题目
江阴市政府投巨资于民生工程，对背街小巷实施景观改造。施工中，一建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计摩擦及绳重（如下图所示）。若工人在5s内将泥桶匀速提高2m。求：
（1）工人使用滑轮组时做的有用功为____________ J。
（2）工人拉绳子的力为________ N；拉力的功率为____________W。
（3）滑轮组的机械效率为___________________。 |
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题型：填空题难度：中档来源：江苏模拟题
所属题型：填空题
试题难度系数：中档
答案
考点梳理
初中二年级物理试题“江阴市政府投巨资于民生工程，对背街小巷实施景观改造。施工中，”旨在考查同学们对
滑轮（组）的机械效率、
功率的计算、
有用功和额外功、
滑轮（组）中拉力的计算、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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- 滑轮（组）的机械效率
- 功率的计算
- 有用功和额外功
- 滑轮（组）中拉力的计算
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：功率的计算
功率：单位时间里完成的，叫做功率，表示作功快慢程度的物理量，通常用P表示，故功率等于作用力与物体受力点速度的标量积。
功率的计算公式
功率可分为电功率，力的功率等，故计算公式也有所不同。
电功率计算公式：P=W/t =UI;在纯电阻电路中，根据欧姆定律U=IR代入P=UI中还可以得到：P=I²R=(U²)/R
在动力学中：功率计算公式：1.P=W/t(平均功率)2.P=FV;P=Fvcosa(瞬时功率)
因为W=F(f力)×S(s位移)(功的定义式)，所以求功率的公式也可推导出P=F·v：P=W /t=F*S/t=F*V(此公式适用于物体做匀速直线运动)
功率计算公式的应用
例：用杠杆来撬一重为2400 N的大石块，当手在5 s内用300 N的力按杠杆，将杠杆一端压下1.6 m，大石块被举高多少m?人做功的功率为多大?(不计杠杆的重力和摩擦)
思路导航：(1)解答此题的关键是能够想到功的原理，往往有同学会用杠杆原理来解答此题，存在这种错误的同学主要是没有正确理解什么是力臂，题中给出的1.6 m是动力沿动力的方向通过的距离，而不是动力臂，题中要求的大石块被举高的高度恰好就是阻力沿阻力方向通过的距离。人对杠杆做的功即动力对杠杆做的功W1=Fs=300 N×1.6 m=480 J(注意：F和s对应)，根据功的原理，W1=W2。
W2=G物h=2400 N×h. 480 J=2400×h，解得：h=0.2 m。
(2)人做功的功率就是动力做功的功率为96 W。
方法指导：利用杠杆做功时，在杠杆平衡的时候，根据功的原理和杠杆原理。
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：滑轮（组）中拉力的计算
滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成，可以达到既省力又改变力作用方向的目的。使用中，省力多少和绳子的绕法，决定于滑轮组的使用效果。动滑轮被两根绳子承担，即每根绳承担物体和动滑轮。
滑轮有两种：定滑轮和动滑轮 ，组合成为滑轮组。
(1)定滑轮,
定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向.
定滑轮的特点
通过定滑轮来拉钩码并不省力。通过或不通过定滑轮，弹簧秤的读数是一样的。可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便。
定滑轮的原理
定滑轮实质是个等臂杠杆，动力L1、阻力L2臂都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论;
(2)动滑轮
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省1/2力多费1倍距离.
动滑轮的特点
使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离。
动滑轮的原理
动滑轮实质是个动力臂（L1）,为阻力臂（L2）二倍的杠杆;
(3)滑轮组
滑轮组：由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组，既省力又可改变力的方向.
滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一.绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了.
使用滑轮组虽然省了力，但费了距离，动力移动的距离大于重物移动的距离.
滑轮组的用途:
为了既节省又能改变动力的方向，可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。
滑轮组的省力情况：
使用滑轮组时，滑轮组由几段绳子吊着动滑轮，提起物体所用的力就是物重的几分之一。
滑轮组由几股绳子承担物重：
有几股绳与动滑轮相连，承担物重的绳子的股数n 就是几，而重物上升的高度h与绳子自由端移动的距离s的关系是：s=nh。如图：在动、定滑轮之间画一条线，将它们分开，只算在动滑轮上的绳子的股数。
例1如图甲、乙滑轮组装置，所有摩擦不计，分别用F1、F2竖直匀速拉动重物G，已知每个滑轮重力为 G／2，则力F1和F2之比为( )
A．1：1B．3：2C．2：3D．3：4
解析：当考虑动滑轮的重力，不计摩擦时，F=
，由图中滑轮组的绕线方法可知：F1=
。
答案：C
滑轮组省力情况的判断
1．滑轮组竖放：若不考虑动滑轮自重以及绳、轮摩擦，滑轮组用几股绳子吊着物体，提起物体所用的动力就是物重的几分之一，即
；若考虑动滑轮自重，但忽略摩擦，此式变为F拉= 
。用“连动法”，弄清直接与动滑轮连接的绳子的根数n，在图甲中我们以重物和动滑轮为研究对象，n=4，有四根绳子承担动滑轮及重物，所以用力
。同理，分析乙图可知，提起重物及动滑轮的
。
2．滑轮组横放：在不考虑绳、轮摩擦时，滑轮组用几股绳拉着物体做匀速直线运动，拉力大小就是物体所受摩擦力的几分之一，即：
。
例1同一物体沿相同的水平地面被匀速移动，如下图所示，托力分别为F甲、F乙、F丙，不记滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则( )
A．F甲<F乙<F丙
B．F甲>F乙>F丙
C．F甲>F乙=F丙
D．F甲=F乙>F丙
解析：三种情况下物体与地面的摩擦都相等为f，甲是定滑轮，F甲=f，乙是动滑轮，
，丙是滑轮组，
，即
，选B。
例2如图甲所示，物体4在拉力F的作用下做匀速直线运动，弹簧测力计的示数是5N，那么拉力，为_____N，物体A与地面间的摩擦力为_____N。
解析：本题动滑轮的动力施加在转轴上，是一种费力的用法，其实质是动力臂是阻力臂一半的杠杆，要费力，其杠杆示意图如图所示。
答案：10 5
点拨：此题的图可以旋转90。与常见的动滑轮对比。
