不能省力，但能，屬于滑輪。
圖1217圖12182.小明通過仔細觀察，發現簡單機械在生活中有很多實際應用，如：指甲鉗、剪刀、鑰匙等。將如圖1218所示的鑰匙插入鎖孔轉動開鎖時，鑰匙就相當于一個（填“杠桿”、“滑輪”或“輪軸”），屬于（填“省力”或“費力”）機械。
圖12193.如果在力的作用下杠桿能夠保持靜止狀態或勻速轉動，我們就說此杠桿；如圖1219所示，一木棒在O點支起時恰能保持靜止狀態，若用鋸子在O點將它鋸成兩段，則(填“粗”或“細”)端重。
圖12204.圖1220是人抬獨輪車車把時的簡化示意圖，此時獨輪車相當于一個（填“省力”或“費力”）杠桿；若動力臂是阻力臂的3倍，物體和車總重G為1200N，抬起車把的力F為N。圖1221
5.如圖1221所示，用兩個定滑輪和一個動滑輪組成滑輪組，每個滑輪重為30N。用這個滑輪組把重300N的物體勻速提升2m，不計繩重及摩擦，則拉力F大小是N，滑輪組的機械效率為。
6.下列關于機械的說法中，正確的是（）
A．只有杠桿才屬于機械
B．使用機械既可以省力，還可以省功
C．省力的機械，在使用時一定費距離
D．動滑輪既能改變力的大小，也能改變力的方向
圖12227.如圖1222所示，將體積相同的物體G1、G2分別掛在杠桿的兩端，杠桿處于平衡狀態。若將兩個物體G1、G2同時浸沒在水中，則()
A．杠桿仍能保持平衡
B．杠桿不能平衡，A端下沉
C．杠桿不能平衡，B端下沉
D．無法確定杠桿的狀態
圖12238.皮劃艇是奧運項目之一，如圖1223所示的比賽中，運動員一手支撐住槳柄的末端(視為支點)，另一手用力劃槳，皮劃艇就會飛速前進。則（）
A．此時的船槳是等臂杠桿
B．此時的船槳是費力杠桿
C．此時的船槳是省力杠桿
D．此時的船槳既省力又能省距離
9.如圖1224所示的甲、乙兩個裝置中，已知A在地面上滑動時所受到的摩擦力為40N（不考慮繩與滑輪間的摩擦），要使A向右做勻速直線運動，拉力F甲與F乙的大小分別為（）
圖1224A．40N、20NB．20N、40N
C．40N、40ND．20N、20N
10.用如圖1225所示的四種方法提起同一重物G，不計摩擦及滑輪重，則所用拉力最大和最小的分別是（）
圖1225A．a和cB.d和b
C．b和dD.a和d
圖122611.圖1226所示的是人們在門前用鐵锨鏟雪時的情景。則下列說法中正確的是（）
A．人們克服鐵锨的重力做的功是有用功
B．人們克服雪的重力做的功是額外功
C．人們克服雪的重力做的功是有用功
D．鐵锨屬于一個省力的杠桿
12.用一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組中，不計摩擦和滑輪重，則（）
A.只能省一半力，因為只有一個動滑輪
B.只能省2/3的力，因為動滑輪上繞了3股繩子
C.可能省一半力，也可能省2/3的力，因為繞繩的方法有兩種
D.以上說法都不對
圖122713.如圖1227所示，重物G=40N，若不計繩子與滑輪之間的摩擦，將物體勻速提起所用的拉力為22N，則下列說法中正確的是（）
A．動滑輪的重為4N
B．動滑輪的重為2N
C．繩子1受到的拉力為24N
D．繩子2受到的拉力為44N
圖122814.工人用如圖1228所示的滑輪組提升重物，在10s內將200N的物體勻速提升2m,已知工人的拉力為80N。則下面說法中錯誤的是()
A.所做有用功是400J
B.工人所做的總功是480J
C.工人做功的功率是48W
D.滑輪組的機械效為62.5％
15.某機械的效率是80%，它的意思是（）
A.總功中有80%用來克服額外阻力做功
B.總功中有20%用來克服額外阻力做功
C.總功中有20%用來克服阻力做功
D.以上說法都不對
圖122916.用圖1229中甲、乙兩種方式勻速提升重為100N的物體，已知滑輪重20N、繩重和摩擦力不計。則（）
A．手的拉力：F甲=F乙；機械效率：η甲=η乙
B．手的拉力：F甲＜F乙；機械效率：η甲＜η乙
C．手的拉力：F甲＞F乙；機械效率：η甲＜η乙
D．手的拉力：F甲＞F乙；機械效率：η甲＞η乙
圖123017.如圖1230所示，有一斜面長為l，高為h，現用力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則下列關于斜面機械效率η的表達式正確的是（）
A.η=Ghfl×100%
B.η=Gh（F-f）l×100%
C.η=Gh（F+f）l×100%
D.η=GhGh+fl×100%
18.請在圖1231中畫出力F對支點O的力臂，并用l表示。
圖1231圖123219.雙休日，小明一家三口騎著自行車外出旅游，途中遇到一陡坡，如圖1232所示。小明感到越來越吃力，此時，爸爸告訴他，路上沒有人和車輛，可以走“S”形路線。這個辦法還真奏效，輕松地就上到了坡頂。請你運用所學的物理知識解釋走“S”形路線省力的道理。
20.某同學測量滑輪組的機械效率時，先用彈簧測力計測出物重G；然后按如圖1233所示組裝好器材，拉動彈簧測力計使物體勻速上升，用刻度尺分別測出物體上升的高度h和繩端移動的距離s，在物體靜止時讀出拉力的大小F；最后，根據公式η=GhFs算出滑輪組的機械效率。圖1233
(1)以上操作過程存在一處錯誤，請在錯誤的句子下面畫上橫線，并寫出正確的操作方法：
。
(2)在這個實驗中，若物重為4N,重物上升了0.1m，彈簧測力計示數為2N，請計算該滑輪組（如圖1233）的機械效率η＝。
（3）為了提高滑輪組提升物體時的機械效率，請你提出兩條措施：
①；
②。
（4）計算發現該滑輪組的機械效率小于1，你能分析一下效率不是100%的原因嗎？請你試著寫出兩條：①；
②。
21.（改編）小明學過機械效率后，提出了一個問題：“斜面的傾角程度與斜面的機械效率有沒有關系？”針對這個問題他做了在斜面上勻速拉動物塊的探究實驗（如圖1234所示），并記錄實驗數據如下：
