初三物理功和机械能关于滑轮组的问题及答案
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4)机械效率
用动滑轮提升重物为例
有用功：为了达到目的，无论采用哪种办法，都必须做的功.相当于直接用手做的功.W有=Gh.
额外功：并非人们需要但由于采用某种机械又不得不做的功.如克服动滑轮重及摩擦所做的功.W额外=G动h+f摩S.
总功：人通过机械做的功.人通过机械做功过程中，完成了有用功的同时，也完成了额外功，所以人通过机械做的功叫做总功.W总=FS=W有用+W额外.
机械效率：有用功跟总功的比值.，在实际状态下，额外功不可避免，有用功总小于总功，所以η＜1.
(5)提高机械效率的方法
由，可知W有用一定，W额外越小，η越大；W额外一定，货物越重，W有用越大，η越大，即充分发挥了机械效能.
(6)功率(概念、意义、公式及单位参阅知识网络部分)
功率和效率是两个完全不同的物理量，又没有直接关系，不能混淆.
(7)机械能
一个物体能够做功，我们就说它具有能量.
能量是一个总概念，它含有多种形式，如机械能、内能、电能、原子能等.机械能是能量中最基本的一种形式，是学习其它形式能量的基础.
动能和势能统称为机械能.只说动能或势能也是机械能.在数量上，一个物体的机械能等于它的动能和势能之和.
一个物体能够做功，我们就说它具有能量，可见具有能量的物体不一定正在做功.所以像高山上稳稳的大石头、天棚上的吊灯，相对地面都具有机械能.当条件具备时，它们就可以做功.如石头滚下来，吊灯掉下来.
记住动能、重力势能、弹性势能的决定因素(参阅知识网络部分)，才能准确分析动能和势能的变化及转化.
人造地球卫星绕地球飞行时，是靠惯性运动的，轨迹是椭圆形，速度和高度都是变化的.当它从远地点飞向近地点时，相当于物体从高处向低处落，重力势能转化为动能；当它从近地点飞向远地点时，相当于物体从低处向高处抛，动能转化为重力势能.
2.实验技能
本单元重点实验为测定滑轮组的机械效率.
实验过程中，一定要匀速拉动弹簧秤，这样拉力的大小才是一定的，测拉力大小时，一定要边拉边读，这样拉力F中才含有摩擦因素.若静止时读，拉力F中没有摩擦因素，F偏小，使总功偏小，机械效率偏大.
通过实验可知，η甲＞η乙.
可归纳得出：滑轮组越复杂，越省力，因为它承担物重的绳子段数多；但滑轮组越复杂，机械效率越低，因为动滑轮个数多(同样规格滑轮)，做相同有用功时，额外功较多.
二、典型例题
例1.用动力臂与阻力之比为5：1的杠杆，在2S内将质量为20kg的物体匀速抬高0.1M，动力作用点下降____m，不计摩擦和杠杆重，动力做的功是____J，动力的功率是____W.
分析：假设杠杆原来处于水平位置，物体被抬高后如图，根据三角形相似对应边成比例，，S=5h=5×0.1m=0.5m.因不计摩擦和杠杆重，此杠杆为理想状态，W总=W有=Gh=mgh=20kg×10N/kg×0.1m=20J.动力的功率.
答案：0.5 20 10
例2.一个滑轮组由3段绳吊着重240N的物体，用100N的力在5S内将重物匀速提升1m高.则拉力做功的功率是____W，滑轮组的机械效率是____.
分析：由于由3段绳吊着物体，所以S=3h=3×1m=3m.拉力做功的功率即为总功率，W总=FS=100N×3m=300J. ；W有用=Gh=240N×1m=240J，
本题注意区分功率和效率在意义上的不同.
