機(jī)械效率（2考點(diǎn)+6考向）（講義）2024年中考物理復(fù)習(xí)（全國(guó)）（解析版）

專題14機(jī)械效率（講義）（解析版）

——AAA-------------------------------

目錄

考情分析..............................................................................2

知識(shí)建構(gòu)..............................................................................2

考點(diǎn)一機(jī)械效率.....................................................................3

夯基?必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理.............................................................3

提升?必考題型歸納.................................................................4

考向01有用功、額外功和總功.............................................................4

考向02機(jī)械效率的概念與比較.............................................................6

考向03滑輪組的機(jī)械效率..................................................................8

考向04斜面機(jī)械效率....................................................................11

考向05杠桿機(jī)械效率....................................................................12

考點(diǎn)二測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率.......................................................15

夯基?必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理............................................................15

提升?必考題型歸納................................................................16

考向06測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率............................................................16

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一、課標(biāo)考點(diǎn)分析

考點(diǎn)內(nèi)容課標(biāo)要求命題預(yù)測(cè)

有用功、額外功和總功《機(jī)械效率》是《簡(jiǎn)單機(jī)械》中主要的內(nèi)容，

也是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械的重要內(nèi)容，通過對(duì)機(jī)械

機(jī)械效率及其比較知道機(jī)械效率；

(1)效率的理解加深對(duì)人類使用的工具發(fā)展歷程。

滑輪組的機(jī)械效率對(duì)機(jī)械效率的考查題型有：選擇題、填空題、

(2)了解提高機(jī)械效率的意義和

實(shí)驗(yàn)探究題和綜合計(jì)算題等。

途徑；

斜面的機(jī)械效率主要命題點(diǎn)有：認(rèn)識(shí)有用功、額外功和總功；

(3)測(cè)量某種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效

機(jī)械效率的概念及影響機(jī)械效率的因素；機(jī)械效率

杠桿的機(jī)械效率率

的簡(jiǎn)單計(jì)算；常用簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率和測(cè)量滑輪

測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率組的機(jī)械效率等

二、考情分析

《機(jī)械效率》是力學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是必考內(nèi)容。對(duì)機(jī)械效率的相關(guān)考題在中考試卷中所占分值一般

在2-7分之間，選擇題和填空題分值一般在2-3分之間，實(shí)驗(yàn)題和綜合計(jì)算題分值一般在4-7分之間。對(duì)

本單元的考查，從出現(xiàn)概率看，主要有：機(jī)械效率的概念、影響機(jī)械效率的因素、機(jī)械效率的比較、滑輪

組的機(jī)械效率及其相關(guān)計(jì)算、斜面的機(jī)械效率及其相關(guān)計(jì)算、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率等。

有用功：完成某項(xiàng)工作必須要做的功WG

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考點(diǎn)一機(jī)械效率

■夯基-必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理

一、有用功、額外功和總功

1.有用功、額外功和總功

(1)有用功：完成某項(xiàng)工作必須要做的功，叫做有用功，用w有表示。

(2)額外功：不得不克服動(dòng)滑輪本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，這部分功叫做額外功,

用表示W(wǎng)額。額外功是對(duì)人們沒有用但不得不做的功。

(3)總功：有用功與額外功之和是總共做的功，叫做總功，用W總表示?？偣?、有用功和額外功之間的關(guān)

系為W總=W宥+W額。

(4)總功、有用功、額外功的單位都是焦(J)。

2.三種簡(jiǎn)單機(jī)械的有用功、額外功和總功

1.使用機(jī)械時(shí)額外功不可避免

使用機(jī)械做功時(shí)，額外功是不可避免的。由于額外功是我們不需要的，它白白浪費(fèi)能量，因此使用不

同機(jī)械來對(duì)物體做功時(shí)，人們總是希望額外功越少越好，或者說有用功在總功中所占的比例越大越好。有

用功占總功的比例反映了機(jī)械的一項(xiàng)性能，在物理學(xué)中用機(jī)械效率來表示這一性能。

2.機(jī)械效率

定義物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率，用n表示

公式7=—(機(jī)械效率是一個(gè)比值，它沒有單位，通常用百分?jǐn)?shù)表示)