實驗
次數斜面的
傾斜程
度物體
重
G/N物體上
升高度
h/m沿斜面
的拉力
F/N物體移
動距離
s/m有用
功
W有/J總功
W總/J機械
效率
/η1較緩5.00.11.60.50.50.8632較陡5.00.152.20.50.751.1683最陡5.00.253.10.5圖1234（1）第三次實驗填入表格中的數據：有用功J，總功為J，機械效率為。
（2）通過對上述實驗數據的分析，你認為斜面省力情況與斜面傾角程度的關系是：斜面越陡，越。
（3）通過對上述實驗數據的分析，你對斜面機械效率的問題可獲得的初步結論是：
。
（4）如果小明還想要探究斜面機械效率與物重的關系，實驗時應控制哪些條件不變？
。
圖123522.如圖1235所示，小王站在高3m、長6m的斜面上，將重200N的木箱A沿斜面勻速從底端拉上頂端，拉力大小恒為120N，所花時間是10s。求：
圖1236（1）木箱A沿斜面方向的運動速度。
（2）小王對木箱做功的功率。
（3）斜面的機械效率。
23.小明和他的興趣小組利用如圖1236所示的滑輪組進行實驗，人以600N的力向下拉繞在滑輪組上的繩子的一端，10s內繩子自由端移動了1.5m，重物上升0.5m，已知該滑輪組的效率為70％（g取10N/kg,不考慮繩重及摩擦）。
（1）畫出小華興趣小組所用滑輪組的繞線情況。
（2）人的拉力做功的功率是多少？
（3）被吊起重物的質量是多少？
（4）動滑輪的重是多少？
參考答案
【課后鞏固】
1.功費力小于
2.定滑輪動滑輪
【解析】定滑輪是一個等臂的杠桿，它不能省力，但能改變力的方向；動滑輪是一個動力臂為阻力臂二倍的杠桿，不能改變力的方向，但能省力。
3.費力c
【解析】此杠桿的動力臂小于阻力臂；在阻力和阻力臂一定時，動力臂越大，所用的動力就越小。
4.省力盤山公路
【解析】盤山公路的高度一定，但增大了斜面的長度，故機動車行駛時所需動力較小。
5.A
【解析】使用筷子時，動力作用點在支點和阻力作用點之間，動力臂小于阻力臂，故屬于費力杠桿，但動力移動的距離比阻力移動的距離要小。
6.A
【解析】使用鑷子時，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，而其他工具的動力臂都大于阻力臂，均屬于省力杠桿。
7.D
【解析】實驗中單獨的一組數據往往具有偶然性，因此，通過實驗數據得出相關的規律時，必須進行多次測量，從而使結論具有科學性。
8.B
【解析】定滑輪是一個等臂的杠桿，既不省力也不費力，但能改變力的方向；動滑輪實質上是一個動力臂二倍于阻力臂的杠桿，它能省力，但不能改變力的方向。
9.C
【解析】通過機械用10N的拉力不能提起重15N的物體時，該機械不能省力。定滑輪既不省力，也不費力，故不能達到目的。而杠桿可以通過改變力臂的關系、斜面可以通過改變斜面長和斜面高的關系來達到省力的目的。
10.C
【解析】因AO＝OC，故這屬于一個等臂杠桿，當在木棒的A、C兩點各增加一個同樣的鉤碼時，杠桿左右兩端增加的（力×力臂）的大小相等。
11.B
【解析】機械效率是有用功與總功的比值，甲的機械效率比乙的高，說明有用功在總功中所占的比例大，即甲所做的額外功比乙的少。
12.C
【解析】甲是一個定滑輪，不省力也不費力，而乙是一個動滑輪，能省力，故A圖比B圖費力；但因B要克服動滑輪的重而做額外功，故B的機械效率較A的低；將同樣重的一袋沙子提到相同的高度，甲做的總功較乙的小，由于功率不但與做功多少有關，還與做功所用時間有關，故甲的功率并不一定比乙小；甲、乙都是將同一重物提升同樣的高度，故做的有用功相等，但乙的額外功多，故機械效率不等。
13.如圖所示。
【解析】要使滑動組最為省力，那么承受物體總重的繩子段數應該為最多。
14.（1）左水平力臂
（2）F1l1=F2l2不合理結論具有偶然性（結論沒有普遍性）
（3）杠桿自重的影響。
15.（1）由表中數據可以看出，使用定滑輪時（乙圖）F1與G不相等，這是由于沒有考慮彈簧測力計外殼本身的重力；使用動滑輪時（丙圖），F2不等于物重的一半，這是由于沒有考慮動滑輪本身的重力。
（2）對實驗方法的改進意見：使用定滑輪時（乙圖），應水平拉動彈簧測力計；使用動滑輪時（丙圖），要先測出鉤碼和動滑輪的總重，然后比較拉力與總重之間的關系（或采用輕質滑輪）。
16.（1）依題意可知，所組裝的滑輪組如圖所示。
由做功的功率P=Wt=Flt和l=2h得
P=220N×2×2m/5s=176W。
機械效率η=W有W總=GhFl=400N×2m/（220N×2×2m）=91%。
（2）當所提升的物重為400N時，
W總=Fl=220N×2×2m=880J，
W有=Gh=400N×2m=800J，
W額=W總-W有=880J-800J=80J。
當所提升的物重為500N時，
W′有=G′h=500N×2m=1000J，
W′總=W′有＋W額=1000J＋80J=1080J，
F′=W′總l′=1080J2×2m=270N。
【能力提升】
1.改變力的方向定
2.輪軸（或杠桿）省力
3.平衡粗
【解析】粗端的力臂較細端的小，由杠桿的平衡條件可知，粗端作用在杠桿上的力較大。
4.省力400
【解析】獨輪車在力的作用下能繞固定的點轉動，故屬于杠桿；根據杠桿的平衡條件和所給數據即可求出力F的大小。
5.11090.9%
【解析】W有=Gh=300N×2m=600J，W額=G動h=30N×2m=60J，則W總=600J＋60J=660J，而W總=F×3×2m=660J，即F=110N；
η=W有/W總=600J/660J=90.9%。
6.C
【解析】凡是能改變力的大小或方向的裝置都叫做簡單機械；使用任何機械都不能省功；對于省力的機械，它的動力移動的距離比阻力移動的距離要大，故需要多移動距離（費距離）；動滑輪只能改變力的大小，不能改變力的方向。
