发布时间：2023-03-15 15:00:48
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的滑轮组的机械效率样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
一、教材内容分析
本节课的教学目的在于让学生练习组装滑轮组和学会测滑轮组的机械效率。通过测滑轮组的机械效率，加深对机械效率的理解。让学生自己通过探究，进一步了解影响滑轮组的机械效率大小的因素，找出提高滑轮组的机械效率的方法，认识提高滑轮组的机械效率的实际意义，增强合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。
这个实验从组装滑轮组到测出各个物理量，要进行的活动和记录的数据都较多，它对学生的实验操作能力、思维能力的要求都比较高，所以教师要做好充分的课前准备，并在课上充分发挥学生独立实验的能力。
二、教学目标（知识，技能，情感态度、价值观）
知识与技能
1.通过实验加深对机械效率和滑轮组的认识
2.学会测滑轮组的机械效率。
3.了解与机械效率有关的因素。
过程与方法
1.让学生在实践活动中进一步认识进行科学研究的方法。
2.通过参与用实验测滑轮组机械效率的过程，培养学生的实验能力。
3.通过对实验数据的分析与处理，使学生进一步掌握处理实验数据的方法。
4.培养学生从实验中归纳简单的科学规律的能力。
情感、态度和价值观
1.在实验操作过程中培养学生严谨的科学态度。
2.通过实验活动，使学生认识交流与合作的重要性。
三、学习者特征分析
本节探究课是中学物理教学中较难的一节课，所以学生在做实验时大部分不懂得怎样做，应该做什么。所以教师可以先将实验的过程大概地描述一遍。有些同学在操作过程中难免会出现错误，教师要及时地给予纠正，同学们要分工合作。
四、教学策略选择与设计
教学策略：由浅入深，步步引导。整节课始终以学生为主体、教师为主导、实验为主线，多媒体与黑板的应用，与传统的教学方式形成了鲜明的对比。
教学设计：1.通过例题复习上一节的内容；使学生明确实验目的、实验原理、实验器材（教师提供一些辅助器材）。2.学生思考与讨论课文中的三个思考问题并针对问题制定本组的实验计划；然后组装滑轮组并选择实验器材做测滑轮组的机械效率。3.实验完毕，提问学生三个问题，并结合学生的实验数据进行解说，最后使学生掌握测滑轮组的机械效率的方法。4.让同学提出在实验过程中的疑问并全班讨论解答，同时让同学们做二个实验：A同一滑轮组提升不同的重物至同一高度，其机械效率是否一样？B不同的滑轮组提升相同的重物到同一高度，其机械效率是否一样？5.从实验中分析怎样提高滑轮组机械效率和总结；最后布置作业。
五、教学环境及资源准备
教学环境：教室与多媒体。
关键词： 机械效率 典例 剖析 归类
简单机械的机械效率是力学中的重点和难点，也是中考几乎每年必考的一个知识点。人们应用机械的目的是为了省力或省距离，为了充分发挥机械的作用，就要涉及机械的效率问题。不少学生在学了本知识点之后应用公式解题时仍经常出错，只是死套公式，缺乏灵活应用。本文结合教学和学生常见错误，通过例题加以分析，剖析错误产生的原因，进行防错提示，避免陷入误区。
一、常见错误及例题
问题一：概念理解不完整。
这种错误常见于概念辨析题，原因是片面理解概念，缺乏深入认识。
【案例1】下列关于机械效率的说法中，正确的是（）。
A.越省力的机械，机械效率越高
B.做的有用功多，机械效率越高
C.做的总功越少，机械效率越高
D.额外功在总功中占的比例越小，机械效率越高
错解A认为越省力，即人做的总功就越少，机械效率越多。
错解B、C都只从η= 片面分析，未控制另一个变量。
【解析】机械效率的高低是由有用功和总功两个因素共同决定的，机械效率的高低与机械是否省力、是否省距离无关，所以A错；由η= 可知，有用功多额外功也可能多，所以B错；总功少，有用功也可能少，C错；额外功在总功中的比例越小，那么有用功在总功中所占比例就越大，由η= 可知，机械效率就越高，D正确。
【感悟】正确理解机械效率的概念是解题的关键，机械效率表示的是有用功跟总功的比值，与是否受力，做功多少无关，与机械自身（如机械的自重，摩擦）和做功现象（如被提起的重物）有关。
【拓展】有一个滑轮组经过改进后机械效率提高了，把同一个重物提高相同高度，问改进后与改进前对比（）。
A.做的有用功减少了
B.有用功不变，额外功减少了
C.总功不变，有用功增大了
D.总功不变，额外功减少了
问题二：对滑轮组特点理解不完整。
引起原因是对滑轮组认识不清，不能准确判断滑轮组绕线n，或对滑轮组的省力公式F= （G 指动滑轮重量，忽略摩擦）和公式s=nh应用不熟练，从而导致计算W 和W 出错，使η计算错误.
