知识点1：用滑车架竖直提高物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
(1)有用功W有用=Gh
(2)总功W总=Fs
(3)额外功W额外=W总—W有用
(4)s=nh
其中h是重物G被提高的高度，s是动力F联通的距离，n是动滑轮上的绳子段数。
(5)滑车架机械效率的求解
用滑车架提高物体时，有用功和总功的比值.称为滑车架机械效率。
滑车架机械效率公式：
η＝(W有用/W总)×100％
η＝(W有用/W总)×100％=(G/nF)×100％
知识点2：用滑车架水平带动物体有用功、额外功和总功以及机械效率的求法
(1)有用功W有用=fs2
(2)总功W总=Fs1
(3)额外功W额外=W总—W有用
(4)s1=ns2
其中s1是动力F联通的距离，s2是重物水平联通的距离，f是物体匀速运动遭到的阻力，n是动滑轮上的绳子段数。
(5)滑车架机械效率的求解
用滑车架水平带动物体时，有用功和总功的比值.称为滑车架机械效率。
滑车架机械效率公式：
η＝(W有用/W总)×100％
η＝(W有用/W总)×100％=(fs2/Fs1)×100％
知识点3：探究滑车架的机械效率实验
(1)原理：η=W有/W总
(2)应测数学量：钩码重力G、钩码提高的高度h、拉力F、绳的自由端联通的距离S
(3)器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
(4)注意：必须匀速带动弹簧测力计使钩码下降，目的是保证测力计示数大小不变。
(5)推论：影响滑车架机械效率高低的主要诱因有：
1)动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
2)提高重物越重，做的有用功相对就多。
3)磨擦滑轮组机械效率的影响因素，若各类磨擦越大做的额外功就多。
【例题1】(2020重庆涪陵)如图所示，重为2N的物体A置于水平桌面上，重为5N的物体B挂在动滑轮下，每位滑轮重为1N(不计绳重和磨擦)，B正好可以匀速下滑。现对A施加水平向左的拉力使B上升，当B以0.3m/s的速率匀速上升时，拉力大小为F。下述说法正确的是()
A.B匀速下滑时，物体A遭到3N的摩檫力
B.拉力F的大小为4N
C.拉力F的功率为3.6W
D.B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功2.4J
【答案】BC
【解析】A．由图通过动滑轮绳子段数n=3，不计绳重及磨擦时，B拉A的力
FA=(GB+G动)=×(5N+1N)=2N
B匀速下滑，物体A匀速往右运动时，受往右的拉力FA和向左的磨擦力作用，则
f=FA=2N
故A错误；
B．当使物体B以0.3m/s的速率上升时，物体A匀速向左运动，受往右的拉力FA、摩擦力和向左的拉力F作用，因为物体A的压力和接触面没有改变，则磨擦力大小不变，所以
F=FA+f=2N+2N=4N
故B正确；
C．绳子自由端联通的速率为vA=3vB=3×0.3m/s=0.9m/s
所以拉力F的功率
P==FvA=4N×0.9m/s=3.6W
故C正确；
D．B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功
WF=Fs=F×3h=4N×3×0.6m=7.2J
故D错误。
【对点练习】如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提高2m，共用了10秒，若在此过程中(忽视绳重和磨擦)，下述说法正确的是()
A．绳子自由端联通的距离是6mB．动滑轮的重是10N
C．工人做功的功率是80WD．滑车架的机械效率是80％
【答案】D
【解析】(1)动滑轮上的绳子段数n=2，所以绳子自由端联通的距离是s=nh=2×2m=4m；
(2)需考虑G动，忽视绳重和磨擦F=(G+G动)/n
250N=(400N+G动)/2解得：G动=100N
(3)有用功：W有=Gh=400N×2m=800J
拉力F所做的总功：W总=Fs=250N×4m=1000J
η＝(W有用/W总)×100％=G/nF=400N/(2×250N)=80%
(4)P总=W总/t=1000J/10s=100W
【例题2】(2020山东济南)用如图所示滑车架在10s内将重为300N的物体匀速提高1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为，有用功为，滑车架的机械效率为。
【答案】(1)36(2)300(3)83.3%
【解析】(1)由图可知，承当重物的绳子段数n=3，所以绳子自由端通过距离
s=3×1m=3m
总功W总=Fs=120N×3m=360J
拉力做功的功率
P==36W
(2)有用功为W有=Gh=300N×1m=300J
(3)滑车架机械效率为
η==83.3%
【对点练习】如图所示，在不计绳重和磨擦的情况下，用滑轮在10s内将重为40N的物体匀速提高2m，已知拉力F为25N，则在这个过程中拉力做的功是J，滑车架的机械效率是，若匀速提高重为80N的物体，则这个滑车架的机械效率将(变大/变小/不变)。
【答案】100；80%；变大。
【解析】(1)由图可知，联接动滑轮绳子的股数n=2，
绳子自由端联通的距离s=2h=2×2m=4m；
则在这个过程中拉力做的功：
W总=Fs=25N×4m=100J；
(2)拉力做的有用功：
W有=Gh=40N×2m=80J，
则滑车架的机械效率：
η=W有/W总×100%=80J/100J×100%=80%；
(3)由η=W有/(W有+W额)×100%=Gh/(Gh+G动h)×100%=G/(G+G动)×100%可知，
滑车架的机械效率与动滑轮重和物体重有关，动滑轮重力不变，物体重力变大，机械效率将变大。
【例题3】(2020四川汉中)在九年级数学拓展课上，李博朋友模拟某建筑工地上塔机的工作情境，设置了如图所示的滑车架来提高家装材料，若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提高了10m，(不计绳重和磨擦，g＝10N/kg)。求：
(1)拉力的功率是多少？
(2)提高450N材料时，此滑车架的机械效率是多少？
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑车架的机械效率最大可提升到多少？
【答案】(1)拉力的功率是375W；
(2)提高450N材料时滑轮组机械效率的影响因素，此滑车架的机械效率是60%；
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑车架的机械效率最大可提升到75%。
【分析】(1)由图可知联接动滑轮绳子的股数，按照s＝nh求出绳子自由端联通的距离，之后借助W＝Fs求出拉力做的功，最后按照P＝求出拉力的功率；
(2)由W有用＝Gh可求得有用功，借助η＝可求得机械效率；
(3)由F＝(G+G动)可求得动滑轮的重力，再借助F′＝(G′+G动)可求得最大物重，之后借助η＝＝＝求得此滑车架的最大机械效率。
【解答】(1)由图知，n＝3，
则绳子自由端联通的距离：
s＝nh＝3×10m＝30m，
拉力做的功：
W总＝Fs＝250N×30m＝7500J，
则施加拉力的功率：
P＝＝＝375W；
(2)有用功W有用＝Gh＝450N×10m＝4500J，
机械效率η＝×100%＝×100%＝60%；
(3)由F＝(G+G动)可得，
动滑轮的重力G动＝nF﹣G＝3×250N﹣450N＝300N；
由F＝(G+G动)可得，
最大物重G′＝nF′﹣G动＝3×400N﹣300N＝900N；
此滑车架的最大机械效率η′＝＝＝＝＝75%。
【点评】本题考查了功的公式、功率公式及效率公式的应用等知识，把握相关的公式及变型公式是解题的关键。
来源网路，侵删。
温情提示