7.C
【解析】從圖中可知，杠桿左邊的力臂＞右邊的力臂，根據杠桿的平衡條件可知，G1＜G2，將兩個物體同時浸沒在水中時，它們受到的浮力相等，則杠桿左端減小的力×力臂大于右端減小的力×力臂，故B端將下沉。
8.B
【解析】因動力作用點在支點和阻力作用點之間，容易知道劃槳時，槳的動力臂小于阻力臂，故屬于一個費力的杠桿，但省距離。
9.A
【解析】第一個圖中的滑輪為定滑輪，故拉力等于摩擦力；第二個圖中的滑輪為動滑輪，故能省一半的力，拉力等于摩擦力的一半。
10.C
【解析】a中重物由2段繩子承擔，b中是兩個定滑輪，c中重物由兩段繩子承擔，d中重物由3段繩子承擔。顯然，b中的拉力最大為F=G，d中拉力最小為F′=G/3。
11.C
【解析】人們在門前用鐵锨鏟雪時，目的是要將雪鏟起，即克服雪的重力所做的功為有用功，克服鐵锨的重力所做的功是不得不做的，對人們沒有用的功，屬于額外功；使用鐵锨時，動力臂小于阻力臂，故屬于一個費力的杠桿。
12.C
【解析】由一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組中，當繩子自由端向下拉時，承受物體總重的繩子段數為2；當繩子向上拉時，承受物體總重繩子段數為3。
13.A
【解析】因F=（G物＋G動）/2，則G動=2F-G物=2×22N-40N=4N；而繩子2受到的力等于G=40N，繩子1受到的力等于F=22N。
14.D
【解析】W有=Gh=200N×2m=400J，
W總=Fs=80N×3×2m=480J，
則機械效率η=W有W總=400J480J≈83.3％。
工人做功的功率P=W總t=480J10s=48W。
15.B
【解析】機械效率是指有用功與總功的比值，即有用功在總功中所占的百分比。某機械的效率是80%，則是指總功中有20%用來克服額外阻力做功，80%用來做有用功。
16.D
【解析】甲為定滑輪，故手的拉力等于被提升的物重；乙圖為動滑輪，故手的拉力小于被提升的物重；由于乙需要克服動滑輪的重力做功，故乙的效率較甲的小。
17.D
【解析】斜面的機械效率η=W有W總，而W有=Gh，W總=W有＋W額，且W額=fl。
18.如圖所示:
19.在高度一定的情況下，斜面越長越省力。“陡坡”相當于一個斜面，其高度一定，走“S”形路線時，增大了斜面的長度，所以較為省力，自行車容易上去
20.(1)畫橫線的部分是：“在物體靜止時讀出拉力的大小F”
正確的方法：在勻速拉動物體時讀出拉力的大小F
(2)η＝66.7％
（3）①減輕動滑輪和繩的自重②減小輪和軸之間的摩擦③在繩能承受的拉力范圍內，增大物重(寫出其中兩條即可）
（4）需要克服動滑輪及繩子重力做額外功需要克服繩子與滑輪間的摩擦做額外功
21.（1）1.251.5581％
（2）費力
（3）在其他條件不變的情況下，斜面越陡，機械效率越高
（4）斜面的傾斜程度、斜面與物體接觸面的粗糙程度。
22.（1）v=st=6m10s=0.6m/s。
（2）小王對木箱做的功為
W=Fs=120N×6m=720J,
則做功的功率為
P=Wt=720J10s=72W。
（3）W總=720J,W有=Gh=200N×3m=600J。
則斜面的機械效率為
η=W有W總=600J720J=83.3％。
23.（1）由題意可知，向下拉繩子時，承擔動滑輪及重物的繩子股數：
n=1.5m0.5m=3(段)。
（2）人的拉力F=600N，移動距離s=1.5m,時間t=10s。
則人的拉力做功的功率為
P=Wt=Fst=600N×1.5m10s=90W。
（3）由機械效率的公式可知η=GhFs，則
G=Fs×ηh=600N×1.5m×70％0.5m=1260N，
該物體的質量m=Gg=1260N10N/kg=126kg。
（4）W額=G動h=W總-W有，則
1 解題步驟
1.1 審題
由于此類題目一般較長而且基本都有圖，建議先看圖然后再讀題，讀題過程中把相關的物理量（比如質量、長度、面積等等）標在圖中；重要的已知條件或者等量關系畫上記號；一般題目會分兩到三種情況，比如物體出水前、出水后，滑輪組提升的重物改變前后等等，可以分別標上（1）、（2）等.
審題很重要，這是老生常談.但在力學壓軸題中卻是解題的關鍵一步.對于基礎不太好的學生，往往看到這么長的題目，這么多物理量，這么多的等量關系，讀了幾遍還摸不清頭緒.基礎一般的學生，往往只能做出幾個簡單的受力圖，列出幾個方程，得上幾分.基礎較好的學生即使基本做對了，往往也是折騰半個小時；一不小心，看錯一個條件或者漏掉一個方程，結果也會功虧一簣.
所以在平時的訓練中，就要嚴格按照以上方法審題，提高提取信息的準確度、速度，為后續受力分析、列方程解題打下堅實的基礎.
1.2 受力分析
因為杠桿、滑輪、壓力、壓強、浮力都綜合到一起，所以受力分析時要有條有理.對應題目中的不同情境分別按順序畫受力圖.常見的受力情況有：支持力+繩子拉力=重力；浮力+繩子拉力=重力.
1.3 列方程
常用的方程或者公式：杠桿平衡方程；滑輪組中力的關系、滑輪組機械效率公式；受力平衡方程.
1.4 解方程
通過以上三步之后，最好把方程放在一起構成方程組，然后解方程的過程最好在草稿紙上進行.注意兩點：涉及滑輪組的題目通常首先要求出動滑輪的重力，這是一個突破口，動滑輪的重力一旦求出來，其他的力通過相關的方程就迎刃而解了；核心思想是消元，比如各種力或壓強、效率（題目往往會給出兩種情景下的比）通過所列的方程都用含有動滑輪重的式子表示，然后利用已知的比列關系就可以解出關鍵量動滑輪的重了.
1.5 檢驗
如果時間允許，為了確保少丟分甚至不丟分，把自己的結果代到題目的幾種狀態中檢驗一遍，確認無誤后再看一下受力圖及方程有沒有缺漏，就可以了.