【案例2】如图所示，用同一滑轮组两次提升同一重物时的情景，不计滑轮组及绳间的摩擦，比较两滑轮组机械效率的大小（）。
A.η ＞η B.η =η C.η ＜η D.缺少条件，无法比较
错解A认为甲比乙省力，F = ，F = ，由η= = 知，η ＞η 。错解C认为甲图中n=3，乙图中n=2，由η= = = 知，η ＜η 。
【解析】由η= = = = 知，因G相同，G 也相同，所以η =η ，选B。
【感悟】本题考查了运用观察、比较法分析问题的能力，分别正确算出η 和η 是解题之关键。对同一滑轮组，若提升同样重的物体，无论绳子的绕法如何，机械效率都是相同的。
【拓展】甲、乙两位工人分别用下图所示的A、B两种方式，将同样重的物体提高到高处，滑轮的重力小于沙子的重力，不计摩擦阻力和绳子的重力， 工人用力较小，两人所用的机械效率η η （填“＞”、“=”或“＜”）。
问题三：对滑轮组及所拉物体之方向判断错误。
此类问题在于学生不能正确理解谁做有用功，一律死套公式η= = = 。特别是针对水平放置的滑轮组和滑轮组竖直而被拉物体方向改为水平的题目最易出错或无从下手。
【案例3】：某人站在岸上，利用滑轮组通过拉绳使停泊在水中的船匀速靠岸，如图所示，船重1.02×10 N，船移动时受到水的阻力是船重的0.01倍，船受到滑轮组的拉力始终沿水平方向。此人水平拉绳的力为240N，求该滑轮组的机械效率？
错解：由η= = = = =85
解到此，有些学生会认识到η为百分数，不能大于1。上题中结果明显错误，而束手无策，就认为不会而放弃，缺乏深入思考进而对此种题失去信心。
【解析】动滑轮对船的拉力作的功是有用功，该拉力等于船前进所受的阻力。阻力为船重的0.01倍，即f=0.01G=0.01×1.02×10 N=1.02×10 N，船前进的距离（S ）是绳子自由端前进距离（S）的 ，滑轮组的机械效率为
η= = = = =85%
【感悟】滑轮组可将重物提起，也可拉动物体水平前进，两种情况的原理完全相同，只是力的方向、大小不同，拉起重物时克服重力做功，水平拉物体时克服阻力做功。分析哪个力做的是有用功是解决这类问题的关键。
【拓展】如下图所示，用滑轮组拉着重600N的物体A沿水平方向移动，40s内物体移动了8m，拉力F作的功为1280J。求：
（1）拉力F的大小和拉力的功率；
（2）若动滑轮的重为12N（不计绳重及摩擦），计算滑轮组的机械效率。
问题四：结构固定的同一滑轮组机械效率认为不变。
【案例4】用滑轮组匀速提升重为2×10 N的物体，作用在绳子自由端的拉为625N，拉力所作的功为1.25×10 J，滑轮组的机械效率η=80%，若不计绳重及摩擦，将提升的重物改为重3×10 N的物体，求作用在绳子自由端的拉力。
错解：由η= 得W =ηW =0.8×1.25×10 J=1×10 J
【解析】本题错误在于在解题过程中认为用同一滑轮组提升重力不同的物体时，滑轮组的机械效率是不变的。事实上，同一滑轮组提升较重物体，机械效率较大，其正确解法是：由η= 得，
W =ηW J=0.8×1.25×10 J
由W=Fs得，s= = =20m,h= = =5m。
所以承担总重量绳子的段数n= = =4(段)，
由F = (G +G )得G =nF -G =4×625N-2×10 N=500N。
当改为重3×10 N的物体时，绳子自由端的拉力为F = (G +G )= (3×10 N+500N)=875N。
【感悟】本题之所以易错，关键在于部分学生认为同一机械中额外功不变，机械效率就不变，而忽略了重物变化，有用功和总功随之改变，从而导致机械效率变化。实际上，根据η= = = = 可知，滑轮组机械效率大小与G和G 都有关，G 不变，G变化时，η也是变化的。所以，提高机械效率的方法之一就是尽量减少额外功，采取减轻机械自重（G ）和加油来减小摩擦；另一种方法就是对于G 不变时，尽量让机械满载（即增大G），就能充分发挥机械的作用，即提高机械效率。
【拓展】如图所示，用40N的拉力，使物体G匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%。求：
（1）物体G和动滑轮重各是多少？
（2）若绳能承受的最大拉力为50N，此装置的机械效率可提高到多少？
二、概念与公式分类
以上几例都是学生在解决机械效率时常见错误，为避免错误，本文现对有关概念和公式归类如下，以供在解决实际问题时选择。
（一）有关三种功。
1.有用功：机械对物体所做的功。常用计算方法有：
A.竖直拉物体时W =Gh，此公式对沿斜面上拉物体和杠杆提升物体也适用。
B.对于水平滑轮组拉物体前进，W =fs，题中一般都是物体水平方向匀速运动，拉物体的力与物体克服阻力互为平衡力，大小相等。
C.W =W -W
D.W =ηW
2.总功：人（动力F）对机械做的功，用W =Fs或W =W /η来计算。
3.额外功：不需要但又不得不做的功，一般用W =W -W 计算。
(二)机械效率。
有用功与总功的比值。定义η= ×100%，它只有大小，无单位，且η＜100%，即η＜1。
对于滑轮组的机械效率的计算，分为竖直拉物体和水平方向拉物体两种情况：
A.竖直拉物体时η= = = = ，其中大多数题目中以应用η= 和η= 解题较易。
B.水平方向拉物体前进时η= ×100%= = 。（f指物体受水平方向阻力，s指物体移动距离，F指绳子自由端所受拉力，S指绳子自由端移动距离。）
另外，对于斜面的机械效率也可用η= = 计算；对于杠杆提升重物的机械效率也用η= = 来计算。
结合以上公式分类，希望同学们能联系具体题目加以练习，减少错误，真正理解公式的含义，学好用好公式，去解决物理中的各种实际问题。
参考文献：
［1］九年级物理上册（苏科版）.
［2］九年级物理（上）同步讲解与测评（江苏版）.天津人民出版社.
［3］中学物理教学参考（2007/7）.
（2016，南宁）如图1所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m。当物体质量为2kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。求：
（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力；
（2）动滑轮的重力；
（3）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度运动时，拉力的功率。
这道题其实并不难，但是不少同学在解答问题（2）时，会出现乱套公式的现象，如：
错误解法1：=50%，其中，=20N，解得=38N；
错误解法2：=50%，其中，=20N，解得=20N。
使用上述两种错误解法的根本原因在于，同学们不理解滑轮组机械效率中有用功的深刻含义，总是错误地认为或死记成。下面，老师将剖析有用功及总功的深刻含义，并将原形公式的拓展改造成普适公式，以提升同学们滑轮组机械效率的解题效率。
一、理解机械效率
工作效率就是指工作产出与投入之比。因此，对于匀速提升重物的问题而言，如图2所示，当我们徒手匀速提升重物时，人提供的拉力，拉力全部用于提升重物，此时工作产出与投入比等于1，即效率为百分之百。
