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12. 如图11-3-8所示，规格完全相同的滑轮用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为$G_1$、$G_2$的两个物体，比较它们的省力情况和机械效率（不计摩擦），下列说法中正确的是（
A.若$G_1=G_2$，则$F_1 ＜ F_2$，甲的机械效率较高
B.若$G_1=G_2$，则$F_1 ＞ F_2$，乙的机械效率较高
C.若$G_1 ＜ G_2$，则$F_1 ＞ F_2$，甲的机械效率较高
D.若$G_1 ＜ G_2$，则$F_1 ＜ F_2$，乙的机械效率较高
D
）。A.若$G_1=G_2$，则$F_1 ＜ F_2$，甲的机械效率较高
B.若$G_1=G_2$，则$F_1 ＞ F_2$，乙的机械效率较高
C.若$G_1 ＜ G_2$，则$F_1 ＞ F_2$，甲的机械效率较高
D.若$G_1 ＜ G_2$，则$F_1 ＜ F_2$，乙的机械效率较高
答案
12. D
解析
【分析】
要解决本题，需掌握滑轮组的拉力计算和机械效率的核心知识：①不计摩擦时，滑轮组拉力公式为$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n} $，其中$ n $是承担物重的绳子段数，$ G_{动} $是动滑轮重力；②不计摩擦时，滑轮组机械效率$ \eta=\frac{G_{物}}{G_{物}+G_{动}} $，动滑轮重力相同的情况下，物重越大，机械效率越高。首先确定甲、乙滑轮组的$ n $值：甲的动滑轮上有3段绳子（$ n_1=3 $），乙的动滑轮上有2段绳子（$ n_2=2 $）；因滑轮规格相同，故$ G_{动} $相同，据此分析拉力和机械效率的关系。
【解析】
1. 拉力分析：
不计摩擦时，拉力公式为$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n} $，因此：
甲滑轮组拉力：$ F_1=\frac{G_1 + G_{动}}{3} $；
乙滑轮组拉力：$ F_2=\frac{G_2 + G_{动}}{2} $。
2. 机械效率分析：
不计摩擦时，额外功仅来自提升动滑轮，机械效率$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G_{物}h}{G_{物}h + G_{动}h}=\frac{G_{物}}{G_{物}+G_{动}} $。由于滑轮规格相同，$ G_{动} $一致，物重越大，机械效率越高。
3. 选项判断：
若$ G_1=G_2 $，设$ G_1=G_2=G $，则$ F_1=\frac{G+G_{动}}{3} $，$ F_2=\frac{G+G_{动}}{2} $，故$ F_1＜F_2 $；此时$ G $和$ G_{动} $均相同，机械效率$ \eta_1=\eta_2 $，因此A、B错误。
若$ G_1＜G_2 $，代入公式举例验证：设$ G_{动}=1N $，$ G_1=2N $，$ G_2=3N $，则$ F_1=\frac{2+1}{3}=1N $，$ F_2=\frac{3+1}{2}=2N $，故$ F_1＜F_2 $；机械效率：$ \eta_1=\frac{2}{2+1}\approx66.7\% $，$ \eta_2=\frac{3}{3+1}=75\% $，乙的机械效率更高，因此C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组拉力计算；滑轮组机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的省力情况与机械效率，核心是掌握不计摩擦时的拉力公式和机械效率的影响因素，需准确判断承担物重的绳子段数，属于初中物理力学的基础题型，要求学生熟练应用相关公式分析。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需掌握滑轮组的拉力计算和机械效率的核心知识：①不计摩擦时，滑轮组拉力公式为$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n} $，其中$ n $是承担物重的绳子段数，$ G_{动} $是动滑轮重力；②不计摩擦时，滑轮组机械效率$ \eta=\frac{G_{物}}{G_{物}+G_{动}} $，动滑轮重力相同的情况下，物重越大，机械效率越高。首先确定甲、乙滑轮组的$ n $值：甲的动滑轮上有3段绳子（$ n_1=3 $），乙的动滑轮上有2段绳子（$ n_2=2 $）；因滑轮规格相同，故$ G_{动} $相同，据此分析拉力和机械效率的关系。