2 例題
例 某科技小組設計的提升重物的裝置如圖1所示.圖中水平桿CD與豎直桿EH、DI組合成支架固定在水平地面上.小亮站在地面上通過滑輪組提升重物，滑輪組由動滑輪Q和安裝在水平桿CD上的兩個定滑輪組成.小亮以拉力F1勻速豎直提升物體A的過程中，物體A的速度為v1，滑輪組的機械效率為ηA.小亮以拉力F2勻速豎直提升物體B的過程中，物體B的速度為v2，滑輪組的機械效率為ηB.拉力F1、F2做的功隨時間變化的圖象分別如圖2中①、②所示.已知：v1=3v2，物體A的體積為VA，物體B的體積為VB，且3VA=2VB，物體A的密度為ρA，物體B的密度為ρB，且8ρA=7ρB.（不計繩的質量，不計滑輪與軸的摩擦）求：機械效率ηB與ηA之差.
分析 由滑輪組的結構可以看出，承擔物重的繩子股數n=2，根據題目提供的兩物體的體積關系和密度關系，確定mA和mB及物重GA和GB關系.不計繩的質量、不計滑輪與軸的摩擦，利用F=0.5（G物+G輪）求拉力F1和F2的大小；根據題中W-t圖象提供的信息可求拉力F1和F2的做功功率P1和P2，又知道運動速度關系，利用P=Fv求出拉力的大小關系；從而得出動滑輪和物重GA和GB關系；再利用效率公式求兩種情況下的機械效率之差值.
解 設物體A受的重力為GA，物體B受的重力為GB，動滑輪受的重力為G動.勻速提升物體時，以物體和動滑輪的整體為研究對象，受力分析后得
2F1=GA+G動，
2F2=GB+G動，
所以 F1F2=GA+G動GB+G動（1）
由題中W-t圖像可知
P1=W1t1=90 W，
P2=W2t2=45 W，
由P1P2=F1×2v1F2×2v2，v1=3v2，
解得 F1F2=23（3）
由（1）、（2）解得 GA+G動GB+G動=23（3）
由G=ρgV，3VA=2VB，8ρA=7ρB，
解得 GAGB=712（4）
由（3）、（4）解得
G動=37GA，G動=14GB，
ηA=W有AW總A=GAGA+G動=GAGA+37GA=70%，
ηB=W有BW總B=GBGB+14GB=80%.
ηB-ηA=80%-70%=10%.
1.根據杠桿的特點,找出圖中不同于其他三個的是( ).
A.起瓶器B.縫紉機踏腳板
C.鉗子D.獨輪車
2.如圖所示,O為杠桿的支點,第一次杠桿在重物G和力F1的作用下處于水平位置平衡.如果第二次杠桿在重物G和力F2的作用下仍在圖中位置保持平衡,下面關系中正確的是( ).
A.F1>F2B.F1=F2
C. F2>F1>G D.無法判斷
3.如圖所示是甲、乙兩個物體做功與所需時間的關系圖像,由圖可知,甲物體的功率P甲與乙物體的功率P乙相比是( ).
A.P甲>P乙B.P甲
C.P甲=P乙D.無法確定
4.如圖所示,滑輪組上掛上甲、乙兩個物體后處于靜止狀態(滑輪重及摩擦不計),則( ).
A.甲物體的質量大
B.乙物體的質量大
C.兩物體的質量一樣大
D.無法比較它們的質量大小
5.施工工地上,一個滑輪組經改進后提高了機械效率,用它把同一物體勻速提升同樣的高度,改進后和改進前相比較( ).
A.總功不變,有用功增加了
B.總功不變,額外功減少了
C.有用功不變,總功減少了
D.做的有用功減少了
6.如圖(不計繩重與摩擦,且動滑輪重G動小于物重G),用它們分別將相同重力的甲、乙兩物體勻速提升相同的高度,所用的拉力分別為F甲、F乙,它們的機械效率分別為η甲、
η乙.則下列關系正確的是( ).
A.F甲F乙
C.η甲
7.如圖所示裝置,若小華用60N的力把繩子勻速拉出5m,重300N的小明被勻速舉高0.5m,這個盒子內機械的機械效率是( ).
A.50%B.20%
C.75% D.條件不足,無法計算
第7題圖 第8題圖
8.把一個重物以相同的速度沿AD、BD、CD三個光滑斜面勻速推向頂端,如圖所示,則推力的功率是( ).
A.沿AD最大 B.沿BD最大
C.沿CD最大 D.一樣大
二、填空題(每空2分,共30分)
9.如圖所示是一種腳踩式垃圾桶,其中運用了杠桿的有關知識,試判斷(選填“ABC”或“DEF”)杠桿是省力杠桿.這一杠桿給人帶來的好處是省力,它的缺點是.
10.釣魚時,釣魚竿可看成一根杠桿,如圖,它是一個杠桿,其支點位于圖中的點.要使釣起魚時省力一些,則釣魚者兩只手之間的距離應 一些(選填“增大”或“減小”).
11.如圖所示的滑輪是定滑輪,實質是
杠桿,手拉彈簧測力計在A、B、C三個不同位置時,拉力FA、FB、FC的大小關系是
.
12.如圖是一種開瓶器.使用時將螺旋鉆頭旋進軟木塞,再用雙手按壓把即可將瓶塞拔出.壓把相當于 .王哲在3s內將瓶塞拔出,若瓶塞長5cm,瓶塞受到的平均阻力為300N,則王哲克服瓶塞阻力做了 J的功,其做功的功率為 W.
13.將重物從長4m、高1m的斜面底部勻速推上斜面頂端.已知沿斜面所用的推力是300N,斜面的機械效率是75%,則推力做的總功是 J,推力做的有用功是 J,物體與斜面間的摩擦力為 N.
14.用動滑輪將重500N的物體舉高80cm的過程中,機械效率為80%,則此過程所做的額外功為 J.若不計滑輪摩擦及拉線質量的影響,則可知動滑輪重 N.
三、解答題(共46分)
15.(12分)請按下列要求作答.
(1)(4分)畫出F所對應的力臂.
(2)(4分)如圖所示是一側帶有書柜的辦公桌,現在要用一個最小的力將其一端稍抬離地面.請畫出這個力的方向和這個力的力臂,并用“O”標明這個“杠桿”的支點.
(3)(4分)如圖所示,汽車陷入爛泥中,附近有一棵大樹,車上有滑輪兩只,繩子一根,如何用最小的力把汽車拉出來?在圖中畫出滑輪組繩子的繞法.
