2024中考物理三輪突破5講義簡單機械的分析與計算學(xué)案

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講義
專題概述
本專題包含杠桿的種類、動態(tài)平衡的分析與計算，滑輪的種類及滑輪組的分析與計算，斜面的分析與計算。
類型一、杠桿
1.杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。
【例1】如圖所示，OAB為一可繞O點自由轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿，OA垂直于AB，且OA長度為40 cm，AB長度為30 cm，在OA中點C處掛一質(zhì)量為1 kg的物塊，要求在端點B處施加一個最小的力F，使杠桿在圖示位置平衡，則力F的力臂應(yīng)是 50 cm，最小的力F是 4 N。
【解析】在B點施加一個力最小的力，則力臂應(yīng)最大，當(dāng)OB作為力臂時，動力臂是最大的，動力最小；OA＝40 cm，AB＝30 cm，根據(jù)勾股定理可知，OB=(30cm)2+(40cm)2=50 cm；
OC＝20 cm；
根據(jù)杠桿的平衡條件可知：G×OC＝F×OB，mg×OC＝F×OB，即：1 kg×10 N/ kg×20 cm＝F×50 cm，解得：F＝4 N。
【答案】50；4。
【分析】根據(jù)杠桿的平衡條件可知，在阻力、阻力臂一定時，動力臂越大，動力越小，根據(jù)杠桿的平衡條件求出最小的動力的大小。
【例2】一臺起重機在某次起吊設(shè)備時，吊起的設(shè)備重為1.6×105 N，OB的長度是OA的8倍，吊臂狀態(tài)如圖所示，則此時吊臂下的液壓挺桿對吊臂A點施加的豎直向上的支持力為 1.28×106 N。（與起吊的設(shè)備質(zhì)量相比，吊臂的質(zhì)量可忽略不計）
【解析】由圖可知，起重吊臂是直的，OB的長度是OA的8倍，根據(jù)力臂的定義和數(shù)學(xué)關(guān)系可知，則物體拉力的力臂和支持力的力臂的比值為：L2：L1＝OB：OA＝8：1，
根據(jù)杠桿平衡條件可得GL2＝F1L1，
則支持力為：F1=L2L1×G=81×1.6×105 N＝1.28×106 N。
【答案】1.28×106。
【分析】根據(jù)杠桿平衡條件即可求得在豎直向上的方向上施加的支持力。
2.杠桿的應(yīng)用
(1)省力杠桿：動力臂l1＞阻力臂l2，則平衡時F1＜F2，這種杠桿使用時可省力(即用較小的動力就可以克服較大的阻力)，但卻費了距離(即動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離，并且比不使用杠桿，力直接作用在物體上移動的距離大)。
(2)費力杠桿：動力臂l1＜阻力臂l2，則平衡時F1＞F2，這種杠桿叫做費力杠桿。使用費力杠桿時雖然費了力(動力大于阻力)，但卻省距離(可使動力作用點比阻力作用點少移動距離)。
(3)等臂杠桿：動力臂l1=阻力臂l2，則平衡時F1=F2，這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力，也不費力，即不省距離也不費距離。既省力又省距離的杠桿時不存在的。
【例2】家具用品中有很多被稱為“神器”的小工具，給生活帶來了很多便利。如圖所示，下列“神器”中屬于費力杠桿的是（ ）
A．餐盤夾子B．核桃夾子
C．手動榨汁機D．壓蒜器
【解析】A.餐盤夾子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故A符合題意；
B.核桃夾在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B不合題意；
B.手動榨汁機在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C不合題意；
D.壓蒜器在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故D不合題意。