分析可知，尽管徒手提升重物的方式可以做到工作效率等于百分之百，但无法实现省力及改变人出力的方向，所以需要借助动滑轮、定滑轮来实现这一想法，为工作带来便利。
如图3-1所示，在提升重物过程中，借助滑轮组实现了省力与改变力方向的目的，整个装置如图3-2所示，使用该装置提升重物时，人的拉力需克服动滑轮的自重及挂在动滑轮上绳子的拉力FT做功，这是使用滑轮组工作时的工作总投入，即为总功。分析可知，滑轮组的整个装置工作时，实际上只有克服挂在动滑轮上绳子拉力FT做功（图3-3），而通过受力分析可知，人出力提升时，实际上克服了挂在定滑轮上的绳子向下的拉力FT做功，对应图3-4中的，同时还提升了动滑轮，即做了额外功。
二、例题辨析
【例题1】如图4所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N，密度为1.6×103kg/m3。测得物体在出水面后牵引车作用在绳子上的拉力为500N。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg，问：
（1）物体浸没水中时所受的浮力多大？
（2）动滑轮所受的重力多大？
（3）物体露出水面前，滑轮组机械效率多大？
解：（1）由及得：
当物体浸没在水中时，V排=V物=0.075m3，由F浮=G排=得：
F浮==1×103kg/m3×10N/kg×0.075m3=750N
（2）物体出水后，n=3，则，则=3×500N-1 200N=300N
（3）物体浸没在水中，则由n=3，知，，不计摩擦与绳重，则由得：=60%。
【点评】本解法运用了前文提炼的普适公式来表示机械效率，再加以受力分析，将FT和的大小代入式子进行求解，避免了因死记公式而出现计算错误。
【错题分析】东海县新水晶市场建设工地上，工人用如图5所示的滑轮组，将重为3 000N的物体甲以0.2m/s的速度沿水平方向匀速拉动。若拉动水平拉力为250N，滑轮组机械效率为80%。
求：
（1）物体受到的摩擦力f；
（2）拉力F做功的功率；
（3）在10s内机械所做的有用功。
解：（1）水平匀速拉动，则f=FT，由n=3，知：3F=FT=f，则f=3×250N=750N
（2）由题知，n=3，则，
再由、及得：
（3），其中，
代入可得：
你的解法跟上述的过程一样吗？如果一样，那你就错了。
错误在于对第（1）问摩擦力f的求解中，受力关系3F=FT=f并不成立，导致f求解出错。因为本题在分析过程中并不能忽略绳重、滑轮重以及摩擦的影响，才使得滑轮组效率是题干中的80%而不是100%。若关系3F=FT=f成立，则由效率=100%，这是错误的。正确的解法如下：
解：（1）由n=3，知：，则=80%
解得：，则，水平匀速拉动，则f=FT=600N
（2）由题知，n=3，则
由、及得：
（3），其中
代入可得：
【注意】在使用滑轮组水平匀速拉动重物的问题中，求解机械效率的准确性同时也影响了力的大小求解。
一、简单机械的种类、定义及性质
简单机械在我们已学过的中学内容里归纳起来有以下四种形式：
1、杠杆
定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。
实际生活中的杠杆有省力的，也有费力的，还有既不省力、也不费力的，例如独轮车、钳子、起子、剪刀、天平等。
2、滑轮
滑轮可分为定滑轮、动滑轮、滑轮组三种。
（1）定滑轮
定义：轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。
定滑轮实质是一个等臂杠杆使用它不省力，但可改变力的方向，
例如在旗杆上装一个定滑轮，人站在地上就能把旗子升到高处。
（2）动滑轮
定义：滑轮和重物一志移动，这样的滑轮叫动滑轮，动滑轮的实
质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮能省一半力，但是不能改变力的方向，在很多情况下使用不方便，因此动滑动很少单独使用。
（3）滑轮组
定义：动滑轮和定滑轮组合在一起叫滑轮组。
这种机械使用起来既方便，又省力，例如汽车起重机、塔式起重
机等。
3、轮轴
定义：由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的简单机械，叫做轮轴。
轮轴的实持是可以连续旋转杠杆，例如汽车驾驶盘、手摇卷扬机、辘轳等。
4、斜面
定义：与水平方向有一个倾角的面叫斜面。
使用斜面可以省力，但不能省功。例如，为了省力，人们在把重的物体搬到车上时，常常搭上一块木板。
二、简单机械的有用功、总功及效率。
为了清楚有效地搞好机械效率复习，我把简单机械的有用功、
总功及效率总结列表如下（表中“l1”表示动力臂，“l2”表示阻力臂，“l”表示斜面长“r”表示轮关径，“r”表示轴关径，“h”表示重物所升高度或斜面高，“s”表示绳子自由端的伸长量，“f1”表示动力，“f2”表示阻力，“g”表示物生，“n”表示轮轴转的周数或表示承担动滑轮的绳子段数）。
项目名称
有用功
w有用总功w总机械效率η
杠杆f2*l2f1*l1f2*l2/f1*l1*100%
轮轴n·2πr*g
或g*hn·2πrr*f1或:
h/2πr·2πr*f1n·2πrg/n·2πrrf1
*100%或g*h/(h/2πr*2πrf1)*100%
滑轮竖直
状态g*h(g也可含滑轮重)f1*nhg*n/f1*nn′*100%
水平状态f2*3/nf1*3f2*(3/n)/f1*3*100%
斜面g*hf*lg*h/f*l*100%
说明,表中有些栏目的公式没有化成最简式,目的在于让公式仍能继续充分反映各机械的本质特征,便于学生准确选择公式解答题目.
三、习题示范
使用上表公式，求解有用功、总功时要根据题目的要求正确选择
力和力臂或距离的单位，避免因单位混乱而出错；求解机械效率时，公式上下相同物理量单位统一就可以了，不必再转换成国际单位，以节约时间，提高解题速度。
例1：沿着长5米、高1米的斜面，把重104牛顿的物体用2500牛顿的力沿斜面拉到车上去，这个斜面的机械效率是多少？额外功是多少？
解：本题属于求斜面机械效率问题，参照上表所列可知：
w有用=g*h，w总=f*l
根据η=，得
η=g*h/f*l=104*1/2500*5*100%=80%
又根据w总=w有用+w额外得：
w额外=w总-w有用
=f*l+g*h
=2555*5-104*1
=2500（焦）
例2：如图所示的滑轮组提重2000牛顿的货物，这个滑轮组的机械效率为62.5%，求拉力的大小。
解：本题与滑轮的机械效率有关，而且属于竖直状态的问题，根据上表所列，设绳子自由端伸长s米，则：w有用=g*s/n，w总=f*s
而η=w有用/w总=g*s/n/f*s*100%，n=4，
故f=g/nη=2000/4*62.5%=800（牛）。
必须指出表中滑轮的效率公式不但适用于滑轮组，也同样可适用于定滑轮、动滑轮，切莫缩小应用范围。
例3：用道钉撬来撬铁路枕上的道钉（如图2），加在道钉撬撬上的力是200牛顿它的动力臂是1.2米，阻力臂是6厘米，求道钉对道钉撬的阻力，若机械效率为40%,道钉对撬撬的阻力又是多少?