%

物理意義機(jī)械效率越高，做的有用功占總功的比例就越大

機(jī)械效率不是固定不變的，機(jī)械效率反映的是機(jī)械在一次做功過程中有用功跟總功的比值，同一機(jī)械在

可變性

不同的做功過程中，有用功不同，機(jī)械效率也會(huì)不同

因?yàn)槭褂脵C(jī)械時(shí)，不可避免地要做額外功，故任何機(jī)械的機(jī)械效率都小于1,只有在理想情況下機(jī)械效率

特點(diǎn)

才為1

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注意

機(jī)械效率的高低與是否省力、滑輪組繩子的繞法、物體被提升的高度及速度等無關(guān)

3.功、功率和機(jī)械效率的比較

物理量意義定義符號(hào)公式單位說明

力與物體在力的方向(1)功率大小由功和時(shí)間

功做功，即能量的轉(zhuǎn)化WW=FsJ

上移動(dòng)距離的乘積共同決定，單獨(dú)強(qiáng)調(diào)任何

一方面都是錯(cuò)誤的。

功率表示物體做功的快慢功與做功時(shí)間之比PW

t(2)功率和機(jī)械效率是兩

個(gè)不同的物理量，它們之

反映機(jī)械做功性能的一

機(jī)械效率有用功與總功之比n無間沒有直接關(guān)系

好壞%

4.機(jī)械效率的計(jì)算

機(jī)械效率的表達(dá)式為〃=區(qū)，三種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率總結(jié)如下:

%

?提升?必考題型歸納

考向01有用功、額外功和總功

［例1］如圖甲所示，用水平拉力E=20N拉著重為500N的物體在水平路面上勻速移動(dòng)1m的距離，如

圖乙所示，用水平拉力件12.5N拉著同一物體在同一路面上也勻速移動(dòng)1m的距離，求圖乙中使用動(dòng)滑輪時(shí)

的:

(1)有用功;

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(2)總功；

(3)機(jī)械效率。

【答案】(1)20J；(2)25J；(3)80%。

【解析】(1)由圖甲：用水平拉力丹=20N拉著重為500N的物體在水平路面上勻速運(yùn)動(dòng)，可知物體在

水平面上受到的摩擦力為/?4?20N

對(duì)滑輪組分析，可知繩子的股數(shù)為附=2,物體水平方向移動(dòng)的距離為s=如

故有用功為名.法=20Nxlm=2OJ

(2)總功為唯=加?12.5Nx2xlm=25J

(3)根據(jù)機(jī)械效率公式可得滑輪組的機(jī)械效率為*八00%=祟-100%=80%

答：(1)有用功為20J；(2)總功為25J；(3)機(jī)械效率為80虬

【變式1T］如圖所示，小明利用兩個(gè)傾角不同的斜面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將同一木塊分別從兩斜面底端勻速拉

至斜面頂端，下列說法正確的是()。

A.若斜面粗糙程度相同，拉力所做的額外功/甲額=歷乙額

B.若斜面粗糙程度相同，拉力所做的額外功/甲額〉歷乙額

C.若甲、乙斜面光滑，則拉力尸甲〉尸乙

D.若甲、乙斜面光滑，則拉力所做的總功歷單總〈歷乙總

【答案】B。

【解析】AB.因?yàn)閮尚泵娴拇植诔潭认嗤?，甲斜面的傾斜程度較小，所以甲斜面的摩擦力較大，同時(shí)

甲斜面長(zhǎng)度較大，由公式/額=4

可知拉力做的額外功獷用額＞獷乙額

故A錯(cuò)誤，B正確；

CD.同一木塊在高度相同的光滑斜面上運(yùn)動(dòng)，所以拉力做的功等于克服重力做的功，即歹歹仍

木塊的重力和斜面的高度相同，所以拉力所做的總功相同，即心總=%乙總

由于甲斜面長(zhǎng)度較大，所以甲斜面上的拉力較小，即少甲〈尸乙

故CD錯(cuò)誤。故選B。

【變式1-2】用同一滑輪組分別將物體M和N勻速提升相同的高度。不計(jì)繩重與摩擦，若提升M的過程

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滑輪組的機(jī)械效率較大。則提升M的（）。

A.額外功較小B.和N的額外功相同C.有用功較小D.總功較小

【答案】Bo

【解析】AB.用同一滑輪組分別將物體M和N勻速提升相同的高度，不計(jì)繩重與摩擦，則克服動(dòng)滑輪

自重做的功為額外功的來源，根據(jù)W額外=G動(dòng)兒兩種情況下做的額外功相同，A不符合題意，B符合題意;

CD.滑輪組的機(jī)械效率：n=丁=理處=1-?