【答案】A。
【總結(jié)】此題考查的是杠桿的分類，主要包括以下幾種：①省力杠桿，動力臂大于阻力臂；②費力杠桿，動力臂小于阻力臂；③等臂杠桿，動力臂等于阻力臂。結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗，判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿。
【例4】如圖所示，以O(shè)為轉(zhuǎn)軸的輕質(zhì)杠桿AOB，AB＝4OA，物體C重240 N，底面積為200 cm2，在杠桿A端與物體的上端中點用一根輕質(zhì)硬棒連接，當(dāng)在B端用120 N的動力F豎直向上拉時，杠桿AOB在水平位置平衡，該杠桿為 省力 杠桿（選填“省力”、“等臂”或“費力”），此時物體C對水平地面的壓強是 3×104 Pa。
【解析】（1）由題知，O為支點，因為AB＝4OA，所以O(shè)B＝3OA，動力臂大于阻力臂，此杠桿為省力杠桿；
（2）由杠桿平衡條件可得：
FB×OB＝FA×OA，
杠桿A端受到的力：
FA=FB×OBOA=120N×31=360 N，方向豎直向上；
由于力的作用是相互的，物體C受到硬桿的壓力：
F壓＝FA＝360 N，
此時物體C對水平地面的壓力：
F＝G+F壓＝240 N+360 N＝600 N，
受力面積S＝200 cm2＝0.02m2，
物體C對水平地面的壓強：
p=FS=600N0.02m2=3×104 Pa。
【答案】省力；3×104。
【總結(jié)】本題考查了杠桿分類，以及杠桿平衡條件、壓強公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是利用杠桿平衡條件求出硬桿對物體的壓力。（1）根據(jù)動力臂與阻力臂的大小關(guān)系確定杠桿類型；
（2）利用杠桿平衡條件求杠桿A端受到的力，由于動力方向豎直向上，杠桿A端受到的力也是豎直向上；
由于力的作用是相互的，物體C受到硬桿的壓力等于杠桿A端受到的力；此時物體C對水平地面的壓力等于重力加上硬桿的壓力，再利用p=FS求物體C對水平地面的壓強。
3.杠桿的動態(tài)平衡:①確定作用在杠桿上的力和力臂；②分析轉(zhuǎn)動過程中保持不變的力或力臂；③分析轉(zhuǎn)動過程中力臂或力的變化情況；④根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2,確定相應(yīng)的力或力臂的變化情況。
【例5】如圖所示，長1米的粗細(xì)均勻的光滑金屬桿可繞O點轉(zhuǎn)動，桿上套一滑環(huán)，用測力計豎直向上拉著滑環(huán)緩慢向右移動，并保持金屬桿處于水平狀態(tài)。則測力計示數(shù)F與滑環(huán)離開O點的距離s之間的關(guān)系圖象為（ ）
A．B．
C．D．
【解析】由題意可知，杠桿是粗細(xì)均勻的一只金屬桿，重心在杠桿的中點，即阻力和阻力臂是保持不變的，離開O點的距離s為動力臂，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，
Fs＝GLG，則動力為：F=GLGs，即F與S成反比，所以圖象B是正確的。
【答案】B。
【分析】杠桿是粗細(xì)均勻的一只金屬桿，重心在杠桿的中點，即阻力和阻力臂是保持不變的，然后根據(jù)杠桿的平衡條件求出F與S之間的關(guān)系。
【例6】如圖所示，質(zhì)地均勻的圓柱體，在拉力F的作用下，由實線位置勻速轉(zhuǎn)到虛線所示位置，整個過程中，拉力F始終作用于A點且與OA保持垂直（OA為圓柱體橫截面的直徑），圓柱體在轉(zhuǎn)動過程中不打滑。則下列分析正確的是（ ）
A．拉力F逐漸變小
B．拉力F逐漸變大
C．由于拉力F的力臂始終保持最長，拉力F始終保持最小值不變
D．條件不足，無法判斷
【解析】
整個過程中，拉力F始終作用于A點且與OA保持垂直；