解:求第一问时的机械效率为10%,根据上表查杠杆的有关公式得:f2*l2=f1*l1
f2=f1*l1/l2=200*1.2/0.06=4000（牛）
第二问的机械效率为40%，得：
η=f,2*l1/f1*l1*100%，得
f,2=f1*l1*η/l2=200*1.2*40%/0.06=1600（牛）
例4：人们用辘轳从井中提起一桶300牛事出有因重的水，轮半径是轴半径的3倍，在轮上加200牛顿的力才能把这桶水匀速提起（如图3），该辘轳的效率是多少？
解：题目虽然没有把已知r和r的具体数值，但已经告诉r=3r，在只求效率的情况下，不需要求出w有用/w总，只要能求得比值就行了，假设辘轳转了n周，则
η=（n·2πr*f2）/（n·2πr*f1）*100%
一、掌握规律，轻松作图
跟滑轮组有关的作图题是中考最常见的题型之一，其难点是判断和确定承担重物绳子的段数n以及确定固定端的位置。作图题解题应注意以下几点：
1. 判断滑轮组中承担重物绳子的段数n。判断滑轮组中承担重物绳子的段数可以采用“分离法”，即在动滑轮与定滑轮之间用虚线分开，凡是直接与动滑轮连接的绳子就是承担重物的绳子。如图1a中有2段绳子与动滑轮直接相连，则n＝2；图1b有3段绳子与动滑轮直接相连，则n＝3。那么，请同学们按照上述方法自己找出图1c，图1d，图1e，图1f的n各为多少？
2. 确定承担重物绳子段数的方法有：（1）根据物重G与拉力F的关系确定：n＝（如果结果是小数则进一取整）。（2）根据物体升高的距离h和自由端移动的距离s的关系确定：n＝。（3）根据省力要求和拉力方向确定。例如，用2个滑轮组成最省力的滑轮组，则应按图1b组装。
3. 确定绳子固定端位置的规律是：奇拴动，偶拴定。仔细观察图1中的各滑轮组，你会发现凡是承担重物绳子段数n为奇数的，绳子固定端必拴在动滑轮上；凡是承担重物绳子段数n为偶数的，绳子固定端必拴在定滑轮上。
4. 滑轮组绕线规律：由内到外，拴定绕下，拴动绕上。就是绕线的顺序是由内往外绕，如果绳子固定端拴在定滑轮上，绳子向下绕；如果绳子固定端拴在动滑轮上，则绳子向上绕。
例1一条绳子只能承受3×103 N的拉力，用2个定滑轮和2个动滑轮，怎样组装滑轮组才能把104 N的物体拉起来？（滑轮和绳子的重以及摩擦不计）
解析：1. 确定承担重物绳子的段数。因为n＝＝＝3.3，结果是小数，故进一位取整n＝4。2. 根据“奇拴动，偶拴定”，绳子固定端拴在定滑轮上。3. 根据“由内到外，拴定绕下，栓动绕上”的顺序绕线（应照如图1e所示组装）。
二、滑轮组问题的常规解法
有关滑轮组的基础题难度不是很大，一般采用常规解法，即依据题目意思，选取相关公式代入数据求解。为了使同学们尽快熟练掌握解题方法，根据目前出现的各种与滑轮组有关的题目及题目所给条件和要求，我们把滑轮组问题分为以下几类：理想型、考虑动滑轮重型、完全考虑型。
1. 理想型。这类题目不考虑动滑轮重、绳子重以及摩擦等，难度不大。使用这类滑轮组提起重物时，滑轮组中承担重物的绳子有几段，提起重物所用的力就是物重的几分之一，计算公式为：F=。
例2如图1a图所示，若不考虑摩擦和动滑轮、绳子的重，当G=100 N时，拉力F=_________N。
解析：因承担重物的绳子的段数n＝2，故拉力F=G=×100 N=50 N。
2. 考虑动滑轮重型。这类题目一般只考虑动滑轮重、不考虑摩擦和绳子重，难度有所提高。计算这类题目有公式：拉力F=•（G+G），滑轮组的机械效率：η＝＝。
例3如图1a所示，一人用该滑轮组提起重为200 N的物体，此时人对绳子的拉力为120 N，不计绳重及摩擦。若要提起600 N的物体，求拉力F及滑轮组的机械效率。
解析：这道题隐含的条件是动滑轮的重，要解答此题必须先把它找出来。由“提起重为200 N的物体，此时人对绳子的拉力为120 N”可以求出动滑轮的重G。由F=•（G+G）得G＝nF-G物＝2×120 N-200 N＝40 N。当提起600 N的物体时，拉力F=•（G+G）＝×（600 N＋40 N）＝320 N，机械效率η＝＝＝＝0.94＝94％。
3. 完全考虑型。这类题目既要考虑动滑轮重、绳子重还要考虑摩擦阻力等，因此难度更大些。
例4用图1b所示的滑轮组匀速提起600 N物体时，人手实际提供的拉力F应该是（）
A. 小于200 N B. 等于200 N
C. 大于200 N D. 大于300 N
解析：本题中“人手实际提供的拉力”意味着该题必须考虑动滑轮重、绳子重以及摩擦等因素的影响。如果不考虑这些因素则拉力F=×600 N=200 N，考虑这些因素后F必定大于200 N，故选C。
例5用某滑轮组将重800 N的重物匀速提升0.5 m。已知滑轮组机械效率为80％，动滑轮总重60 N，求：
（1）拉力所做的功。
（2）在这一过程中克服摩擦所做的功。
解析：拉力所做的有用功：W ＝Gh＝800 N×0.5 m＝400 J；拉力所做的功即总功：W＝＝＝500 J；拉力所做的额外功（包括提起动滑轮所做的功以及克服摩擦所做的功）：W＝W－W＝500 J－400 J＝100 J；提起动滑轮所做的功：W＝Gh＝60 N×0.5 m＝30 J；克服摩擦所做的功：W＝W－W＝100 J－30 J＝70 J。
三、利用“平衡法”巧解滑轮组难题
一些滑轮组题目利用常规解题方法是很困难的，特别是把滑轮组水平组装时，拉力与物重无关了，有些同学们便觉得无从着手。利用“平衡法”，也就是当物体所受的力相互平衡时，分析物体所受的力，根据平衡力的条件求解，可以使复杂的问题简单化。
例6已知500 N重的人站在2 500 N重的船上，如图2所示。当他用50 N的力拉绳子时，船做匀速直线运动，则船所受阻力为（）
A. 50 N B. 150 N
C. 3 000 N D. 3 100 N
解析：由于船是做匀速直线运动，故船受力平衡。在竖直方向上，人和船的重力跟所受的浮力是一对平衡力，与船所受阻力无关， 这两个数据皆为迷惑人的无用数据。把船和人看作一个整体，它在水平方向所受的阻力和绳子对船和人的拉力是一对平衡力。拉着船的绳子有3段，每段的拉力为50 N，所以船受到的阻力为150 N，故选B。
例7如图3所示，摩擦不计，动滑轮重30 N，重500 N的人站在重100 N的吊篮内拉绕过滑轮的绳子使吊篮匀速上升。
（1）人拉绳子的拉力多大？
