根据2025年中考物理考纲及最新教学操作,滑轮相关考点可分为下面内容四大模块,覆盖基本概念、核心公式、动态分析及实验探究:
一、滑轮基础概念与分类
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定滑轮
- 特点:轴固定不动,实质是等臂杠杆,不省力但可改变力的路线
- 公式:拉力 \( F = G \)(忽略摩擦)
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动滑轮
- 特点:轴随物体移动,实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆,省一半力但费距离
- 公式:拉力 \( F = \fracG + G_\text动}}}2} \)(考虑动滑轮重)
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滑轮组
- 组合方式:定滑轮与动滑轮结合,既省力又改变路线
- 核心参数:
- 绳子段数 \( n \)(与动滑轮直接接触的绳子段数)
- 自在端移动距离 \( s = nh \)(\( h \) 为物体移动距离)
二、核心公式与机械效率
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竖直滑轮组
- 有用功 \( W_\text有}} = Gh \)
- 总功 \( W_\text总}} = Fs = F \cdot nh \)
- 机械效率 \( \eta = \fracW\text有}}}W\text总}}} = \fracG}nF} \)
- 动态分析:
- 物体速度 \( v\text物}} = \fracv\text绳}}}n} \)
- 功率 \( P = F \cdot v_\text绳}} \)
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水平滑轮组
- 有用功 \( W\text有}} = f \cdot s\text物}} \)(\( f \) 为摩擦力)
- 总功 \( W\text总}} = F \cdot s\text绳}} = F \cdot n s_\text物}} \)
- 机械效率 \( \eta = \fracf}nF} \)
三、高频题型与解题策略
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选择题
- 考察点:滑轮类型判断、拉力计算、速度关系
- 例:动滑轮省力计算(若 \( G = 800 \, \textN} \),\( G_\text动}} = 100 \, \textN} \),则 \( F = \frac800 + 100}2} = 450 \, \textN} \))
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计算题
- 典型难题:
- 求机械效率(如:已知 \( G = 720 \, \textN} \),\( F = 300 \, \textN} \),\( n = 3 \),则 \( \eta = \frac720}3 \times 300} = 80\% \))
- 功率计算(拉力速度 \( v = 0.9 \, \textm/s} \),功率 \( P = 300 \, \textN} \times 0.9 = 270 \, \textW} \))
- 典型难题:
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实验探究题
- 操作要点:
- 匀速拉动弹簧测力计(保证示数稳定)
- 测量 \( G \)、\( h \)、\( F \)、\( s \)
- 重点拎出来说:机械效率受动滑轮重量、摩擦力和物重影响(动滑轮越重,效率越低)
- 操作要点:
四、易错点与应试技巧
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绳子段数判断
- 口诀:“数动滑轮上的绳子段数”,若绳子自在端从动滑轮引出,则 \( n = \) 动滑轮数 \( \times 2 + 1 \)
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摩擦力与受力分析
- 水平滑轮组中,拉力需克服物体与地面的摩擦力(如 \( f = 60 \, \textN} \),则 \( F = \fracf}n} = \frac60}2} = 30 \, \textN} \))
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动态变化难题
- 当物体匀速运动时,拉力 \( F \) 恒定;若加速或减速,需结合牛顿定律分析
五、典型例题解析
题目:用滑轮组匀速提升重物,物重 \( G = 400 \, \textN} \),动滑轮重 \( G_\text动}} = 100 \, \textN} \),拉力 \( F = 250 \, \textN} \),求机械效率。
解析:
- 绳子段数 \( n = 2 \)(动滑轮上两段绳子)
- 总功 \( W_\text总}} = F \cdot s = 250 \times 4 = 1000 \, \textJ} \)
- 有用功 \( W_\text有}} = G \cdot h = 400 \times 2 = 800 \, \textJ} \)
- 机械效率 \( \eta = \frac800}1000} = 80\% \)
复习建议:
- 掌握基础公式推导(如 \( \eta = \fracG}G + G_\text动}}} \) 的适用条件);
- 通过画受力图明确各力关系;
- 刷题时优先练习竖直与水平滑轮组的混合题型(如组合滑轮难题)。