由圖可知，動力F的力臂L（L＝OA）始終保持不變，阻力為圓柱體的重力G始終大小不變，由實線位置轉(zhuǎn)到虛線位置時，重力的力臂逐漸減小，根據(jù)杠桿平衡條件可得FL＝GL′，所以動力F逐漸變小。
【答案】A。
【分析】本題主要考查兩個方面的知識：
（1）力臂的概念：從支點到力的作用線的距離叫做力臂；
（2）運用杠桿的平衡條件FL＝GL′分析動力的大小變化。
【例7】如圖所示的杠桿平衡，若F1為動力，則該杠桿為 省力 杠桿（選填“省力”、“費力”或“等臂”）。若F1、F2的大小和方向均不變，它們的作用點同時向支點O移動相同的距離，則杠桿會 A端下傾 。（選填“A端下傾”、“B端下傾”或“仍然平衡”）
【解析】由圖可知，動力臂要大于阻力臂，為省力杠桿；
原來平衡時，由杠桿的平衡條件可得F1?AO＝F2?BO，
因為AO＞BO，所以F1＜F2；
設(shè)向支點O移動相同的距離為L，
則A端力與力臂的乘積為：F1（AO﹣L）＝F1AO﹣F1L，
B端力與力臂的乘積為：F2（BO﹣L）＝F2BO﹣F2L，
因F1＜F2，則F1L＜F2L，
所以F1（AO﹣L）＞F2（BO﹣L），
則杠桿的A端向下傾斜。
【答案】省力；A端下傾。
【分析】根據(jù)動力臂和阻力臂的大小判定杠桿的種類；
根據(jù)杠桿原來平衡，設(shè)移動的距離為L，再比較F1（L1﹣L）和F2（L2﹣L）即可作出判斷。
類型二、滑輪組
1.定滑輪
(1)定義：工作時，中間的軸固定不動的滑輪叫定滑輪
(2)實質(zhì)：是個等臂杠桿。
軸心O點固定不動為支點，其動力臂和阻力臂都等于圓的半徑r，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，因為重物勻速上升時不省力。
(3)特點：不省力，但可改變力的方向。
所謂“改變力的方向”是指我們施加某一方向的力能得到一個與該力方向不同的力(圖中得到使重物G上升的力)。
(4)動力移動的距離與重物移動的距離相等。
對于定滑輪來說，無論朝哪個方向用力，定滑輪都是一個等臂杠桿，所用拉力都等于物體的重力G。(不計繩重和摩擦)
【例8】為探究定滑輪的特點，設(shè)計了如圖所示的兩種方式拉升同一重物。若在相同的時間內(nèi)使重物勻速上升相同高度。則下列說法正確的是（ ）
A．使用這個滑輪能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力比乙拉力使繩子自由端移動的速度小
【解析】A.由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，故A錯誤；
B.定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動力臂都等于滑輪的半徑，即甲、乙拉力的力臂相等，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正確
C.由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移到的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C錯誤；
D.由題意可知，重物在相同時間內(nèi)上升的距離相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑輪中，繩子移動的距離等于重物上升的距離，繩子移動的時間和重物上升的時間相同，根據(jù)v=st 可知，甲、乙拉力移動的速度都等于重物上升的速度，故D錯誤。
【答案】B。
【分析】（1）由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，由此得出結(jié)論；
（2）定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動力臂都等于滑輪的半徑，根據(jù)杠桿的平衡條件可得出結(jié)論；