，心、，自、

因W額外相同，提升M的過程滑輪組的機(jī)械效率較大，故提升M的過程中做的總功W總大；兩種情況下

做的額外功相同，故提升M的過程中做的有用功也較大，CD不符合題意。

故答案為：B。

考向02機(jī)械效率的概念與比較

方法技巧

功率和機(jī)械效率都是機(jī)械本身性能的重要參數(shù)，但它們是完全不同的物理量，表示機(jī)械完全不同的兩個(gè)方面.功

率表示做功快慢，機(jī)械效率表示有用功占總功的比值。

當(dāng)不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，機(jī)械效率〃=2乞=~~-=———,即同一滑輪組，其機(jī)械效率4與G物和G動(dòng)

%、Gh+G*G+G動(dòng)

有關(guān)，G動(dòng)一定時(shí),G粉越大，刀越大；G粉一定時(shí)，G動(dòng)越大，刀越小。

【例2】關(guān)于功的原理和機(jī)械效率的說法正確的是（）。

A.使用機(jī)械提升物體可以省功；

B.提升同一物體，使用省力杠桿一定比用等臂杠桿的機(jī)械效率大；

C.提升同一物體，使用動(dòng)滑輪一定比用定滑輪的機(jī)械效率大；

D.使用任何機(jī)械提升物體，機(jī)械效率都不可能達(dá)到100%

【答案】D。

【解析】A.根據(jù)功的原理，使用任何機(jī)械提升物體時(shí)，都不能省功，因?yàn)椴豢杀苊獾臅?huì)做額外功，故

A錯(cuò)誤；

B.提升同一物體，使用省力杠桿不一定比用等臂杠桿的機(jī)械效率大，機(jī)械效率指的是有用功與總功之

比，與是否省力無關(guān)，故B錯(cuò)誤；

C.提升同一物體，使用動(dòng)滑輪不一定比用定滑輪的機(jī)械效率大，機(jī)械效率指的是有用功與總功之比，

與是否省力無關(guān)，故C錯(cuò)誤；

D.使用任何一個(gè)機(jī)械提升物體時(shí)，不可避免的會(huì)做額外功，故D正確。故選D。

【變式2-1】如圖所示，快遞小哥為了把較重的貨物裝入運(yùn)輸車，用同樣的器材設(shè)計(jì)了甲、乙兩種方式

提升貨物。若把同一貨物勻速提升到同一高度，忽略繩重和摩擦。下列分析正確的是（）。

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甲

A.甲方式可以省力；

B.乙方式不能改變力的方向；

C.甲、乙兩種方式做的有用功相等;

D.甲、乙兩種方式的機(jī)械效率相等

【答案】Co

【答案】本題中有用功就是克服物體重力所做的功。對(duì)動(dòng)滑輪所做的功是額外功，總功等于有用功和

額外功之和，機(jī)械效率是有用功與總功的比值。

A.由圖可知，甲方式是兩個(gè)定滑輪，定滑輪的本質(zhì)是等臂杠桿，不能省力，故A錯(cuò)誤；

B.乙方式是一個(gè)動(dòng)滑輪和定滑輪組成的滑輪組，不僅可以省力，也可以改變力的方向，故B錯(cuò)誤;

C.由題可知，甲乙兩滑輪組均將相同物體提升相同高度，由亞有=0卜可知，W甲有=W乙有；故C正確；

D.由圖可知，甲方式是兩個(gè)定滑輪，乙方式是一個(gè)動(dòng)滑輪和定滑輪組成的滑輪組，乙方式做的額外功

大于甲方式做的額外功，有用功相同、總功不相同，根據(jù)n=\萼可知，兩個(gè)滑輪組的機(jī)械效率不

W總

相等，故D錯(cuò)誤。

【變式2-2】關(guān)于功率、機(jī)械效率的說法正確的是（）。

A.功率大的機(jī)器做功一定多B.額外功占總功比值小的機(jī)器機(jī)械效率高

C.做功多的機(jī)器機(jī)械效率一定高D.功率大的機(jī)器做功時(shí)間一定短

【答案】B。

【解析】A.功率是指做功的快慢，功率大的機(jī)器做功并不一定多，故A錯(cuò)誤；

W,.