16.(7分)探究“斜面的機械效率”的實驗裝置如圖所示,某實驗小組提出了“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關”的猜想:
下表是該小組根據此猜想進行實驗所記錄的數據:
(1)請將表格中空格處的數據填寫完整;
(2)由以上表格數據小明得出“斜面越陡機械效率越高”的結論,要得到此結論需要控制不變的因素有:① ;②;③.
(3)分析表格中的實驗數據還可推知:高度相同的斜面越長越(選填“省力”或“費力”);斜面在我們生活中的應用有
.(寫出一條即可)
17.(5分)在“研究杠桿平衡條件”的實驗中:
(1)實驗前,發現杠桿處于如圖所示位置,應將杠桿右端的平衡螺母向移動(選填“右”或“左”),使杠桿在 位置平衡.
(2)杠桿平衡后,小華將3個重力均為0.5N的鉤碼掛在杠桿左端C后,又將彈簧測力計鉤在杠桿A處的細線上.要使杠桿在水平位置平衡,且彈簧測力計的示數最小,小華應沿方向拉彈簧測力計.在此情況下,小華讀出彈簧測力計示數為2.5N.小華對這次實驗數據分析后得到杠桿平衡的條件是:動力×動力臂=阻力×阻力臂.你認為他這樣就得出結論是否合理?;簡述理由:.
18.(10分)一輛桑塔納汽車在一段平直的滬寧高速公路上以108km/h的速度勻速行駛,汽車的牽引力為2×103N,求:(1)汽車受到的平均阻力;(2)汽車5min內做的功;(3)汽車的功率.
19.(12分)如圖甲所示的滑輪組,不計繩重和摩擦,繩子能承受的最大拉力為500N,物體重G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.圖乙是滑輪組的機械效率隨物體重力而變化的開始階段的一段圖像.求:
(1)動滑輪的總重多少牛?
(2)該滑輪組能提起的最大物重是多少牛?
(3) 該滑輪組的機械效率最大為多少?
(命題人:鎮江市外國語學校樊長春)
“簡單機械和功”檢測題參考答案
1.B2.C3.A4.A5.C6.B7.A8.C
9.DEF費距離10.費力A增大11.等臂相等12.杠桿15513.12009007514.100125
15.(圖略)
16.(1)80%1.5(2)①小車重 ②斜面長 ③斜面粗糙程度 (3)省力盤山公路
17.(1)右水平 (2)豎直向上不合理只有一次實驗數據得出的結論不具有普遍性
18.(1)2×103N(2)1.8×107J(3)6×104W
19.(1)200N(2)1800N(3)90%
“機械能和內能”檢測題參考答案
1.C2.B3.C4.B5.B6.D7.B8.A 9.A10.A11.C12.C13.D
14.增加減少15.內電 16.大8.4×101017.大于 不變18.乙乙19.熱傳遞蒸發比熱容大在燈盞上加蓋
20.(1)①(2)大于(3)等于21.(1)吸收熱量的多少 (2)大于 (3)沙子 (4)沙子受熱不均勻
一、彈力與彈簧測力計
例1 研究彈簧測力計的實驗錯誤的是（）。
A. 加在彈簧測力計上的力不能超出測量范圍
B. 實驗過程中不能用力過猛拉彈簧，以免損壞
C. 彈簧測力計下只能掛三只鉤碼
D. 讀數時，視線要與刻度線保持水平
解析：彈力是物體發生彈性形變而產生的力。制作彈簧測力計所選用的彈簧必須在彈性范圍內發生形變。A、B兩項在操作中必須做到，否則都可能損壞彈簧，需注意D是測量的基本注意事項，否則將讀不準，至于C要求無道理，三個鉤碼不一定就已經超出了測量范圍。
答案：C
點撥：彈簧測力計是測量力的基本工具，關于它的使用注意點，我們要清清楚楚。
二、力的示意圖
例2 如圖所示，小球用線系住掛在天花板上，并與墻壁接觸，畫出小球的受力示意圖。
解析：1.首先畫出小球受到的重力G；2.小球與懸線和墻面接觸，若撤去懸線，小球下落，故懸線對小球有豎直向上的拉力F；若撤去墻面，小球維持現狀不動，故墻面對小球沒有推力；3.若墻面光滑，小球維持現狀不動，故墻面對小球沒有摩擦力。因此，小球只受到重力G和拉力F。
答案：如右圖所示。
點撥：力的示意圖就是用符號和圖形表示力的三要素。對于需要進行受力分析的示意圖，首先要分析物體的受力情況。
三、摩擦力
例3 找一本較厚的書和一張紙，把書放在水平桌面上。第一次將這張紙的大部分夾在書的前十頁內，只露出一小部分，然后用水平力向外拉這張紙。第二次將紙夾在書的十至二十頁之間，然后用水平力向外拉這張紙。往后每增加十頁左右重復上面的實驗。注意體會每次把紙拉出來時的感覺有什么不一樣？當書的頁數增加到足夠多時，會出現什么現象？
解析：每重復進行一次抽紙動作，由于書頁增加了，紙張受到書頁的正壓力增加，它們之間的摩擦力因此也增加。要將紙從書頁中抽出所用的力必須大于這個摩擦力，因此所用的力一次比一次大。當所用的力小于紙張與書頁間的最大靜摩擦力時，紙張不會被抽出。
這時如果我們對書本進行受力分析可知，書本在水平方向受到了紙張對它的摩擦力，大小等于抽紙張時所用的拉力，書本還受到桌面對它的摩擦力。當上述拉力大于書本與桌面之間的摩擦力時，書就被拖動了。
答案：第一次抽紙只需用很小的力，輕輕一抽便將紙抽出書本。第二次、第三次……需要用越來越大的力才能將紙抽出來。當書的頁數增加到足夠多時，紙張沒有被抽出來，書卻被紙拖動了。
點撥：本題屬于決定摩擦力大小因素的考題，本題中，影響摩擦力的因素是壓力在增大，所以紙與書本之間的摩擦力在增大。對于這類操作問題，我們要結合實際找到變化的物理量，以及該物理量變化后對于相關物理量的影響。
四、杠桿
例4 在探究“杠桿的平衡條件”實驗中，所用的實驗器材有杠桿、支架、刻度尺、細線、質量相同的鉤碼若干。
（1）將杠桿裝在支架上，發現杠桿右端下沉，如果將杠桿右側的平衡螺母向左調到頭了，杠桿右端仍下沉，此時應將杠桿左側的平衡螺母向_________調，直到杠桿在水平位置平衡為止。