（3）由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移動的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小，由此可得出結(jié)論；
（4）由題意可知，重物在相同時間內(nèi)上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移動的距離等于重物上升的距離，由此可得出結(jié)論。
2.動滑輪
(1)定義：工作時，軸隨重物一起移動的滑輪叫動滑輪。
(2)實質(zhì)：是一個動力臂為阻力臂二倍的杠桿。
(3)特點：省一半力，但不能改變力的方向。
(4)動力移動的距離是重物移動距離的2倍。
對于動滑輪來說：1)動滑輪在移動的過程中，支點也在不停地移動；2)動滑輪省一半力的條件是：動滑輪與重物一起勻速移動，動力F1的方向與并排繩子平行，不計動滑輪重、繩重和摩擦。
【例9】如圖所示，物體M重100 N，滑輪重10 N，若不計摩擦及繩重，當(dāng)滑輪在恒力F作用下，以0.2m/s的速度勻速上升，物體M的的速度及拉力F的大小分別為（ ）
A．0.1 m/s，110 NB．0.2 m/s，55 N
C．0.4 m/s，210 ND．0.4 m/s，110 N
【解析】由圖可知是動滑輪的特殊使用方法，根據(jù)動滑輪的特點可知：F＝2G物+G輪＝2×100 N+10 N＝210 N；
物體上升距離是拉力F和滑輪移動的距離的二倍，滑輪以0.2 m/s的速度勻速上升，
故物體上升速度為2v＝2×0.2 m/s＝0.4 m/s。
【答案】C。
【分析】解決此題要知道輪軸隨物體一起運動的滑輪是動滑輪，如圖拉動滑輪時，拉力的大小是物重的2倍，但移動距離是物體移動距離的一半，所以使用這樣使用動滑輪費力但可以省距離。
【例10】如圖所示，置于水平桌面上的物體A重490 N，物體B重294 N，物體B在勻速下降了40 cm的過程中，拉動物體A在水平桌面上勻速移動了一段距離；若用一水平向左的力F拉動物體A，使物體A在5 s內(nèi)勻速移動0.5 m（不計動滑輪、繩重以及滑輪輪軸間摩擦），則拉力F為 294 N，繩子拉力對物體B所做的功為 73.5 J，物體A與桌面的滑動摩擦力為 147 N。
【解析】（1）由圖知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)是2，繩子自由端的拉力：F′=GB2=294N2=147 N。
物體A勻速運動，拉力和摩擦力是一對平衡力，物體A所受摩擦力：f＝F′＝147 N。
（2）用一水平向左的力F拉動物體A，拉力：F＝f+F′＝147 N+147 N＝294 N；
（3）繩子拉力對物體B所做的功：W＝GBh＝GB×s2=294 N×0.5m2=73.5 J。
【答案】294；73.5；147。
【分析】（1）根據(jù)滑輪組的省力情況，已知物體B重294 N，不計動滑輪、繩重以及滑輪輪軸間摩擦，可求出繩子自由端的拉力，物體A勻速運動，拉力和摩擦力是一對平衡力，可知物體A所受摩擦力大小。
（2）若用一水平向左的力F拉動物體A，拉力F的大小等于物體A所受摩擦力與繩子自由端的拉力之和。
（3）已知物體A移動0.5m，根據(jù)承擔(dān)物重的繩子股數(shù)，可知物體B上升的距離，根據(jù)W＝Gh可求出對物體B做的功。
3.滑輪組：(1)定義：由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成。
(2)特點：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即(條件：不計動滑輪、繩重和摩擦)。
注意：如果不忽略動滑輪的重量則：。
(3)動力移動的距離S和重物移動的距離h的關(guān)系是：使用滑輪組時，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動的距離就是物體移動距離的n倍，即S=nh。
(4)繩子端的速度與物體上升的速度關(guān)系：。
