题目
质量为4t的旅行车陷入沼泽地，并且发动机出现了故障。如图所示，在小汽车的牵引下，用滑轮组把旅游车拉出沼泽地。旅游车的运动可看成速度ｖ＝0.5m/s的匀速直线运动，所受阻力ｆ＝2×104N，移动的距离ｓ＝4m。在最省力的情况下，小汽车提供的拉力F＝0.5×104N。（滑轮、绳所受重力不计）
（1）在图中画出最省力的绕绳方法。
（2）滑轮组对旅游车所做的有用功。
（3）小汽车匀速运动的速度。
（4）滑轮组的机械效率。 |
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题型：计算题难度：中档来源：专项题
所属题型：计算题
试题难度系数：中档
答案
解：
（1） |
（2）W=F阻×S=2×104N×4m=8×104J；
（3）V'=5V=5×0.5=2.5m/s；
（4）η=F阻S/F拉×5S=80% 。 |
考点梳理
初中二年级物理试题“质量为4t的旅行车陷入沼泽地，并且发动机出现了故障。如图所示，”旨在考查同学们对
滑轮（组）的机械效率、
有用功和额外功、
速度的计算、
滑轮组的设计与组装、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
此练习题为精华试题，现在没时间做？添加到收藏夹，以后再看。
根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初二物理。
- 滑轮（组）的机械效率
- 有用功和额外功
- 速度的计算
- 滑轮组的设计与组装
考点名称：滑轮（组）的机械效率
滑轮组的机械效率：
测量滑轮组的机械效率:
①器材：弹簧测力计、刻度尺、滑轮组
②原理：
③步骤：先用弹簧测力计测出物体的重力G，再按要求组装滑轮组，用弹簧测力计提起绳端匀速上升，测出作用于绳端的作用力F，确定重物和绳自由端的始、末位置，用刻度尺测出物体上升的距离h和绳子末端移动的距离s，再用公式求出滑轮组的机械效率η ;
④注意事项：一是要用弹簧测力计提起绳端匀速上升，二是要让绳端竖直上升。
提高滑轮组机械效率的方法:
1.影响滑轮组机械效率的因素
滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率：
若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为
讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高;而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。
2.提高滑轮组机械效率的方法
(1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。
(2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。
(3)换用最简单的机械。
滑轮组机械效率有关因素：
1、被提物体的重量，G越大，机械效率越高。
2、滑轮自重，滑轮组如果越多，虽然省力但是无用功多，机械效率越小。
3、绳与滑轮之间的摩擦。
无关因素：1、绕线方式，2、物体被提高的距离，3、提物体的速度。
考点名称：有用功和额外功
有用功：物理学中的一种概念，是人们做的功中对人们有用的一部分，人们需要的有价值的功。做功中，有用功越大越好。
额外功：在物理学中，额外功与有用功是对立的，指其他无实用价值而又不得不做的功，叫额外功。
有用功和额外功的比较
有用功和额外功的区别
1、有用功是相对于总功来说的......
2、从做功的意义上来讲，就是人因需要而做的功叫做有用功，额外功是指人们在做功时，并不需要做，但是为了达到目的而不得不做的功.例如，人想要提水上楼，人对水做的功就是为了满足需要而做的，其大小等于水重乘以提升的高度。人在提水时，必须有盛水的容器，如水桶等，人在提升水的同时，也对容器做了功，而人对容器所做功并不是目的，但是又不得不做，因为没有容器，水是无法提升的，所以，人对容器所做的功是额外功，其大小等于 。
3、常见的额外功有：使用滑轮组时，克服轮与轴之间摩擦所做的功，还有克服滑轮的自重所做的功等。
4、克服摩擦所做的功并不一定都是额外功。
有用功和额外功计算公式归纳
考点名称：速度的计算
速度的计算公式：
公式v=s/t
速度是描述质点运动快慢和方向的物理量，等于位移和发生此位移所用时间的比值。[2]在匀速直线运动中，物体在单位时间内通过的路程叫做速度。
v：速度矢量，单位：m/s
s：位移矢量，单位：m
t：时间，单位：s
速度单位：
速度在国际单位制的最基本单位是米每秒 ，国际符号是m/s，中文符号是米/秒。[3]
常用单位：千米/时，国际符号是km/h。
单位换算：1 m/s=3.6 km/h
有关计算速度的试题：
1. 摩托车用90km/h的平均速度追赶在它前面120km的卡车。追了270km才赶上，求卡车的平均速度。
2. 一列车长160m，匀速通过一条长200m的隧道用了0.01h。若该列车以同样的速度通过一座长1040m的铁路桥要多长时间?