（2）某同學進行正確的實驗操作后，得到的數據為F1=6 N、l1=20 cm、F2=4 N和l2=30 cm。該同學根據這些數據能否得出探究結論?_________。理由是：________________________。
（3）使杠桿在傾斜一定角度的位置做實驗，也能得出杠桿平衡條件。這種實驗方案與杠桿在水平位置做實驗的方案相比較，你認為哪種實驗方案好并說明理由：_____________________________。
(4)如圖所示，杠桿在水平位置平衡。如果在兩側鉤碼下再各掛一個相同的鉤碼，則杠桿_________端將下沉。
解析：杠桿平衡條件探究實驗中，平衡螺母的調節規則和天平橫梁平衡調節一樣，都是將平衡螺母向蹺起的一端移動；本實驗也和其他探究實驗一樣，要通過改變條件多次實驗，以便排除實驗中可能出現的偶然性；本實驗中之所以要讓杠桿在水平位置平衡，是為了直接從杠桿上讀出力臂；杠桿向哪一端下沉，取決于力與力臂的乘積大小，杠桿向乘積大的一端下沉。
答案：（1）左；（2）不能得出探究結論，因為一次實驗獲得的數據具有偶然性，不能反映普遍規律；（3）杠桿在水平位置的實驗方案好，便于測量力臂；（4）右。
點撥：杠桿平衡條件探究實驗是力學中的一個重要實驗，關于這個實驗操作的細節，我們必須有一個清晰的認識。
五、滑輪組
例5 一根繩子只能承受1200 N的拉力，現在使它能提起重4200 N的重物，如何安裝滑輪組？（要求拉力方向向下）
解析：由于每段繩子只能承擔1200 N的拉力，則要提起4200 N的重物，至少所需的繩子段數為：
n===3.5段
考慮到n應取整數，而且不能小于所計算的數，所以繩子應取4段；又考慮到要求拉力向下，所以需要動滑輪和定滑輪各兩個。繞法如右圖所示。
點撥：解此類題時，首先要根據n=求出繩子的段數，然后再根據繩子的段數和拉力的方向確定定滑輪的個數，最后根據“奇動偶定”的原則畫出繩子的繞法。
六、機械效率
例6 如圖所示，使用滑輪組拖動放在水平地面上的物體A勻速前進5 m，若物體重為10N，物體與地面間的摩擦力為200 N，機械自身摩檫不計，拉力F=125 N，問：（1）拉力做了多少功？額外功是多少？（2）滑輪組的機械效率為多少？
解析：解答此類問題，首先要明確拉力、摩擦力、重力做不做功，做的是什么功，然后了解滑輪組的繞線方式，從而了解在拉力、摩擦力和重力的方向上物體移動的距離，再根據公式求解得出W、W、W、η。
答案：依題意得：拉力F=125 N做的功是總功，物體克服摩擦力f=200 N做的功是有用功，物重G=10N因在力的方向上沒有通過距離，而不做功。
克服摩擦力使物體移動L=5 m，拉力拉繩子自由端移動S=2×5 m=10 m。
（1）拉力做的總功W=F•S=125 N×10 m=1250 J，克服摩擦力做的有用功Wf•L=200 N×5 m=1000 J，額外功W=W-W=1250 J-1000 J=250 J.
（2）滑輪組的機械效率η=×100%=×100%=80%。
點撥：機械效率問題中，主要就是有用功和總功的確定，對于滑輪組來說，有用功就是動滑輪鉤子處做的功，繩子的自由端做的功就是總功。
七、生活中的機械
例7 用滑輪組和起重機都可搬運磚：
（1）觀察下圖你獲得的信息有①_______________________；
②_______________________。
（2）這種研究問題的方法叫_____________________________。
（3）舉例說明應用這種方法研究問題的例子。
解析：對于這幅圖可以延伸拓展到多方面的問題，試題設置了一個范圍，這主要是受考試形式的限制，該題就涉及了一個機械使用的歷史發展過程，通過解決試題可以認識機械的使用對社會的發展起到的進步作用。
物理學是一門自然科學，初中物理知識中蘊藏著深刻地哲理。充分利用物理學中的哲理可有效加強學生的人生觀和科學世界觀的培養。下面筆者就初中物理教學中的幾個實例來說明物理教學對培養學生情感態度與價值觀的積極作用。
一、力的作用是相互的，和諧班集體需大家共同創建
在力學的教學中有一條很重要的原理那就是“力的作用是相互的”如甲物體對乙物體施了100 N的力，則乙物體必然同時也給甲物體施了100 N的力。在學習與生活中，人與人之間的友愛是相互的。一個人若能關愛別人，別人必然也會去關心他。“尊人者，人尊之”我們只有尊重別人，才會得到別人的尊重。一個班集體，一旦用“尊人者，人尊之”的思想統帥起來，一旦成員們都在言行中盡可能多地用尊重別人的方式獲得別人對自己的尊重，這個集體就會產生極大的凝聚力，每個生活在集體中的人都會感到幸福，自豪，從而發揮出巨大的潛力，取得意想不到的好成績。
二、機械效率是可以提高的，學習和工作中要有提高效率的意識
在探究滑輪組機械效率的實驗中，會發現滑輪組的機械效率高低與滑輪組提起的物重、動滑輪的重、繩重和摩擦等因素有關。
由此我們可以通過增大物重、選用輕質動滑輪、減小輪軸間的摩擦等方法來提高裝置的機械效率。其指導思想就是努力減小額外功，增大有用功。在此，可引導學生討論：一個人在學習和工作時，當然想提高效率。由機械效率對比可知，要想取得好的效率就要努力做好需要做的事即“有用功”而盡量少做與學習、工作無關的事即“無用功”，同學們在平時的學習中若能逐步培養自己的效率意識，努力提高學習效率，這無疑是人生的一大財富。
三、物體的運動是相對的，人的發展是波動的