【例11】如圖所示，如果繩重和摩擦不計，動滑輪重不計，物重G＝300 N，則圖甲中的拉力F甲＝ 100 N，圖乙中的拉力F乙＝ 75 N；如果不計繩重及摩擦，每個滑輪的重力為30 N，物重G＝300 N，則拉力F甲＝ 110 N，拉力F乙＝ 90 N。
（1）當(dāng)繩重和摩擦不計、動滑輪重不計時，
圖甲中的拉力F甲=1n甲G=13×300 N＝100 N，
圖乙中的拉力F乙=1n乙G=14×300 N＝75 N；
（2）當(dāng)不計繩重及摩擦?xí)r，
圖甲中的拉力F甲=1n甲（G+G動）=13×（300 N+30 N）＝110 N，
圖乙中的拉力F乙=1n乙（G+G動）=14×（300 N+2×30 N）＝90 N。
【答案】100；75；110；90。
【總結(jié)】本題考查了使用滑輪組省力情況的判斷，注意關(guān)系式：當(dāng)繩重和摩擦不計、動滑輪重不計時，拉力F=1nG；當(dāng)不計繩重和摩擦?xí)r，拉力F=1n（G+G動）。
【例12】如圖所示，水平地面上放著一個重為800 N的物體，某人利用滑輪組拉著物體勻速運動時，物體與地面間的摩擦力為160 N，不計滑輪重及摩擦，則人的水平拉力F大小為 80 N，物體的機械能 不變 （選填“增大”“減小”或“不變”）。
【解析】（1）由圖可知，n＝2，則不計滑輪重及繩與輪之間的摩擦，人的水平拉力F=12f=12×160 N＝80 N。
（2）某人利用滑輪組拉著物體勻速運動時，物體質(zhì)量不變，速度不變，動能不變，物體并沒有被舉高，勢能不變，則機械能不變。
【答案】80；不變。
【分析】（1）由圖可知，左側(cè)滑輪為動滑輪，右側(cè)滑輪為定滑輪，此滑輪組能省一半力。不計滑輪重及繩與輪之間的摩擦?xí)r，根據(jù)F=12f求出拉力大小。
（2）影響動能的影響因素是物體的質(zhì)量和物體運動的速度，影響重力勢能的因素是物體的質(zhì)量和物體的高度，其中動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。在分析各個能量的變化時，根據(jù)各自的影響因素進(jìn)行分析。
【例13】工人使用如圖所示的滑輪組，在50 s內(nèi)將重1500 N的物體A勻速提升1 m，拉力F為500 N。在此過程中，不計繩重和輪與軸間的摩擦。
求：（1）繩子自由端的移動速度v繩；
（2）動滑輪的總重G動。
【解析】不計繩的重力和摩擦，n＝4
（1）物體上升的速度：v=st=1 m50 s=0.02 m/s，
繩子自由端的移動速度：v繩＝4v＝4×0.02 m/s＝0.08 m/s；
（2）不計繩重和摩擦，
F=14（G輪+G物）
即：500 N=14（G輪+1500 N），
動滑輪的重：
G輪＝500 N。
【答案】（1）繩子自由端的移動速度0.08 m/s；（2）動滑輪的總重500 N。
【分析】（1）根據(jù)v繩＝4v求出自由端移動的速度。
（2）不計繩重和摩擦，知道拉力和物重的大小，利用F=14（G輪+G物）求動滑輪的重。
類型三、機械效率
１.有用功：對機械、活動有用的功。
公式：W有用＝Gh(提升重物)=W總－W額=ηW總；斜面：W有用= Gh。
2.額外功：并非需要但又不得不做的功。
公式：W額= W總－W有用=G動h(忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組)；斜面： W額=fL。
3.總功：有用功加額外功或動力所做的功。
公式： W總=W有用＋W額=FS= W有用／η；斜面：W總= fL+Gh=FL。
【例14】小明值日時用水桶提水從一樓上到三樓，下列關(guān)于小明做功的說法中正確的是（ ）
A．對水所做的功是有用功B．對水所做的功是額外功
C．對桶所做的功是有用功D．對水所做的功是總功
【解析】AC.小明目的是提水，對水做的功為有用功，故A正確、C錯誤；
B.對桶做的功為額外功，故B錯誤；
D.小明把水、桶、自身提升做的功為總功，故D錯誤。
【答案】A。