【解析】
1. 拉力分析：
不计摩擦时，拉力公式为$ F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n} $，因此：
甲滑轮组拉力：$ F_1=\frac{G_1 + G_{动}}{3} $；
乙滑轮组拉力：$ F_2=\frac{G_2 + G_{动}}{2} $。
2. 机械效率分析：
不计摩擦时，额外功仅来自提升动滑轮，机械效率$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G_{物}h}{G_{物}h + G_{动}h}=\frac{G_{物}}{G_{物}+G_{动}} $。由于滑轮规格相同，$ G_{动} $一致，物重越大，机械效率越高。
3. 选项判断：
若$ G_1=G_2 $，设$ G_1=G_2=G $，则$ F_1=\frac{G+G_{动}}{3} $，$ F_2=\frac{G+G_{动}}{2} $，故$ F_1＜F_2 $；此时$ G $和$ G_{动} $均相同，机械效率$ \eta_1=\eta_2 $，因此A、B错误。
若$ G_1＜G_2 $，代入公式举例验证：设$ G_{动}=1N $，$ G_1=2N $，$ G_2=3N $，则$ F_1=\frac{2+1}{3}=1N $，$ F_2=\frac{3+1}{2}=2N $，故$ F_1＜F_2 $；机械效率：$ \eta_1=\frac{2}{2+1}\approx66.7\% $，$ \eta_2=\frac{3}{3+1}=75\% $，乙的机械效率更高，因此C错误，D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组拉力计算；滑轮组机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的省力情况与机械效率，核心是掌握不计摩擦时的拉力公式和机械效率的影响因素，需准确判断承担物重的绳子段数，属于初中物理力学的基础题型，要求学生熟练应用相关公式分析。
【难度系数】
0.6
13. 使用滑轮组提升重物,其机械效率与哪些因素有关,有什么关系? 请你提出一个因素进行探究。
（1）你猜测影响滑轮组机械效率的因素有：。
（2）对你猜测的多种因素中的某一个因素进一步猜测,它是怎样影响滑轮组的机械效率的?
（3）针对(2)设计一个实验进行验证。
① 实验器材：。
② 在右侧空白处画出你将使用的滑轮组的组装及绕线方法示意图。
③ 实验中需测的物理量有哪些?
④ 写出计算滑轮组机械效率的表达式。
（1）你猜测影响滑轮组机械效率的因素有：。
（2）对你猜测的多种因素中的某一个因素进一步猜测,它是怎样影响滑轮组的机械效率的?
（3）针对(2)设计一个实验进行验证。
① 实验器材：。
② 在右侧空白处画出你将使用的滑轮组的组装及绕线方法示意图。
③ 实验中需测的物理量有哪些?
④ 写出计算滑轮组机械效率的表达式。
答案
解：
（1）动滑轮自重、被提升重物的重力、绳重、滑轮转轴处的摩擦
（2）同一滑轮组，提升的重物重力越大，滑轮组的机械效率越高
（3）① 铁架台、定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、刻度尺、细线、规格相同的钩码多个
② 组装示意图：将定滑轮固定在铁架台上部，细线一端系在动滑轮上端挂钩，向上绕过定滑轮，再向下绕过动滑轮，绳子自由端竖直向上连接弹簧测力计，该滑轮组承担物重的绳子段数为3。
③ 需要测量的物理量：钩码的总重力G，钩码匀速上升的高度h，竖直匀速拉动弹簧测力计时的拉力F，绳子自由端移动的距离s。
④ 机械效率表达式：$\eta=\frac{Gh}{Fs}×100\%$
（1）动滑轮自重、被提升重物的重力、绳重、滑轮转轴处的摩擦
（2）同一滑轮组，提升的重物重力越大，滑轮组的机械效率越高
（3）① 铁架台、定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、刻度尺、细线、规格相同的钩码多个
② 组装示意图：将定滑轮固定在铁架台上部，细线一端系在动滑轮上端挂钩，向上绕过定滑轮，再向下绕过动滑轮，绳子自由端竖直向上连接弹簧测力计，该滑轮组承担物重的绳子段数为3。
③ 需要测量的物理量：钩码的总重力G，钩码匀速上升的高度h，竖直匀速拉动弹簧测力计时的拉力F，绳子自由端移动的距离s。