3. 在一次爆破中用一条96cm长的导火线来使炸药爆炸。导火线燃烧的速度是0.8cm/s。在点火者点燃导火线后，以5m/s的速度跑开。他能不能在爆炸前跑到距爆炸点500m远的安全区?
4. 小军乘坐一辆汽车行驶在限速为50km/h的公路上。他利用手表测得汽车每隔4s就驶过路边一根相距50m的电线杆。问：小军乘坐的这辆汽车是否超速?
5. 一列火车以54km/h的速度通过一座桥用了1.5min。已知火车长150m。桥长为多少?
6. A、B两地相距300m，甲、乙两人分别从两地骑自行车同时出发相向而行。他们的速度分别为V甲 = 6m/s、V乙 = 4m/s，假如有一只猎狗不知疲倦的以V = 8m/s的速度奔跑在甲、乙之间。问：在甲、乙两人出发至相遇时，猎狗跑了多少路程?
7.子弹在离人17m处以680m/s的速度离开枪口,若声音在空气中的速度为340m/s,当人听到枪声时,子弹己前进了多少?
8.飞机速度是声速的1.5倍，飞行高度为2720m,,当你听到飞机的轰鸣声时,抬头观看飞机已飞到你前方多远的地方?
9.一门反坦克炮瞄准一辆坦克,开炮后经过0.6s看到炮弹在坦克上爆炸,经过2.1s听到爆炸的声音,求:(1)大炮距坦克多远?(2)炮弹的飞行速度多大?
10.甲同学把耳朵贴在长铁管的某一端,乙同学在长铁管的另一端敲一下这根铁管,甲同学先后听到两次响声,其时间差0.7s,试计算铁管有多长(声音在铁中速度为5100m/s,空气的速度为340m/s)?
11.在一次爆破中,用一根长1m的导火线引爆炸药,导火线以0.5cm/s的速度燃烧,点火者点着导火线后以4m/s的速度跑开,他能否在爆炸前跑到离爆炸地点600m的安全地区?
12.一名同学骑自行车从家路过书店到学校上学，家到书店的路程为1800m，书店到学校的路程位3600m.当他从家出发到书店用时5min，在书店等同学用了1min，然后二人一起再经过了12min到达学校.求：(1)骑车从家到达书店这段路程中的平均速度是多少?(2)这位同学从家里出发到学校的全过程中的平均速度是多大?
考点名称：滑轮组的设计与组装
滑轮组的制作：
滑轮组的设计和组装，是学习简单机械的一个难点，也是课本知识在实际生活中的一个重要应用。在遇到这样的题时，有的同学找不到解题的突破口，不知如何按要求去设计滑轮组。在学习中如何突破这一难点呢？关键是同学们要掌握一种解这类问题的有效方法，下面就和同学们谈谈如何按要求设计组装滑轮组。
一. 滑轮组绳子的绕法
在按要求给滑轮组绕绳子时，同学们可按以下几个步骤进行。
第一步：确定绕过动滑轮的绳子的根数。首先根据题目中的条件，如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动，计算出承担物重所需绳子段数 ，如果算出的绳子段数不是整数，一律进一位。例如：所得结果为n=3.4时，我们应选择绳子的根数为4。
第二步：确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，开始绕绳子；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，开始绕绳子。
二. 滑轮组的设计
按要求设计滑轮组是滑轮组学习内容的较高层次的要求，具体的设计方法可按如下步骤进行。
第一步：确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n，其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同，然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数 ；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数 。
第二步：确定定滑轮的个数。一般情况下，定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为 ；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为 。当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为 ；方向向上时，定滑轮的个数为 。
综上所述，滑轮组的设计方法可归纳为：奇动偶定、一动配一定、奇数变向加一定、偶数同向减一定。
例2. 一根绳子只能承受1200N的拉力，要使它提起4200N的重物。
（1）要求人站在地面上把物体提起，应利用怎样的滑轮组？画出滑轮组的绕绳方法。
（2）要求使用的滑轮个数最少，应怎样组装滑轮组？画出滑轮组的绕绳方法。
解析：被提升的物体重力为G=4200N，绳子承受的最大拉力为F=1200N，所以可得承担重物的绳子的根数 ，由此可知绳子的根数为4，4为偶数，所以绳子的固定端应拴在定滑轮上，则可判断动滑轮的个数为2。
滑轮组组装的问题：
关于滑轮组组装问题虽考的不多，但学生在学习的过程中却是个难点，大部学生遇到此类题总要浪费大量的时间。为此，本人提供一种简洁的方法。
首先：确定绳子段数。根据题意确定绳子段数时要分两种情况而定。