【例15】用如圖甲的滑輪組提升重200 N的物體，已知拉力F為80 N，不計繩重和摩擦，物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，反映繩子自由端運動的圖線是 A （選填“A”或“B”），動滑輪重為 40 N，3 s內(nèi)對物體做的有用功為 300 J。
【解析】（1）由圖甲可知，n＝3，則拉力端移動距離s＝3h，所以圖乙中上面的傾斜直線A是繩子自由端運動的s﹣t圖像，而下面的傾斜直線B是物體運動的s﹣t圖像；
（2）不計繩重和摩擦，拉力F=13（G+G動），則動滑輪重力：
G動＝3F﹣G＝3×80 N﹣200 N＝40 N；
（3）由圖乙可知，t＝3 s時，物體運動的高度h＝1.5 m，
對物體做的有用功：W有用＝Gh＝200 N×1.5 m＝300 J。
【答案】A；40；300。
【總結(jié)】本題考查了使用滑輪組時動滑輪重力、有用功的計算，要利用好關(guān)系式：不計繩重和摩擦，拉力F=13（G+G動）。
4.機械效率：有用功跟總功的比值。機械效率計算公式：。
【例16】關(guān)于機械效率，下列說法正確的是（ ）
A．有用功越大，機械的機械效率就越高
B．額外功越大，機械的機械效率就越低
C．總功越大，機械的機械效率就越低
D．有用功與總功的比值越大，機械的機械效率就越高
【解析】A.機械效率是有用功與總功的比值，總功不確定，機械效率不能確定。此選項錯誤；
B.有用功不確定，總功不能確定，總功不確定，機械效率不能確定。此選項錯誤；
C.機械效率是有用功與總功的比值，有用功不確定，機械效率不能確定。此選項錯誤；
D.機械效率是有用功與總功的比值，比值越大，說明機械效率越高。此選項正確。
【答案】D。
【總結(jié)】理解機械效率的定義，明確有用功、額外功和總功之間的關(guān)系是解決此類題目的關(guān)鍵。①總功＝有用功+額外功；
②有用功和總功的比值叫機械效率；
③由機械效率的定義可知，機械效率的高低只與有用功在總功中所占的比例有關(guān)，比例越大，機械效率越高。
5.滑輪組的機械效率(不計滑輪重以及摩擦?xí)r)
(1)滑輪組(豎直方向提升物體)：(G為物重，h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離)。
(2)滑輪組(水平方向拉動物體)：(f為摩擦力，l為物體移動距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離)。
【例17】甲裝置中，空吊籃A重25 N，B處繩子承受的拉力足夠大，C處繩子承受的最大拉力為100 N。小壯將A提升到高處，施加拉力F隨時間變化關(guān)系如圖乙，A上升速度隨時間變化關(guān)系如圖丙。忽略繩重、摩擦、空氣阻力。下列說法不正確的是（ ）
A．動滑輪所受的重力為15 N
B．第2秒內(nèi)克服滑輪重做的額外功為30 J
C．此裝置最多能勻速運載160 N重的貨物
D．此裝置運載貨物最高機械效率為92.5%
【解析】A.由圖丙可知，在1～2s內(nèi)（第2s內(nèi)）A被勻速提升，由圖乙可知拉力F＝20 N，由圖知，n＝2，忽略繩重及摩擦，動滑輪重力G動＝nF﹣GA＝2×20 N﹣25 N＝15 N，故A正確；
B.由圖丙可知，第2s內(nèi)A上升的速度vA＝2m/s，第2s內(nèi)滑輪上升的高度h＝vAt＝2m/s×1s＝2m，第2秒內(nèi)克服滑輪重做的額外功為W額＝G動h＝15 N×2m＝30J，故B正確；
C.忽略繩重及摩擦，繩子拉力為：F=1n（G+GA+G動），
則提升貨物的最大重力為：G＝2F最大﹣GA﹣G動＝2×100 N﹣25 N﹣15 N＝160 N，故C正確；
D.此裝置提升重物的機械效率隨提升物重的增大而增大，
則此裝置提升重物的最大機械效率為：η=W有用W總=G?F最大s=G?F最大×2?=G2F最大=160N2×100N=80%，故D錯誤。
【答案】D。
【分析】（1）忽略繩重、摩擦、空氣阻力，根據(jù)F=1n（G+G動）求出動滑輪的重力；
（2）根據(jù)圖丙得出A上升的速度，根據(jù)速度公式求出動滑輪上升的高度，根據(jù)W額＝G動h求出額外功的大??；