在物理學中把一個物體相對與參照物位置的改變叫機械運動。如果一個物體相對于參照物的位置不變我們就說這個物體相對于參照物是靜止的。通過實例分析學生很快認識到要判斷一個物體是否運動，首先要選擇一個參照物。而選擇不同的物體作為參照物，結論常不一樣。例如：研究正在行使的公共汽車中的乘客的運動情況，若以客車中的另一乘客為參照物，他是靜止的，若以路邊候車的人為參照物，他則是運動的。由此可見運動是相對與某個參照物而言的。教育是促進人發展的活動，學生的發展是波動的。是否進步與他們選擇的參照物有關。在教學中，教師若能從不同的角度科學合理地評價學生，用相對性的觀念去肯定、鼓勵學生，引導學生正視自己，用發展的觀念來看待自己成長過程。在學習、生活和今后的工作中，誰不會遇到挫折，關鍵是要用樂觀的心態和積極進取的態度去繼續奮斗，不怕困難，堅持不懈，相信他們一定會在挫折中進步和發展。
總之，在我們每日進行的教學事件中，教師都可以抓住時機引導學生深入思考，從而達到逐步培養學生的良好的價值觀的目的。
一、課堂提問的功能
（1）激勵和激發學生思維，提高學生興趣的功能。心理學認為，科學學習是兒童關于自然現象的原有概念的發展與轉變，而不是新信息的點滴積累過程。當學生的思維還沒有啟動的時候，教師精心設計的提問會引起學生的懸疑，激發他們的認知沖突，使思維處于高度自覺和主動的地位，從而把他們的注意力吸引到所要研究的問題上來，同時教師應“慷慨”地提供思維加工的原料，通過回憶已有知識、演示實驗、敘述現象、出示練習題等，用準確、清晰、簡明的語言提出問題，充分發揮和調動學生的主觀能動作用，達到“一石激起千層浪”的目的。
（2）啟發學生思維，給學生創造新的創新機遇的功能。教師要根據教材的實際和學生的認知能力，預測學生學習新知識時可能產生的認知障礙，通過巧妙設疑，突破難點和關鍵。問題是思維的核心。只有提出了有一定深度的問題，才能引發學生的積極思維，才能培養學生的創新能力。
（3）梳理學生思維，幫助學生形成正確的認知結構。如在學習了“牛頓第一運動定律”和“慣性”后，學生由于頭腦中早已有了與亞里士多德“力是維持物體運動的原因”的理論類似的觀念，不能正確運用“牛頓第一運動定律”去解釋原來已處于運動狀態的物體在不受力的作用后的運動情況，教師可以設計這樣一問：“你坐在向前勻速直線運動的汽車里，將手中的鑰匙豎直向上拋出，當鑰匙落下時，是落在手里，還是落在后面？為什么？”引導學生克服“鑰匙拋出后，雖然在豎直方向上做先上后下的運動，但水平方向上它還將保持拋出時鑰匙隨汽車一起做勻速直線運動的狀態”這一認識難點。
二、如何設計提問
鑒于提問的上述功能，我們應該在備課中按照如下的方式設計問題。
（1）趣味性。思維從對問題的興趣開始。皮亞杰曾說過：“所有智力方面的工作，都要依賴于興趣。”把興趣因素引入初中物理教學，無疑給其改革帶來勃勃生機，最成功的學習者是那些既有天賦、又有極大學習動力的人。對于學生來講，只有他感興趣的東西才會使其產生學習的欲望和動力。而富有藝術的提問，是激發學生學習興趣的有效手段。第斯多惠指出：“教學的藝術，不在于傳授本領，而在于激勵、喚醒、鼓舞。”提問激起的強烈興趣，使學生的求知欲達到亢奮狀態。所以，提問設計要富有情趣、意味和吸引力，以引起學生的好奇心，激發他們的求知欲望，促使學生在生疑、解疑過程中愉快地獲得新的知識和能力，體會到思考的成功歡樂與滿足。物理教學中，一系列與日常生活有關的物理問題能對學生的大腦產生強烈的撞擊，學生的思想火花被迅速地激活起來，并產生強烈的興趣。
（2）啟發性。啟發性是設問最直接的目的，如果問題設計能讓學生觸類旁通，那么這個問題的啟發性就強，有啟發性的問題就是讓學生不斷地生成問題，活躍思維……教師提出第一個問題，學生回答后，立刻生成第二個問題，這就要求問題設計既有一定的思維空間，又有很好的誘導性，這樣才能拓寬學生的思路，不斷激發他們的積極性，主動性和創造性。
（3）探究性。在物理教學中，教師應有效利用提問的方式，讓學生去發現，思考，探究，逐步培養其問題意識。例如，用“一定一動”滑輪組提升重物效果好，還是“二定二動”滑輪組提升重物效果好？學生回答是“二定二動”效果好，因為它能更省力。接著老師問：既然用“二定二動”的滑輪組好，為什么人們還要用“一定一動”的滑輪組？學生討論后回答：“一定一動”比“二定二動”省距離。接著老師再問：它們的做功情況如何？哪個機械的效率更高？通過實驗探究，得到結論：在提升相同重物的情況下，“一定一動”的比“二定二動”的機械效率更高。在此基礎上，老師進一步問：是不是越簡單的機械其機械效率就越高呢？某一機械，它的機械效率是不是一個定值呢？通過進一步的探究發現，用同一機械來提升不同的重物時，它的機械效率是不同的；提升的重物越重，其機械效率就越高。一連串的問題和實驗結果，大大背離了學生原先的判斷，強化了學生思維的探索性、研究性和創造性。
一、忽視條件變化對物理量的影響引起的錯誤
例1工人利用如圖1所示的滑輪組將重400 N的物體向上勻速提起2 m，所用拉力為250 N，滑輪組的機械效率是多少？ 若用此滑輪組將重900 N的物體豎直向上勻速提升2 m，拉力在這一過程中所做的功是多少？（不計繩重和摩擦的力）
小明的解題過程是：
解：W有=Gh=400 N×2 m=800 J
W總=FS=250 N×2 m×2=1000 J
η= W有/W總=800 J/1000 J=0.8=80%
W有[KG-*2]′=G·h=900 N×2 m=1800 J
W總[KG-*2]′= W有[KG-*2]′/η=1800 J/80%=2250 J
答：滑輪組的機械效率是80%，拉力在這一過程中所做的功是2250 J.
上述解答是否有錯誤？如有錯誤，指出錯誤的原因，并對錯誤加以訂正.
解析：本題忽視了機械效率與物重的關系，在其他條件一定時，物重越重，機械效率越大，而小明在解題過程中認為機械效率是一個定值，導致錯誤，這也是平時作業中學生經常遇到的問題.正確的解法為：
G動=2F-G物=2×250 N-400 N=100 N，
F′ =（G物[KG-*2]′+G動）/2=（900 N+100 N）/2=500 N，
W總[KG-*2]′=F′·S=500 N×2 m×2=2000 J.