④ 机械效率表达式：$\eta=\frac{Gh}{Fs}×100\%$
解析
【分析】
这道题考查滑轮组机械效率的相关知识，解题思路如下：1. 回忆滑轮组机械效率的影响因素，常见因素包括动滑轮自重、被提升重物的重力、绳重、滑轮转轴处的摩擦等；2. 选取其中一个因素（如被提升重物的重力），结合机械效率的原理（有用功与总功的比值），猜测该因素对机械效率的影响；3. 设计验证实验时，采用控制变量法，保持其他影响因素不变，仅改变被提升重物的重力，测量相关物理量，利用机械效率公式计算并比较不同情况下的机械效率，得出结论。
【解析】
（1）滑轮组机械效率的影响因素有：动滑轮自重、被提升重物的重力、绳重、滑轮转轴处的摩擦；
（2）同一滑轮组，提升的重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；
（3）① 实验器材：铁架台、定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、刻度尺、细线、规格相同的钩码多个；
② 滑轮组组装：将定滑轮固定在铁架台上部，细线一端系在动滑轮上端挂钩，向上绕过定滑轮，再向下绕过动滑轮，绳子自由端竖直向上连接弹簧测力计（该滑轮组承担物重的绳子段数为3）；
③ 需测量的物理量：钩码的总重力G，钩码匀速上升的高度h，竖直匀速拉动弹簧测力计时的拉力F，绳子自由端移动的距离s；
④ 机械效率表达式：$\eta=\frac{Gh}{Fs}×100\%$。
【答案】
（1）动滑轮自重、被提升重物的重力、绳重、滑轮转轴处的摩擦
（2）同一滑轮组，提升的重物重力越大，滑轮组的机械效率越高
（3）① 铁架台、定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、刻度尺、细线、规格相同的钩码多个
② 组装示意图：将定滑轮固定在铁架台上部，细线一端系在动滑轮上端挂钩，向上绕过定滑轮，再向下绕过动滑轮，绳子自由端竖直向上连接弹簧测力计，该滑轮组承担物重的绳子段数为3。
③ 钩码的总重力G，钩码匀速上升的高度h，竖直匀速拉动弹簧测力计时的拉力F，绳子自由端移动的距离s。
④ $\eta=\frac{Gh}{Fs}×100\%$
【知识点】
滑轮组机械效率、控制变量法、实验探究设计
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的影响因素展开，重点考查学生对实验探究的理解，尤其是控制变量法的应用，实验设计需遵循科学性、可操作性原则，是初中物理力学部分的典型实验题，能有效考查学生的实验探究能力。
【难度系数】
0.6
这道题考查滑轮组机械效率的相关知识，解题思路如下：1. 回忆滑轮组机械效率的影响因素，常见因素包括动滑轮自重、被提升重物的重力、绳重、滑轮转轴处的摩擦等；2. 选取其中一个因素（如被提升重物的重力），结合机械效率的原理（有用功与总功的比值），猜测该因素对机械效率的影响；3. 设计验证实验时，采用控制变量法，保持其他影响因素不变，仅改变被提升重物的重力，测量相关物理量，利用机械效率公式计算并比较不同情况下的机械效率，得出结论。
【解析】
（1）滑轮组机械效率的影响因素有：动滑轮自重、被提升重物的重力、绳重、滑轮转轴处的摩擦；
（2）同一滑轮组，提升的重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；
（3）① 实验器材：铁架台、定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、刻度尺、细线、规格相同的钩码多个；
② 滑轮组组装：将定滑轮固定在铁架台上部，细线一端系在动滑轮上端挂钩，向上绕过定滑轮，再向下绕过动滑轮，绳子自由端竖直向上连接弹簧测力计（该滑轮组承担物重的绳子段数为3）；
③ 需测量的物理量：钩码的总重力G，钩码匀速上升的高度h，竖直匀速拉动弹簧测力计时的拉力F，绳子自由端移动的距离s；
④ 机械效率表达式：$\eta=\frac{Gh}{Fs}×100\%$。
【答案】
（1）动滑轮自重、被提升重物的重力、绳重、滑轮转轴处的摩擦
（2）同一滑轮组，提升的重物重力越大，滑轮组的机械效率越高
（3）① 铁架台、定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、刻度尺、细线、规格相同的钩码多个
② 组装示意图：将定滑轮固定在铁架台上部，细线一端系在动滑轮上端挂钩，向上绕过定滑轮，再向下绕过动滑轮，绳子自由端竖直向上连接弹簧测力计，该滑轮组承担物重的绳子段数为3。