答案：60 80%
例3.利用滑轮组提升重物G，若动滑轮自重为G.拉力为F，重物提升高度h，拉力移动距离S，不计摩擦和绳重，则此滑轮组机械效率可表示为( )
A. B. C. D.
分析：求η时，首先想到，但不知滑轮组由几段绳吊着物体，既不知道的比值，又不知道F与(G+G0)的关系，所以用此办法不能确定答案.又因
答案：C.
例4.如图，物体重200N，在水平地面上移动时受到摩擦力30N，用水平力F向右拉动时，G恰好做匀速运动，求当物体移动80cm时，力F做的功是____J.
分析：此装置为动滑轮反用，但规律还是不变的，只是物理量的数量关系与正常使用时相反，用起来不习惯，不妨把图竖起来看(F方向向下).F与G没有直接关系，F克服的是摩擦力f，F可以看成由两段绳吊着，，即F=2f=2×30N=60N.摩擦力移动的距离(即物体移动的距离)S是F移动距离h的2倍，即.则拉力做的功W=Fh=60N×0.4m=24J.
答案：24
例5.用如图所示的滑轮组提起重物(不计摩擦和绳重).
(1)当物重是180N时，滑轮组的机械效率为60%，则拉力F为多少N？
(2)当被提升的重物为240N，上升高度为3m时，绳端拉力所做的功是多少J？
分析：由于滑轮组由3段绳子吊着物体，则S=3h，由，很容易求出F.
在第(2)问中物重变为240N，可见滑轮组的机械效率提高了，这是本题的关键问题，若求拉力做的功，首先要求拉力的大小，求拉力大小，要根据第(1)问情况求出动滑轮重.
解：(1)∵有3段绳吊着物体，
∴S=3h
由得
设动滑轮重为G0
∵
∴G0=3F1-G1=3×100N-180N=120N
(2)S2=3h2=3×3m=9m
W2=F2S2=120N×9m=1080J
答：(1)拉力为100N；(2)拉力所做的功是1080J.
说明：在不计摩擦和绳重的情况下，若能求出W额外和h，可由W额外=G0h求出动滑轮重，可见本题不适合用此方法.
用动滑轮提升重物为例
有用功：为了达到目的，无论采用哪种办法，都必须做的功.相当于直接用手做的功.W有=Gh.
额外功：并非人们需要但由于采用某种机械又不得不做的功.如克服动滑轮重及摩擦所做的功.W额外=G动h+f摩S.
总功：人通过机械做的功.人通过机械做功过程中，完成了有用功的同时，也完成了额外功，所以人通过机械做的功叫做总功.W总=FS=W有用+W额外.
机械效率：有用功跟总功的比值.，在实际状态下，额外功不可避免，有用功总小于总功，所以η＜1.
(5)提高机械效率的方法
由，可知W有用一定，W额外越小，η越大；W额外一定，货物越重，W有用越大，η越大，即充分发挥了机械效能.
(6)功率(概念、意义、公式及单位参阅知识网络部分)
功率和效率是两个完全不同的物理量，又没有直接关系，不能混淆.
(7)机械能
一个物体能够做功，我们就说它具有能量.
能量是一个总概念，它含有多种形式，如机械能、内能、电能、原子能等.机械能是能量中最基本的一种形式，是学习其它形式能量的基础.
动能和势能统称为机械能.只说动能或势能也是机械能.在数量上，一个物体的机械能等于它的动能和势能之和.
一个物体能够做功，我们就说它具有能量，可见具有能量的物体不一定正在做功.所以像高山上稳稳的大石头、天棚上的吊灯，相对地面都具有机械能.当条件具备时，它们就可以做功.如石头滚下来，吊灯掉下来.
记住动能、重力势能、弹性势能的决定因素(参阅知识网络部分)，才能准确分析动能和势能的变化及转化.
人造地球卫星绕地球飞行时，是靠惯性运动的，轨迹是椭圆形，速度和高度都是变化的.当它从远地点飞向近地点时，相当于物体从高处向低处落，重力势能转化为动能；当它从近地点飞向远地点时，相当于物体从低处向高处抛，动能转化为重力势能.