（2）人对吊篮的压力多大？
解析：由于拉自由端的人不是站在地面上，利用“承担重物的绳子有几段拉力就等于物重几分之一”的常规解法已经行不通。采用“平衡法”可使问题变得简单：把动滑轮、吊篮和人看作一个整体，他们匀速上升，表明他们受力平衡。他们的总重与绳子的拉力是一对平衡力，绳子有三段，每段拉力为F，绳子的总拉力为3F，动滑轮、人及吊篮总重：G=30 N＋500 N＋100 N＝630 N，因为3F＝G＝630 N，所以人对绳子的拉力F＝210 N；人对吊篮的压力：F＝G－F＝500 N－210 N＝290 N。
四、变换角度，一题多解
对于同一滑轮组，从不同角度分析就有不同的解答方法。这类题目可以锻炼同学们的思维，提高同学们分析解决问题的能力。
例8如图4所示，每个动滑轮重均为20 N，横杆重量及摩擦不计。现用此滑轮组匀速提起重G＝760 N的物体，那么需要施加在自由端的动力F为（）
A. 200 N B. 180 N
C. 190 N D. 170 N
解析：解法1：常规解法。先确定承担物重绳子的段数n＝4，根据公式：F＝•（G＋G）＝×（40 N＋760 N）＝200 N，故选A。
解法2：平衡法。把动滑轮、横杆和重物看作一个整体，分析它们受力情况。由于物体做匀速直线运动，故受力平衡。它们所受总重力G与绳子拉力F是一对平衡力，这对平衡力大小相等。F＝G＝G物＋G＝760 N＋40 N=800 N，绳子有4段，每段拉力F＝＝200 N。
总之，滑轮组是初中物理“力和机械”的重要内容。要学好这方面的知识，就必须熟悉这方面的解题技巧，掌握解题规律。总结如下：
1. 作图题解题步骤：（1）确定承担重物绳子的段数n。依据n＝、n＝、拉力方向或省力要求确定。（2）确定绳子固定端。规律：奇拴动，偶拴定。（3）绕线。由内到外，拴定绕下，拴动绕上。
2. 基础题常规解法。（1）理想题，公式：F=。（2）考虑动滑轮重型，公式：拉力F=•（G＋G），机械效率：η＝＝。（3）完全考虑型，根据条件，灵活解题。
3. 对于复杂的滑轮组，常运用“平衡法”“受力分析法”求解。通常把动滑轮和重物等看作一个整体，分析受力情况，运用“平衡力”条件解题。
练一练
1. （2008•广州）在图5中用线代表绳子，将两个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起。
2. （2008•贵阳）用如图1a所示的滑轮组将一个重8 N的物体匀速提高 2 m，所用拉力F为5 N。则此过程拉力所做的有用功是_____J，该滑轮组的机械效率是_____。
3. （2008•长沙）小明用如图6所示的滑轮组将一个重为120 N的物体匀速提升2 m，所用的拉力为50 N，此时拉力所做的功为W，滑轮组的机械效率为η。若仍用该滑轮纽提升一个重为170 N的物体,此时滑轮组的机械效A. 240 J，80％，85％
B. 300 J，80％，85％
C. 300 J，80％，80％
D. 240 J，75％，80％
4. 如图7所示滑轮，用它们组成滑轮组，按各自的要求，请在图中画出滑轮组绳子的绕法，并填写出省力情况。（不计摩擦及绳子和滑轮的重力）
1.功
（1）在物理学中，作用在物体上的力使物体在力的方向上通过一段距离，这个力就对物体做了功.
（2）做功的两个必要因素是：一是作用在物体上的力F；二是物体在力的方向上通过的距离s.
（3）力学中规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，公式：W=Fs.
应用公式时应注意：
①在公式W=Fs中，F是作用在物体上的力，单位用牛顿（N）；s是物体在力的方向上移动的距离，单位用米（m）；W是力对物体做的功，单位用焦（J）.
②分清哪个力对物体做了功或者物体克服哪个力做了功，计算时F就是这个力.
③公式W=Fs只适用于恒力做功，恒力即力的大小和方向都不能变.
（4）做功的多少只由W=Fs决定，与物体的质量、速度、运动方向、是否有摩擦等无关.
2.功率
（1）物理学中，引入功率表示做功的快慢.功率大，表示做功快；功率小，表示做功慢.
（2）功率的定义：单位时间所做的功.
（3）功率的定义式：.其中W表示功，单位用焦（J）；t表示做功时间，单位用秒（s）；P表示功率，单位用瓦（W）.
（4）物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积，其中F表示力，单位用牛顿（N）；v表示物体的速度，单位用米/秒（m/s）.
3.机械效率
（1）有用功W有：为实现某种目的（如将重为G的物体搬到高为h的位置）而对物体所做的功（Gh）.有用功包括：机械克服有用阻力所做的功、机械输出功、人们不用机械直接用手做的功.
（2）额外功W额：在通过机械对物体做功的过程中，常常需要克服机械的摩擦、机械的自重等因素做功（如克服斜面摩擦所做的功fs；又如克服动滑轮的自重所做的功G动h），这部分功有时是我们不需要，但又不得不做的功.
（3）总功W总：有用功与额外功的总和.一般指动力对机械所做的功.
（5）根据功的原理，使用机械时，人们所做的功都不会少于直接用手所做的功，即：使用任何机械都不省功.在实际使用机械的过程中，由于克服机械自重、机件间的摩擦等做额外功不可避免，所以机械效率总小于100%.
（6）机械效率是表示机械对物体做功有效程度的物理量.机械效率高，表示所做总功中，有用功的比例就越大.
（7）机械效率的高低反映了机械的性能，但机械效率的高低与功率没有必然的联系.效率高的机械，不一定功率大.
（8）影响机械效率的因素：机械自重、机件间的摩擦、提升重物的重力.
（9）提高机械效率的方法：减小机械自重，减小机件间的摩擦来减小额外功；在无法减小额外功的情况下，采用增大物重以增大有用功的方法来提高机械效率.
4.机械能
（1）能：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能.一切能量的单位都是焦耳（J）.
理解：①能量是表示物体做功本领大小的物理量；物体能够做多少功，它就具有多少能；②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”，也不是“正在做功”或者“已经做功”.如山上静止的石块它具有能量，但它没有做功，也不一定要做功.
