题目
小明同学用如图1所示的滑轮组提土，他用80N的拉力把重力为120N的土从井中匀速提升5m，所花时间是20s．其中拉力做功W随时间t的变化图象如图2．求：
（1）有用功
（2）滑轮组的机械效率
（3）拉力的功率
（4）为了方便把土提上来，在图1中画出滑轮组的绕线．
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所属题型：问答题
试题难度系数：中档
答案
（1）W有=Gh=120N×5m=600J．
（2）把120N的土升高5m，用时20s，由图二知，拉力做功800J．
所以滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=75%．
（3）拉力功率：P===40W．
（4）∵W=Fs，
∴绳子自由端移动的距离：s===10m，
提升物体时绳子的段数：n===2，
所以滑轮组绕法如图．
答：（1）有用功是600J．
（2）滑轮组的机械效率是75%．
（3）拉力的功率是40W．
（4）如上图． |
考点梳理
初中二年级物理试题“小明同学用如图1所示的滑轮组提土，他用80N的拉力把重力为120N的”旨在考查同学们对
功的计算、
功率的计算、
滑轮（组）的机械效率、
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。
- 功的计算
- 功率的计算
- 滑轮（组）的机械效率
- 滑轮组的设计与组装
考点名称：功的计算
功的定义：“功”一词最初是法国数学家贾斯帕-古斯塔夫·科里奥利创造的。物理学中，必须有作用在物体上的力，且物体在这个力的方向上通过一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做功，是指力对距离的累积。国际单位制单位为焦耳(J)。
以下三种情况下力对物体不做功：
(1)靠惯性运动的物体没有力对它做功。例如：某同学踢足球，球离开脚后飞出10m远，足球飞出10m 远的过程中，人做功为零。
(2)物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功。如：一辆汽车停止在路边，一个人用很大的力却没有推动它。推力对汽车不做功。
(3)物体受到力的作用，同时也运动了一段距离，但两者相互垂直，即在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。如手提水桶在水平面上运动一段距离，水桶虽然受到手的提力作用，但是由于手提桶的力的方向始终竖直向上，跟水平地面垂直，所以在水平面上走得再远，手的提力对水桶也没有做功。
功的计算公式：
在物理学中，把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功，功=力*力的方向上移动的距离，公式为(W=Fscosα)(初中阶段，力方向与位移方向的夹角为0，即α=0°，cos0°=1，所以W=Fs)。
国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1N·m。
公式计算时常考注意点：
(1)力与物体移动的距离在方向上必须一致;
(2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体;
(3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。
功的工作原理：
使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于(大于或等于)不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。功的原理是一个普遍结论，对于任何机械都适用，表达式为Fl=Gh，f=G(h/l)。
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：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：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。