③ 钩码的总重力G，钩码匀速上升的高度h，竖直匀速拉动弹簧测力计时的拉力F，绳子自由端移动的距离s。
④ $\eta=\frac{Gh}{Fs}×100\%$
【知识点】
滑轮组机械效率、控制变量法、实验探究设计
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的影响因素展开，重点考查学生对实验探究的理解，尤其是控制变量法的应用，实验设计需遵循科学性、可操作性原则，是初中物理力学部分的典型实验题，能有效考查学生的实验探究能力。
【难度系数】
0.6
14. 实验探究：斜面的机械效率。
（1）在探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系时，应控制斜面的
（2）在探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系时，应控制斜面的
（3）在探究斜面机械效率与物体质量的关系时，应控制斜面的
（4）各小组的同学只能就其中一个你们比较感兴趣的问题进行探究，把你们的设计方案写下来，设计出实验表格。（提示：实验不要用小车；选用的木块要重一些；木板的摩擦要大一些；拉动中要尽量匀速；弹簧测力计的读数要准确）
（1）在探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系时，应控制斜面的
粗糙程度
和物体的质量
一定，改变斜面的倾斜程度。（2）在探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系时，应控制斜面的
倾斜程度
和物体的质量
一定，改变斜面的粗糙程度，分别在毛巾、木板、玻璃斜面上做三次。（3）在探究斜面机械效率与物体质量的关系时，应控制斜面的
倾斜程度
和粗糙程度
一定，改变物体的质量，分别用较轻、较重、最重的物体做三次。（4）各小组的同学只能就其中一个你们比较感兴趣的问题进行探究，把你们的设计方案写下来，设计出实验表格。（提示：实验不要用小车；选用的木块要重一些；木板的摩擦要大一些；拉动中要尽量匀速；弹簧测力计的读数要准确）
答案
14.（1）粗糙程度 质量 （2）倾斜程度 质量 （3）倾斜程度 粗糙程度 （4）略
解析
【分析】
本题考查探究斜面机械效率的实验，核心思路是运用控制变量法：探究某一因素对斜面机械效率的影响时，需保持其他可能影响的因素不变，仅改变要探究的因素，以此明确变量间的关系。
【解析】
（1）探究斜面机械效率与倾斜程度的关系时，需改变倾斜程度，因此要控制斜面的粗糙程度和物体的质量不变；
（2）探究与粗糙程度的关系时，需改变粗糙程度，因此要控制斜面的倾斜程度和物体的质量不变；
（3）探究与物体质量的关系时，需改变物体质量，因此要控制斜面的倾斜程度和粗糙程度不变；
（4）设计方案需遵循控制变量原则，按提示要求（不用小车、选重木块、增大木板摩擦、匀速拉动、准确读数），测量有用功（Gh）、总功（Fs），计算机械效率，实验表格需包含实验次数、斜面控制条件、物体质量、拉力、斜面长度、高度、机械效率等栏目。
【答案】
（1）粗糙程度；质量 （2）倾斜程度；质量 （3）倾斜程度；粗糙程度 （4）略
【知识点】
控制变量法、斜面的机械效率
【点评】
本题围绕斜面机械效率的探究，重点考查控制变量法的应用，是初中物理力学实验的核心方法，需学生理解探究多因素问题时的变量控制逻辑，属于基础实验题。
【难度系数】
0.6
本题考查探究斜面机械效率的实验，核心思路是运用控制变量法：探究某一因素对斜面机械效率的影响时，需保持其他可能影响的因素不变，仅改变要探究的因素，以此明确变量间的关系。
【解析】
（1）探究斜面机械效率与倾斜程度的关系时，需改变倾斜程度，因此要控制斜面的粗糙程度和物体的质量不变；
（2）探究与粗糙程度的关系时，需改变粗糙程度，因此要控制斜面的倾斜程度和物体的质量不变；
（3）探究与物体质量的关系时，需改变物体质量，因此要控制斜面的倾斜程度和粗糙程度不变；
（4）设计方案需遵循控制变量原则，按提示要求（不用小车、选重木块、增大木板摩擦、匀速拉动、准确读数），测量有用功（Gh）、总功（Fs），计算机械效率，实验表格需包含实验次数、斜面控制条件、物体质量、拉力、斜面长度、高度、机械效率等栏目。
【答案】
（1）粗糙程度；质量 （2）倾斜程度；质量 （3）倾斜程度；粗糙程度 （4）略
【知识点】
控制变量法、斜面的机械效率
【点评】
本题围绕斜面机械效率的探究，重点考查控制变量法的应用，是初中物理力学实验的核心方法，需学生理解探究多因素问题时的变量控制逻辑，属于基础实验题。
【难度系数】
0.6