（2）机械能
机械能动能定义：物体由于运动而具有的能量影响因素：物体质量与物体速度势能重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量影响因素：物体质量与被举高度弹性势能定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量影响因素：物体弹性形变的程度
（3）动能与势能的相互转化
①动能与势能之间可以相互转化.如果忽略一切阻力，机械能总量保持不变，即机械能守恒.
②动能与势能转化问题的分析：
A.首先分析影响动能或势能大小的因素――看动能或势能如何变化.
B.还要注意动能与势能相互转化过程中是否有能量损失或能量补充――如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即没有其他形式的能量补充或能量损失），则动能与势能转化过程中机械能总量不变.
考点扫描
考点1 判断物体是否做功
例1 下列如图3所示的过程中，人对物体做功的是（ ）.
解析 A.踢出去的足球在地面滚动时，人不再对球施加力的作用，人对球没有做功.
B.运动员举起杠铃时，给杠铃一个向上的力，杠铃向上移动了一段距离，运动员对杠铃做功.
C.小孩用力推车，小孩给车一个向前的力，但车没有移动距离，小孩对车没有做功.
D.学生背着书包在水平路面上匀速前进时，人对书包一个向上的力，书包向上没有移动距离，人对书包没有做功.
答案 B.
考点2 理解功率的概念
例2 下列说法中正确的是（ ）.
A.物体做的功越多，则功率就越大
B.物体做功的时间越短，则功率越大
C.在相同的时间内做的功越多，功率越大
D.功率越大，则做功越多
解析 功率是表示物体做功快慢的物理量.功率和功是两个不同的概念，做功多，不一定做功快；反之，做功快不一定做功多.功率大，表示单位时间内做功多，做功快.功率是由物体所做的功和完成这个功所用的时间两个因素决定的.从公式P
=可知，相同时间内做功多的，功率大；做相同的功，所用时间少的，功率大.
答案 C.
考点3 功、功率的简单计算
例3 在水平地面上，工人用100N的水平推力推动重150N的箱子，4s内前进了6m，推力撤销后，箱子由于惯性又前进了2m，在这个过程中，箱子所受重力对箱子做功为 J；重力做功的功率为 W；工人对箱子做功为 J；工人做功的功率为 W.
考点4 机械效率相关计算
考点5 判断机械能（动能和势能）如何变化
例5 小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如图5所示，其中机械能增大的是（ ）.
解析 要判断机械能如何变化，一般先判断动能和势能分别如何变化，然后根据动能和势能的总和是机械能，判断机械能的变化情况.而要判断动能和势能分别如何变化时，先明确它们分别与什么因素有关，这些因素如何变化.
A.汽车匀速行驶，速度、质量不变，所以汽车动能不变；汽车水平行驶，高度、质量不变，所以势能不变；机械能不变.
B.小孩从滑梯上滑下，速度增大，高度减小，小孩质量不变，所以动能增大，势能减小.机械能=动能+势能，大小如何变化不好判断.从另一角度思考：由于小孩受到摩擦阻力，可以判断机械能减小.
C.火箭升空时，速度增大，高度增大，质量不变（质量变化可以忽略），火箭动能增大，势能增大，所以机械能增大.
D.滚摆上下滚动时，由于存在空气阻力，滚摆机械能减小.
答案 C.
考点6 动能和势能的转化
例6 如图6所示的4幅图中属于动能转化为重力势能的是（ ）.
解析 A.形变的橡皮条将“子弹”射出，橡皮筋的弹性势能转化为“子弹”的动能.
B.小刚脚踩滑板从高处滑下，动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能.
C.轻轨车无动力滑上站台，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能.
D.乘客乘坐观光电梯匀速上升，动能不变，势能增大，但增大的势能不是由动能转化来的，因为动能是不变的.
特别提醒 分析动能、势能到底如何转化，首先要明确研究的是哪个过程（如：滚摆上升和下降的过程，能量转化的情况完全不同），然后可以根据动能、势能的变化情况，判断到底动能和势能是如何转化的.
答案 C.
实验探究
例1 在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，小明和小华用如图7甲所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：
（1）在表中①②③处填上适当的数据（机械效率用百分数表示，保留一位小数）；
（2）在实验操作中应竖直向上
拉动弹簧测力计；
（3）从实验数据分析得出：使用同一滑轮组， 可以提高滑轮组的机械效率；
（4）得出结论后小明进一步猜想：滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关，于是用另一滑轮组做了第四次实验（如图7乙）并将数据记录如下：
比较实验1和实验4，小明发现虽然所挂钩码相同，但弹簧测力计的读数不同，这是因为两次实验所用滑轮的重力不同，于是小明得出另一结论：滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关.但小华认为小明得出这一结论的过程还不够合理，请简要说明小华的理由： .
（2）为了能快速准确地测出拉力的大小，必须匀速拉动弹簧测力计，才能使拉力大小不变.
（3）在实验1、2、3中，根据实验数据看出：随着滑轮组所挂钩码的重量增加，机械效率也升高，所以增加物重可以提高滑轮组的机械效率.
（4）通过实验的对比，虽然可以得出机械效率高低与动滑轮重力有关，但仅凭一次对比实验得出的结论可能具有偶然性，所以不可靠.
答案 （1）①2.2 ②30 ③88.9% （2）匀速 （3）增加物重 （4）仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的.
例2 图8是探究“物体动能的大小与什么因素有关？”的实验示意图.
（1）该实验要探究的是物体动能的大小与物体 和 的关系.
（2）该实验物体的动能是指物体
（选填“A”或“B”）的动能.
（3）该实验物体动能的大小是通过
来反映的.
（4）该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时
（选填“碰前A”“碰后A”“碰前B”或“碰后B”）的速度，它是通过 （选填“高度”或“质量”）来改变的.
（5）实验中多次让物体从斜面同一高度上静止滚下时，应改变 （选填“物体A”或“物体B”）的质量，这是为了研究物体动能与物体质量的关系.
解析 本题通过对实验细节的考查来检测同学们对该实验的理解.
（1）动能的大小与物体的质量和速度都有关系，因此探究“物体动能的大小与什么因素有关？”的实验中，要探究的是物体动能的大小与物体质量和速度的关系.
（2）该实验研究的主体是小球A，研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系.
（3）该实验中小球动能的大小是通过木块B被撞距离的远近体现的，木块B被撞得越远，说明小球A的动能越大，被撞得越近，说明小球A的动能越小，这里采用的是转换法.
（4）该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时碰撞前A的速度，这个速度的大小是通过改变小球A从在斜面上滑下的高度来改变的.
