滑轮机械效率知识点及经典例题

滑轮专题复习

滑轮：定滑轮和动滑轮

1．定滑轮：滑轮的轴固定不动的叫做定滑轮。定滑轮可以改变力的方

向，但不省力。

2．动滑轮：滑轮的轴随物体一起运动，这样的滑轮叫做动滑轮。动滑

轮可以省一半力，但不能改变用力的方向。

滑轮组

1．滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组装而成的，可以达到既省力又改变力的

方向的作用效果。

2．滑轮组省力情况的确定方法：

在不考虑摩擦及动滑轮受到的重力的情况下，使用滑轮组时，滑轮组用几股绳

子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。如图所示。

滑轮组绳子的穿绕方式及拉力计算

滑轮组绳子的穿绕方式很多，现以串联式滑轮为例，介绍几种滑轮组绳子的穿绕方式。1．一个定滑轮和一个动滑轮（图1．47－7）。

2．一个定滑轮和二个动滑轮（图1．47－8）。

3．二个定滑轮和一个动滑轮（图．47－9甲）。

4．二个定滑轮和二个动滑轮（图1．47－9乙）。

巧记“口诀”，组装滑轮组

根据不同的要求，设计与组装滑轮组的方法很多。利用口诀：“奇动偶定；一动配一定；偶数减一定；变向加一定。”去解决这一问题，可以使学生准确记忆和掌握组装滑轮组的要领。

1、根据题意确定由多少段绳子（n）承担动滑轮重力和物体重力。

2、确定动滑轮个数。

（1）当n为偶数时，动滑轮的个数是：n/2

（2）当n为奇数时，动滑轮的个数是：n-1/2

3、组装滑轮组。口诀：“奇动偶定”。

确定好了动滑轮和定滑轮的个数后，再确定绳子的起始点。

（1）当n为奇数时，绳子的起始点从动滑轮开始，经定滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。

（2）当n为偶数时，绳子的起始点从定滑轮开始，经动滑轮依次按画螺旋线的方法绕线。

（3）当动滑轮和定滑轮个数不相等时,只有一种绕法,固定端一定在个数较少的滑轮上。

（4）在需要改变施力的方向时，仍以动滑轮的个数为基数，按“变向加一定”的方法确定

定滑轮的个数。即：在“一动配一定，偶数减一定”的基数上，再加上一个定滑轮。

相关公式

1、绳子段数n的确定：在定滑轮和动滑轮之间划一条虚线，将定滑轮和动滑轮隔开，然后再查出与动滑轮相连的绳子段数。

2、三个n倍关系

①S=nh(当滑轮组处于竖直状态时)或S=nL(当滑轮组处于水平状态时)

②F=1

n (G

物

+G

动

)（不计绳子重和摩擦）

③V

绳=n V

物

(速度比，当滑轮组处于竖直、水平状态时通用)

3、两个机械效率公式：

①η=W 有W 总=

Gh Fs （当滑轮组处于竖直状态时）或η=W 有W 总=fl Fs （当滑轮组处于水平状态时）

②η=W

有W 总=w 有w 有+w 额=G 物G 物+G 动（不计绳重和摩擦时）

4、两个功率公式

① P =w t （适用于任何状态的滑轮组）

② P=FV 绳

典型习题

3、如图所示，小明用两个滑轮组成甲、乙两种不同的省力滑轮组．他分别用这两种滑轮组把质量相同的重物吊到等高的平台上，两次吊重物时他拉绳的速度相同．不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（ ）

A 、两次吊物，小明所做的功和功率的多少相同，甲装置的效率高

B 、两次吊物，小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同

C 、两次吊物，小明所做的功率的大小和效率的高低相同，用甲装置做的功多

D 、两次吊物，小明所做的功的多少和效率的高低相同，用乙装置时功率大

考点：功的计算；滑轮（组）的机械效率；功率的计算。

专题：应用题。

分析：从题中知：重物的质量相同，两次拉绳的速度相等，重物上升的高度相同，滑轮相同．

先根据W=Fs 求出小明的拉力所做的功W 甲与W 乙；再由η=W

有

W 总求出机械效率；最后根据

P=Fv 比较功率的大小．

解答：解：

（1）小明的拉力是用来克服物体与动滑轮的重力做功，因为物体重力相等，滑轮相同，上升的高度相同，所以两次做功相等；

（2）由W=Gh 知，两次所做的有用功相等，所以机械效率相等；

（3）因为甲图中有3段绳子拉着动滑轮所以F 甲=13（G 物+G 轮）；乙图中有2段绳子拉着动滑轮，所以F 乙=12

（G 物+G 轮）；

F 甲＞F 乙，V 甲=V 乙，根据P=Fv 得P 甲＞P 乙．

故选D ．

点评：考查了功、功率、机械效率的计算，特别注意滑轮组的使用方法，滑轮组省力但不省功，机械效率等于有用功与总功的比值．

5、利用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内用大小相同的

力F 1和F 2分别把质量相等的重物G 1和G 2提升到相同的高度，则（ ）

A 、甲滑轮组的机械效率高

B 、乙滑轮组的机械效率高

C 、F 2做功的功率大

D 、F 1、F 2做功的功率一样大

考点：滑轮（组）的机械效率；功率的计算。

分析：滑轮组的机械效率是有用功与总功的比值，要正确地解决此题，关键是搞清有用功与总功的计算，还要分清每个滑轮组由几段绳子承担物重．功率是表示物体做功快慢的物理量，一定要注意题目中比较哪个功的功率．

解答：解：甲滑轮组由3段绳子承担物重，所以S 1=3h 1

则η1=G 1ℎ1F 1s 1

=G 1ℎ1F 13ℎ1=G 13F 1 乙滑轮组由2段绳子承担物重，所以S 2=2h 2 则η2=G 2ℎ2F 2s 2=G 2ℎ2F 22ℎ2=G 22F 2

又因为G 1=G 2，F 1=F 2，

所以乙滑轮组的效率高．

两物体上升速度相同，所以甲绳端移动速度大于乙绳端移动速度．

根据P=Fv ，拉力F 相同，所以F1的功率大．

故选B ．

点评：此题主要考查了滑轮组机械效率的计算，以及功率的计算．同时还用到了绳端移动距离与物体上升高度的关系．

7、两滑轮组装置如图所示，已知每个滑轮重力都为G 0，摩擦和绳重均不计，用它们分别匀速提起重为G=5G 0的物体时，甲、乙两滑轮组的机械效率之比是（ ）

A 、6：7

B 、7：6

C 、5：6

D 、5：7

考点：滑轮（组）的机械效率；功的计算；有用功和额外功；机械效率的大小比较。 专题：计算题；推理法。

分析：若将物体提升h ，知道提升的物重利用功的公式求有用功；

因为摩擦和绳重均不计，知道每个滑轮重，可以计算使用滑轮组时的额外功（甲图有1个动滑轮，乙图有两个动滑轮）；利用W 总=W 有用+W 额分别求出总功，再利用机械效率的公式求出滑轮组的机械效率，最后求两个滑轮组的机械效率的比值．

解答：解：设物体被提升的高度为h ，

W 有用=Gh=5G 0h ；

∵摩擦和绳重均不计，