知识点1：用滑轮组竖直提升物体有用功、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被提升的高度，s是动力F 移动的距离， n是动滑轮上的绳子段数。
(5)滑轮组机械效率的求解
用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝(W_有用/W_总)×100％　
η＝(W_有用/W_总)×100％= (G / nF ) ×100％
知识点2：用滑轮组水平拉动物体有用功、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= F s₁
(3)额外功W_额外=W_总—W_有用
(4)s₁= ns₂
其中 s₁是动力F 移动的距离，s₂是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力， n是动滑轮上的绳子段数。
(5)滑轮组机械效率的求解
用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
滑轮组机械效率公式：
η＝(W_有用/W_总)×100％　
η＝(W_有用/W_总)×100％= (fs₂/ F s₁) ×100％
知识点3：探究滑轮组的机械效率实验

(1)原理：η=W_有/W_总
(2)应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离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：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的是保证测力计示数大小不变。
(5)结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：
1)动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。
2)提升重物越重，做的有用功相对就多。
3)摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

A．由图通过动滑轮绳子段数n=3，不计绳重及摩擦时，B拉A的力
F_A=( G_B+G_动)=×(5N+1N)=2N
B匀速下降，物体A匀速向右运动时，受向右的拉力F_A和向左的摩擦力作用，则
f=F_A=2N
故A错误；
B．当使物体B以0.3m/s的速度上升时，物体A匀速向左运动，受向右的拉力F_A、摩擦力和向左的拉力F作用，由于物体A的压力和接触面没有改变，则摩擦力大小不变，所以
F=F_A+f=2N+2N=4N
故B正确；
C．绳子自由端移动的速度为v_A=3v_B=3×0.3m/s=0.9m/s
所以拉力F的功率
P==Fv_A=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
W_F=Fs=F×3h=4N×3×0.6m=7.2J
故D错误。
【练习】如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中(忽略绳重和摩擦)，下列说法正确的是(    )
A．绳子自由端移动的距离是6m  B．动滑轮的重是10N
C．工人做功的功率是80W       D．滑轮组的机械效率是80％

【答案】D
【解析】

(1)动滑轮上的绳子段数n=2，所以绳子自由端移动的距离是s=nh=2×2m=4m；
(2)需考虑G_动，忽略绳重和摩擦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/n F=400N/(2×250N)=80%
(4)P_总=W_总/t=1000J /10s=100W
【例题2】(2020江苏连云港)用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为______W，有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。

【答案】 (1) 36  (2) 300  (3) 83.3%
【解析】

(1)由图可知，承担重物的绳子段数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)滑轮组机械效率为
η==83.3%
【练习】如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑轮在10s内将重为40N的物体匀速提升2m，已知拉力F为25N，则在这个过程中拉力做的功是　   　J，滑轮组的机械效率是　   　，若匀速提升重为80N的物体，则这个滑轮组的机械效率将　   　(变大/变小/不变)。

【答案】100；80%；变大。         
【解析】

(1)由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，
绳子自由端移动的距离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，
则滑轮组的机械效率：
η= W_有 / W_总×100%=80J/100J×100%=80%；
(3)η= W_有 / (W_有+W_额) ×100%= Gh/(Gh+G_动h)×100%= G/(G+G_动)×100%

由上可知：滑轮组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甘肃天水)在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m，(不计绳重和摩擦，g＝10N/kg)。求：
(1)拉力的功率是多少？
(2)提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是多少？
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？

【答案】(1)拉力的功率是375W；
(2)提升450N材料时，此滑轮组的机械效率是60%；
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到75%。
【分析】(1)由图可知连接动滑轮绳子的股数，根据s＝nh求出绳子自由端移动的距离，然后利用W＝Fs求出拉力做的功，最后根据P＝求出拉力的功率；
(2)由W_有用＝Gh可求得有用功，利用η＝可求得机械效率；
(3)由F＝(G+G_动)可求得动滑轮的重力，再利用F′＝(G′+G_动)可求得最大物重，然后利用η＝＝＝求得此滑轮组的最大机械效率。
【解答】

(1)由图知，n＝3
则绳子自由端移动的距离：
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
此滑轮组的最大机械效率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，掌握相关的公式及变形公式是解题的关键。
【练习】如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来(泥坑可近似看成水平面)，在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s，已知 汽车所受阻力为1200N，司机师傅的拉力功率为300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：

(1)司机师傅的拉力为多大？(2)滑轮组的机械效率是多少？
【答案】(1)500N；(2)80%．         
【解析】

使用滑轮组沿水平方向拉物体时，若物体移动s，承担汽车与水平面间的摩擦力的绳的股数是n股，则绳自由端移动的距离s′=ns，动力作用的绳端移动的速度是物体移动速度的n倍。
(1)绳子自由端移动的距离s=ns_汽车=3×1m=3m
绳子自由端速度：v=s/t=3m/5s=0.6m/s
由P===Fv得，工人的拉力：F===500N
(2)拉力所做总功：W_总=Fs=500N×3m=1500J  
工人所做有用功：W_有用=fs_汽车=1200N×1m=1200J
滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=80%
【例题4】(2020天津)在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关；
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：

实验次数	钩码所受的重力G/N	提升高度h/m	拉力F/N	蝇瑞移动的距离s/m	机械效率𝜂
1	2.0	0.1	1.0	0.3	66.7%
2	4.0	0.1	1.8	0.3	74.1%
3	6.0	0.1	2.5	03

 

请你解答如下问题：
(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为______：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式(      )；
(2)分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率______(选填“越高”“越低”或“不变”)；
(3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是______｡
【答案】    (1) 80.0%    (2)     (3)越高    (4)自重不同的滑轮
【解析】

(1)第3次实验中，有用功W_有=Gh=6.0N×0.1m=0.6J
通过滑轮组所做的总功W_总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J
滑轮组的机械效率

因为绳子端移动的距离是物体提升高度的3倍，所心滑轮组承重绳子的根数为3，那么滑轮组的绕线如图：

(2)分析表格数据知，用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高。
(3)猜想二，要验证滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，换用自重不同的动滑轮进行实验。
【练习】某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：
(i)按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力G并记钩码和绳端的位置
(ii)用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力F的值，并测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s；
(iii)记录实验数据填入表格中(表格略)；
(iv)多次改变钩码的数量，重复上述实验；
(v)用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；
(vi)分析测量结果，讨论影响机械效率的因素
回答以下问题：
(1)除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是       。
(2)滑轮组机械效率的计算公式是η=       (用直接测得的物理量符号表示)。
(3)关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有       (填序号，可能不止一项正确)。
A．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小
B．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大
C．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同
D．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同
E．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大
F．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小
 
【答案】(1)刻度尺；(2)Gh/Fs；(3)ADE。
【解析】

(1)由图可知，除了滑轮，弹簧测力计外，还需要测量高度的刻度尺；
(2)由滑轮组的图上可知，n=3
滑轮组做的有用功为W_有=Gh，总功为W_总=Fs，
机械效率的表达式为η= W_有/W_总=Gh/Fs；
(3)AB、在相同情况下，摩擦越大，所做的额外公功越多，机械效率越小，故A正确，B错误；
CD、忽略摩擦，滑轮组的机械效率，与定滑轮的质量无关，动滑轮质量相同，重力相同，额外功相同，则机械效率相同，故C错误、D正确；
EF、忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，所做的有用功越多，则机械效率越大。故E正确、F错误。故选ADE。