（3）忽略繩重、摩擦、空氣阻力，根據(jù)F=1n（G+GA+G動）求出物體的最大重力；
（4）忽略繩重、摩擦、空氣阻力，根據(jù)η=W有用W總=G?F最大s=G?F最大×n?=GnF最大求出滑輪組的最高機械效率。
6.斜面的機械效率：（1）斜面是省力費距離的簡單機械；（2）沿粗糙斜面勻速上拉時拉力和摩擦力不是一對平衡力；（3）(h為斜面高，S為斜面長，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對物體的拉力)。
【例18】如圖所示，固定的斜面長s＝1.2 m，高h(yuǎn)＝0.3 m。沿斜面向上用5 N的拉力在2 s內(nèi)把一個重16 N的物體從斜面底端勻速拉到頂端。拉力的功率為 3 W，斜面的機械效率為 80% 。
【解析】（1）拉力所做的總功為：W總＝Fs＝5 N×1.2 m＝6 J；
拉力的功率為：P=W總t=6J2s=3 W；
（2）此過程所做的有用功為：W有＝Gh＝16 N×0.3 m＝4.8 J；
則斜面的機械效率為：η=W有W總=4.8J6J=80%。
【答案】3；80%。
【分析】（1）根據(jù)公式W＝Fs求出拉力做的功，即總功；再根據(jù)公式P=W總t求出拉力的功率。
（2）根據(jù)W＝Gh求出有用功；然后根據(jù)公式η=W有W總求出斜面的機械效率。
7.杠桿的機械效率：(h為物體被提升的高度，S為動力移動的距離，G為物重，F(xiàn)為動力)。
【例19】用如圖所示的實驗裝置測量一形狀規(guī)則，質(zhì)量均勻的杠桿的機械效率（不考慮摩擦）。實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升，鉤碼總重G為1.2 N，鉤碼上升高度h為0.1 m，測力計移動距離s為0.3 m，下列說法正確的是（ ）
A．動力×動力臂＝G×OA
B．杠桿自重為0.2 N
C．鉤碼位于A和B機械效率不變
D．機械效率是66.7%
【解析】A、根據(jù)圖示可知，阻力大小等于鉤碼總重G，只有當(dāng)杠桿在水平位置時，阻力臂才為OA，所以該關(guān)系式不一定成立，故A錯誤；
B、有用功：W有用＝Gh＝1.2 N×0.1 m＝0.12 J；
圖中彈簧測力計的分度值是0.1 N，讀數(shù)為0.5 N；
測力計的拉力做的總功：W總＝Fs＝0.5 N×0.3 m＝0.15 J；
則W額＝W總﹣W有＝0.15 J﹣0.12 J＝0.03 J；
測力計移動的距離s為0.3 m，質(zhì)量均勻的杠桿的重心在杠桿的中心，根據(jù)幾何關(guān)系可知，杠桿重心上升的高度為彈簧測力計上升高度的一半，即h杠桿＝0.15 m；
不計摩擦，克服杠桿自重做的功是額外功，
由W額＝G杠桿h杠桿可得杠桿自重：
G杠桿=W額?杠桿= N，故B正確；
C.鉤碼總重不變，保持鉤碼提升高度不變，則有用功不變；鉤碼分別位于A和B時，杠桿重心上升的高度不同，則額外功不同，總功也不同，根據(jù)η=W有W總可知杠桿的機械效率會發(fā)生變化，故C錯誤。
D.該實驗中，杠桿的機械效率：η=W有W總×100%=×100%＝80%，故D錯誤；
【答案】B。
【總結(jié)】本題考查了彈簧測力計的讀數(shù)、杠桿平衡條件的應(yīng)用以及杠桿機械效率的測量，知道有用功、總功、額外功的計算方法，明確機械效率的表達(dá)式是關(guān)鍵。
（1）本題中杠桿平衡條件是否成立，關(guān)鍵是根據(jù)阻力和相應(yīng)的力臂進(jìn)行判斷。
（2）對彈簧測力計進(jìn)行讀數(shù)時，需看清彈簧測力計的分度值，然后根據(jù)指針位置進(jìn)行讀數(shù)。
在實驗中，彈簧測力計向上拉力做的功是總功，克服鉤碼重力做的功是有用功，不計摩擦，克服杠桿自重做的功是額外功，杠桿的機械效率可以根據(jù)公式η=W有W總×100%來計算。
（3）將同一物體分別懸掛在A、B兩點時，若保持鉤碼提升高度不變，則有用功不變，但杠桿重心上升的高度不同，則額外功不同，總功也不同，據(jù)此判斷機械效率是否變化。