（5）为了研究物体动能与物体质量的关系，实验中多次让小球从斜面同一高度静止滚下（保证小球到达水平面时速度相同），而改变小球（物体A）的质量.
答案 （1）质量 速度 （2）A （3）木块B被撞距离的远近 （4）碰前A 高度 （5）物体A
仿真测试
一、选择题
1.下图的几种情景中，人做了功的是（ ）.
2.如图所示，用大小相等的拉力F1、F2、F3使同一物体分别沿着水平面、斜面和竖直方向移动相同的距离s，拉力F1、F2、F3所做的功分别是W1、W2、W3.下列判断正确的是（ ）.
A.W1>W2>W3 B.W1
C.W1=W2
3.下列关于机械效率说法正确的是（ ）.
A.机械做功越快，机械效率就越高
B.省力越多的机械，机械功率越高
C.单位时间做功越多的机械，机械效率越高
D.额外功在总功中占的比例越小的机械，机械效率越高
4.某人骑着一辆普通自行车，在平直公路上以5m/s的速度匀速行驶.若人和车所受的阻力为20N，则骑车人消耗的功率最接近（ ）
A.1W B.10W C.100W D.1000W
5.如图所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是（ ）.
A.小明的质量
B.单杠的高度
C.每次身体上升的高度
D.做引体向上的时间
6.举重是我国的优势体育项目.一位身高180cm的运动员和一位身高160cm的运动员，在挺举项目中用相同时间把同样重的杠铃举起，如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式正确的是（ ）.
A.W1=W2，P1=P2
B.W1>W2，P1>P2
C.W1>W2，P1=P2
D.W1
7.李玲同学值日时用水桶提水从一楼上到三楼，她做的有用功是（ ）.
A.对桶所做的功
B.对水所做的功
C.对水和桶所做的功
D.对水、桶和人所做的功
8.滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，他的（ ）.
A.重力势能增加，动能增加
B.重力势能减少，动能减少
C.重力势能增加，动能减少
D.重力势能减少，动能增加
二、填空题
9.重20N的物体在5N的水平拉力作用下，10s内沿水平地面前进2m，则拉力做的功为 J，功率为 W；重力对物体做的功为 J.
10.某同学质量是40kg，在2011年体育中考“1min跳绳”测试中，她每次起跳的高度约5cm，测试成绩是150次，1min内该同学克服自身重力做功约为 J，平均功率约为 W.（g=10N/kg）
11.如图所示，货物重400N，工人用滑轮组5s内将货物匀速提升2m，拉力F为250N，则此过程货物上升的速度为
m/s，有用功为 J，滑轮组的机械效率为 ，拉力的功率为 W.
12.一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较，所做的有用功 ，额外功 ，总功 .（选填“增大”“减小”或“不变”）
13.如图所示，滑轮重小于物重（绳重、摩擦不计）.若使用图中甲、乙两个滑轮匀速提升相同的重物，则拉力F甲 F乙，机械效率η甲 η乙（选填“”）.
14.一跳伞运动员跳离飞机，当降落伞张开后，他将匀速下降，此时他的重力势能将 ，他的动能将 ，机械能 .（选填“增大”“减小”或“不变”）
15.高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”.据报道：一个30g的鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨，从25楼抛下可使人当场死亡.由此可知，鸡蛋的重力势能与 有关，下落过程是将重力势能转化为 .
三、解答题
16.小华为了探究物体动能的大小与质量、速度的关系，设计了如图甲、乙所示的实验.
实验甲：质量相同的两个小球，沿同一光滑弧形轨道分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示.
实验乙：质量不同的两个小球，沿同一光滑弧形轨道分别从A处开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示.
（1）要探究物体动能的大小与速度的关系应选用 图.（选填“甲”或“乙”）
（2）甲、乙两组实验分别可以得出的结论是① ；② .
（3）这个实验中，利用 来比较物体的动能大小.下列实例中与此实验方法相同的是 .（填编号）
A.认识电流大小时，用水流进行类比
B.用红墨水在水中的扩散现象来认识分子是运动的
C.探究滑动摩擦力与压力的关系时，控制接触面粗糙程度不变
D.在研究光的传播路径和方向时，引入光线
（4）实验乙中将质量不同的两个小球沿同一光滑弧形轨道分别从A处开始向下运动，目的是保证 相同.若水平面绝对光滑，木块将 .
17.桑塔纳汽车的质量是1.6t，它以108km/h的速度在水平路面上匀速行驶20min，轿车受到的阻力是车重的0.1倍.求：（1）发动机的牵引力；（2）发动机所做的功；（3）发动机的功率.
一、股数（n）——滑轮组绕线的“灵魂”
1.股数（n）的确定
吊起同样的重物，若滑轮组的股数不同，省力程度将有显著差异；将重物提升同样的距离，若滑轮组的股数不同，绳子自由端的移动距离也各不相同.可以说，股数是决定滑轮组省力程度和影响绳子自由端移动距离的重要因素.
首先让我们看看图1所示的几种情况，总结一下滑轮组股数的确定方法和一般规律.
在竖直滑轮组的工作过程中，重物往往是吊在动滑轮上面的，并随着动滑轮一起升降，因而可以将动滑轮和重物看成一个整体.对图1的情况进行综合分析可知，有几段绳子直接吊起动滑轮和重物，就可以说这个滑轮组的股数就是几.
2.股数（n）的规律
由图1的（a）（d）可以看出，如果绳子起点在定滑轮，股数（n）为偶数，是动滑轮个数的2倍，必有如下规律：若动滑轮个数为x，此种绕法的滑轮组股数n=2x.
由图1的（b）（e）可以看出，如果绳子起点在动滑轮，股数（n）为奇数.有1个动滑轮，股数n=3；有2个动滑轮，股数n=5.必有如下规律：假设动滑轮个数为x，则此种绕法决定的滑轮组股数n=2x+1.就是因为绳子起点在动滑轮，导致多出“1股”.
综合比较（b）（c）和（e）（f）可得，定滑轮的个数对股数n没有影响，定滑轮只是起到改变力的方向的作用.
3.股数（n）的口诀
通过前文阐述可以发现，在常规竖直滑轮组的问题中，绕绳的起点对股数n的奇偶性产生影响，如果绳子的起点在动滑轮，股数n就是奇数；如果绳子的起点在定滑轮，股数n就是偶数.由此总结出第一句口诀：“奇动偶定”.
为提高绕绳的准确率，一般建议从滑轮组的内部往外，一圈一圈缠绕，由此总结出第二句口诀：“由内而外”.