2.实验技能
本单元重点实验为测定滑轮组的机械效率.
实验过程中，一定要匀速拉动弹簧秤，这样拉力的大小才是一定的，测拉力大小时，一定要边拉边读，这样拉力F中才含有摩擦因素.若静止时读，拉力F中没有摩擦因素，F偏小，使总功偏小，机械效率偏大.
通过实验可知，η甲＞η乙.
可归纳得出：滑轮组越复杂，越省力，因为它承担物重的绳子段数多；但滑轮组越复杂，机械效率越低，因为动滑轮个数多(同样规格滑轮)，做相同有用功时，额外功较多.
二、典型例题
例1.用动力臂与阻力之比为5：1的杠杆，在2S内将质量为20kg的物体匀速抬高0.1M，动力作用点下降____m，不计摩擦和杠杆重，动力做的功是____J，动力的功率是____W.
分析：假设杠杆原来处于水平位置，物体被抬高后如图，根据三角形相似对应边成比例，，S=5h=5×0.1m=0.5m.因不计摩擦和杠杆重，此杠杆为理想状态，W总=W有=Gh=mgh=20kg×10N/kg×0.1m=20J.动力的功率.
答案：0.5 20 10
例2.一个滑轮组由3段绳吊着重240N的物体，用100N的力在5S内将重物匀速提升1m高.则拉力做功的功率是____W，滑轮组的机械效率是____.
分析：由于由3段绳吊着物体，所以S=3h=3×1m=3m.拉力做功的功率即为总功率，W总=FS=100N×3m=300J. ；W有用=Gh=240N×1m=240J，
本题注意区分功率和效率在意义上的不同.
答案：60 80%
例3.利用滑轮组提升重物G，若动滑轮自重为G.拉力为F，重物提升高度h，拉力移动距离S，不计摩擦和绳重，则此滑轮组机械效率可表示为( )
A. B. C. D.
分析：求η时，首先想到，但不知滑轮组由几段绳吊着物体，既不知道的比值，又不知道F与(G+G0)的关系，所以用此办法不能确定答案.又因
答案：C.
例4.如图，物体重200N，在水平地面上移动时受到摩擦力30N，用水平力F向右拉动时，G恰好做匀速运动，求当物体移动80cm时，力F做的功是____J.
分析：此装置为动滑轮反用，但规律还是不变的，只是物理量的数量关系与正常使用时相反，用起来不习惯，不妨把图竖起来看(F方向向下).F与G没有直接关系，F克服的是摩擦力f，F可以看成由两段绳吊着，，即F=2f=2×30N=60N.摩擦力移动的距离(即物体移动的距离)S是F移动距离h的2倍，即.则拉力做的功W=Fh=60N×0.4m=24J.
答案：24
例5.用如图所示的滑轮组提起重物(不计摩擦和绳重).
(1)当物重是180N时，滑轮组的机械效率为60%，则拉力F为多少N？
(2)当被提升的重物为240N，上升高度为3m时，绳端拉力所做的功是多少J？
分析：由于滑轮组由3段绳子吊着物体，则S=3h，由，很容易求出F.
在第(2)问中物重变为240N，可见滑轮组的机械效率提高了，这是本题的关键问题，若求拉力做的功，首先要求拉力的大小，求拉力大小，要根据第(1)问情况求出动滑轮重.
解：(1)∵有3段绳吊着物体，
∴S=3h
由得
设动滑轮重为G0
∵
∴G0=3F1-G1=3×100N-180N=120N
(2)S2=3h2=3×3m=9m
W2=F2S2=120N×9m=1080J
答：(1)拉力为100N；(2)拉力所做的功是1080J.
说明：在不计摩擦和绳重的情况下，若能求出W额外和h，可由W额外=G0h求出动滑轮重，可见本题不适合用此方法.
参考资料： http://news.tenglong.net/sxzn/zkfx_xkfxlh_view_254.html
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