二、忽視圖象條件引起的錯誤
例2小華同學查閱課外資料時，獲得一幅“220 V，40 W”白熾燈泡電流和電壓的關系圖象，如圖2所示.從圖象上能推知，白熾燈泡在不同電壓下的實際電阻值.小華想：若將兩只相同的這種燈泡串聯在220 V的電源上，兩只燈泡實際消耗的總電功率會是多少呢？小華與小明同學交流了這一想法.
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[TS）]
小明給出以下解答：
一只燈泡的電阻R=U2額P額
=220 V×220 V40 W=1210 Ω
兩只燈泡串聯接在220 V的電源上，消耗的總電功率為：
P總=U22R
=220 V×220 V
2×1210 Ω
=20 W
你認為小明同學的解答是否正確？若不正確，請你說明不正確的原因，并給出正確的解答.
分析與解答：小明解題時忽視了燈泡的電流與電壓的關系圖象，作出燈泡的電阻是一個的判斷，而從圖象中可以發現燈泡的電阻隨溫度的變化而變化，導致解題錯誤.答案為：
小明同學的解答不正確，
燈泡的電阻是隨溫度的變化而變化的，
每只燈泡兩端的實際電壓是110 V
由圖象分析可知，
110 V電壓下工作，通過燈泡的實際電流為0.155 A （0.153～0.158 A）
，每只燈泡的實際功率P=UI=110×0.155 A = 17.05 W （16.8 W-17.4 W），
P總=2P=2×17.05 W = 34.1 W （33.6 W-34.8 W）
三、張冠李戴引起的錯誤
例3如圖3所示，“6 V，3 W”的小燈泡L與額定功率為10 W的電阻器R串聯，電源電壓大小為10 V，且保持不變，閉合電鍵S后，電流表、電壓表示數分別為0.2 A和2.4 V，不考慮電阻器和小燈泡電阻隨溫度的變化，求：（1）電阻器R的阻值.
（2）整個電路消耗的實際功率.
王剛同學的求解如下：
（1）根據歐姆定律，電阻器的電阻
R=UI =2.4 V0.2 A
=12 Ω.
（2）因為整個電路只有小燈泡L和電阻器R兩個用電器，所以整個電路消耗的電功率：
P=3 W+10 W=13 W.請你指出王剛同學求解過程中存在的錯誤，并給出正確的解答來.
分析與解答：用歐姆定律時，電壓U、電流I應針對同一導體R，在（1）問的解答中，王剛張冠李戴錯把燈泡兩端的電壓當作電阻的電壓，所以計算出的應是燈泡的電阻而非電阻器的阻值.（2）問中王剛同學計算實際功率時卻使用了額定功率，當燈泡兩端的電壓為2.4 V時，燈泡消耗的功率小于額定功率，電阻器的實際功率與額定功率也不相同.
正解：（1）
UR=U-UL=10 V-2.4 V=7.6 V，
R=UI=7.6 Ω0.2 A=38 Ω
（2）整個電路消耗的實際功率為
【關鍵詞】 動滑輪 滑輪組 一題多變 一題多問 創新思維
【中圖分類號】 G421 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1006-5962(2012)05(a)-0064-01
1 一題多變,培養學生的思維變通能力
分析近幾年遂寧市的中考物理試題,很多省力滑輪(組)類問題都有似曾相識的感覺。這就要求我們要深入探究習題的內涵和外延,引導學生對新情景中出現的問題進行探討,應多問幾個為什么？假設題設條件變了又該怎么辦？充分發揮例題以點帶面的功能,從而激發學生主動思維的積極性,拓展學生思維變通能力。下面以動滑輪組做功為例來闡述:
例1:用如圖1所示的動滑輪提升重物A。如果繩子自由端的拉力為F,移動的距離為S,移動的速度為VF;重物的重力為G,提升的高度為h,提升的速度為VA,則:
解析:理想情況下(注:后文所提及的“理想情況”均指“不計繩重及摩擦,且不計動滑輪重”):
F=;
變式1:在如圖2所示的滑輪組中,各物理量的關系將如何改變呢？
解析:圖2與圖1相比,相同點都是利用動滑輪在豎直方向上提升重物;不同點是各力的作用點發生變化。解答時須認清其實質,此題中,繩子自由端掛的是重物,而轉軸處施加外力F。根據“動滑輪能省一半力,但要多費一倍的距離”可知:理想情況下:
因為 所以(此時費力了)
因為 所以(此時省距了)
因為 所以
變式2:在如圖3所示的動滑輪中,各物理量的關系又將如何變化呢?
解析:圖3與圖2相比,相同點利用的都是動滑輪,且F的作用點都在轉軸處;不同點是圖2利用動滑輪在豎直方向上提升重物,克服的是重物的重力做功,而圖3利用動滑輪在水平方向上拉物體,克服的是摩擦力做功,不再與重力有關,設A所受摩擦力為,則理想情況下:
因為 所以(此時費力了)
因為 所以(此時省距了)
因為 所以
規律總結:動滑輪這種“省力機械”,不是在任何情況下都能省一半力,有時反而費力。“省一半力”的適用條件是指:外力F作用在繩子自由端。如果自由端所用力為F,轉軸處所受力為G(),則(此時省力);反之,如果繩子自由端所受力為G(),轉軸處所用力為F,則F=2G()(此時費力)。為什么會有如此相反的結論呢？原因是繩子自由端所用力的力臂是轉軸處所用力的力臂的2倍,根據杠桿平衡條件,自由端的力當然要小于轉軸處的力了。也就是說,如果自由端是外力F,則省一半力;如果外力F在轉軸處,當然就費一倍力了。如此看來,只要認清了動滑輪的實質,利用杠桿原理,就不難處理類似問題了。至于各作用點移動距離的關系,結合功能原理(任何機械都不省功),也容易得出正確的結論。對于非理想情況下各作用點移動距離、速度的關系與理想情況相同,則不會因為要克服繩子與滑輪間的摩擦而改變。
2 一題多問,訓練思維的連續性
一題多問,就是將題目所涉及的物理知識點盡可能多地挖掘出來生成問題,且設計不同層次的問題來誘發學生的積極思維,可有效促進學生思維的連續性。下面以滑輪組做功為例來闡述:
例2:用如圖5所示的滑輪組提升重1000N的物體,10s內繩子自由端被拉下16m,已知滑輪組做的額外功是800J,若繩重和摩擦不計,則可設計如下的一系列問題,來誘導學生的思維:
一問:重物上升的速度？
解一:
因為 所以
二問:動滑輪自身的重力?
解二:因為 所以
三問:滑輪組的機械效率？