两句口诀——“奇动偶定，由内而外”，可以很好地解决滑轮组绕线问题.
二、股数（n）的作用
1.对省力效果的影响
如图2所示，将重物与动滑轮看成一个整体，在滑轮组匀速升降的过程中，这个整体受力平衡.另一方面，用同一根绳子穿绕滑轮组，绷紧后其拉力处处相等.若不计绳重和滑轮的轴心摩擦，对虚线框中整体进行受力分析：
由2F1=G+G动，得F1=■.
对此类问题进行综合分析可得，如果滑轮组的股数为n，在不计绳重和滑轮的轴心摩擦的情况下，匀速拉动绳子需用外力F=■.
2.对绳子自由端移动距离的影响
如图3所示，由于重物吊在动滑轮的轴心处，s表示绳子自由端移动的距离.
由于在重物上升的过程中，左右两段绳子都要被抽出，因而s=2h.
对此类情况进行综合分析可得：
如果滑轮组的股数为n，重物上升的高度为h，则绳子自由端的移动距离s=nh.
3.对绳子自由端移动速度的影响
假设在滑轮组工作过程中，重物上升的速度为v物，绳子自由端的移动速度为v绳.可以认为重物和绳子同时移动，同时停止，运动时间t相同.
由s=nh得v绳=nv物.
三、典型例题
例1 小明站在地上，利用如图4甲所示滑轮组提升重物，请画出绕线.
解析 由于人站在地上拉绳，因而只能向下用力，从定滑轮出线，才能改变力的方向，因而可按如图4乙所示进行连线.
例2 滑轮组如图5甲所示，绳子能够承受的最大拉力为200N，要吊起500N的重物，应该如何绕线？
解析 由于只有1个动滑轮，因而股数n=2或者n=3.由F=■，得n=■，考虑到动滑轮有重量，代入数据计算，只能取n=3.
根据口诀“奇动偶定，由内而外”，将绕线的起点固定在定滑轮，最终绕线如图5乙所示.
例3 滑轮组如图6（a）所示，体重500N的小明用该滑轮组提升重物，已知绳子能够承受的最大拉力为600N，物体重2000N，动滑轮总重200N，若不计绳重和滑轮轴心摩擦，则应该如何绕线？
解析 由于有2个动滑轮，因而股数n=4或n=5.
由F=■，得n=■，
代入G=2000N，G动=200N，F=600N，得n=3.67，由于n为整数，n=4或n=5都可以.
真的都可以吗？假设取n=4，如图6（b）连线，代入数据计算人的拉力
F=■=■=550N
在向下拉绳的过程中，人自重500N，向下拉绳的力为550N，结果可想而知，此时人不能将重物提升，反倒会使自己像爬、绳爬竿一样沿着绳子向上爬.因此，在向下拉绳的情景中必须考虑人的自重，本题只能取n=5，如图6（c）连线.
例4 小明利用如图7甲所示装置提升600N的重物，所用拉力为300N，工作过程中的机械效率为67.7%，请连线.
解析 滑轮组的机械效率的推导式：
η=■×100%=■×100%
1.要搞清谁是动力，谁是阻力.当使用动滑轮拉物体在水平面上做匀速直线运动时，设物体与地面间的摩擦力为f，若拉力作用在绳的自由端，有Fa=f，则可省一半力，如图1（a）所示；若拉力作用在动滑轮轴上，有Fb=2f，如图1（b），这时反而费力.可见，对水平使用动滑轮是否省力，一定要注意动力作用在何处.
2.绳子的自由端和动滑轮移动的距离关系和速度关系为：s=ns'，v=nv'.其中s、v分别指绳的自由端移动的距离、速度，s'、v'分别指动滑轮或物体移动的距离、速度，n是指动滑轮上绳子的股数.
3. 当滑轮沿水平方向拉物体时，可忽略动滑轮重（竖直放置的一般不能忽略）.
4. 求机械效率时，有用功一般指克服摩擦阻力做的功，即W有=fs.
例1如图2所示，在水平动力F的作用下，物体m沿水平地面匀速直线运动，若滑轮与绳子质量及摩擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为10N，物体m运动的速度为2m/s.那么关于拉力F的大小和拉力的功率P的大小，下列说法中正确的是（）.
A. 拉力F的大小为20N
B. 拉力F的大小为5N
C. 拉力的功率P的大小为20W
D. 拉力的功率P的大小为10W
分析：用隔离法将物体与动滑轮分开，物体m在水平方向上受力情况如图3所示，由于物体m做匀速直线运动，则F1=f，再对动滑轮受力分析，如图4所示，此时F=f ，所以F====5N.
因动滑轮上有2股绳子，绳子自由端移动的速度
v=2v'=2×2m/s=4m/s.
拉力的功率P=Fv=5N×4m/s=20W.
答案：B、C.
例2如图5所示，物体A的质量为12kg，在F的作用下，物体A以0.4m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧测力计的示数为12N，忽略滑轮与绳子的摩擦力以及滑轮、弹簧测力计和绳子所受的重力，并且绳子足够长.求：
（1）物体A与水平面间摩擦力的大小；
（2）拉力F的大小；
（3）物体A运动10s，拉力F以及物体A的重力所做的功；
（4）拉力F的功率.
分析：物体A做匀速直线运动处于平衡状态，所受拉力和阻力平衡，其大小、方向恒定.
（1）设绳子的拉力为F '，拉力大小相等，因为拉力和摩擦力是一对平衡力，而弹簧测力计的示数12N，所以f=F '=12N.
（2）拉力作用在动滑轮的轴上，使物体运动，动滑轮受力情况如图6所示，得F=2f=2×12N=24N.
（3）物体A运动10s，通过的距离s=vt=0.4m/s×10s=4m.
而拉力F移动的距离s'==2m，
所以拉力F所做的功W=Fs=24N×2m=48J.
因重力的方向竖直向下，物体A没有在竖直方向上移动距离，即h=0，则重力做功为零.
（4）拉力F的功率P===4.8W.
点拨：求动力和阻力的大小关系，一般是用隔离法将物体与动滑轮分开分别进行受力分析，但要注意，同一条绳子上的各处拉力相同.
例3 一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如图7所示，若车重为8×104N ，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80%.求：
（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？
（2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1m/s，求司机做功的功率.
分析：（1）因滑轮组水平使用，动滑轮对汽车的拉力做的功为有用功，即克服摩擦阻力做的功为有用功.设汽车移动的距离为s'，则W有=fs' ，
而f=0.03G，由滑轮组结构可得s=4s' ，
所以η=×100%====，
所以F= ==750N.