B.根據(jù)機(jī)械效率公式〃—4—100%

可知額外功占總功比值小的機(jī)器，有用功占比大，則其機(jī)械效率高，故B正確；

C.功率大的機(jī)械、做功多的機(jī)械，額外功不一定小，機(jī)械效率不一定高，故C錯(cuò)誤；

D.功率大的機(jī)器說明做功快，但做功時(shí)間不一定短，故D錯(cuò)誤。

故選B。

【變式2-3】甲乙兩個(gè)滑輪組如圖所示，其中的每一個(gè)滑輪都相同，用它們分別將重物G、優(yōu)提高相同

的高度，不計(jì)滑輪組的摩擦，下列說法中錯(cuò)誤的是（）。

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A.若G/=2,拉力做的有用功相同；

B.若G尸合,拉力做的總功不相同；

C.若G尸合,甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率；

D.用甲乙其中的任何一個(gè)滑輪組提起不同的重物，機(jī)械效率不變

【答案】Do

【解析】A.若&=優(yōu)，將兩個(gè)重力相同的物體提高相同的高度，據(jù)生例知，拉力做的有用功相同，故

A正確，不符合題意；

B.由圖示知，不計(jì)滑輪組摩擦，甲滑輪組提起一個(gè)動(dòng)滑輪，乙滑輪組提起兩個(gè)動(dòng)滑輪，甲所做的額外

功比乙所做的額外功小，時(shí)，所做的有用功相同，所以拉力所做的總功不相同，故B正確，不符合題

忌；

C.若6=①則兩個(gè)滑輪組所做的有用功相同，甲的額外功小于乙的額外功，甲的總功小于乙的總功，

1J=

據(jù)以知，甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率，故c正確，不符合題意；

D.用相同的滑輪組提起不同的重物，物重起重，機(jī)械效率越高，故D錯(cuò)誤，符合題意。

故選Do

考向03滑輪組的機(jī)械效率

方法技巧

計(jì)算滑輪組機(jī)械效率的方法有三種：

(1)分別求出W看、W&,運(yùn)用公式"二區(qū)二色計(jì)算；

叱鼠Fs

(2)已知繞繩方式，運(yùn)用"=曲=旦(或工)計(jì)算；

FsnFnF

(3)對(duì)不計(jì)繩重及摩擦的豎直方向的滑輪組，運(yùn)用公式__W有—G物直接計(jì)算。

WgG物+G動(dòng)

【例3】在建筑工地，用如圖所示的滑輪組把建筑材料運(yùn)送到高處。當(dāng)電動(dòng)機(jī)用1000N的力拉鋼絲繩，

使建筑材料在10s內(nèi)勻速上升1m的過程中，額外功為300J,g取10N/kg。則下列說法中正確的是()。

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A.動(dòng)滑輪重為300N；

B.電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼絲繩做功的功率為100W；

C.滑輪組的機(jī)械效率為70%；

D.建筑材料的質(zhì)量為270kg

【答案】Do

【解析】A.由圖知，53,額外功為300J,若忽略繩重和摩擦，動(dòng)滑輪的重力

但題目中缺少條件“忽略繩重和摩擦”，則動(dòng)滑輪的重力不等于300N,故A錯(cuò)誤；

B.繩子自由端移動(dòng)的距離5=3左3><lm=3m

電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼絲繩做功r.fi=7^1000NX3m=3000J

電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼絲繩做功的功率為P-9-把藝=300W

/IQs

C.滑輪組的機(jī)械效率為*察=與上?出鼎國(guó)

JWUJ

D.建筑材料的重力G=*L=W*-%=3Q0°J-3QQJ=27gN

hhIm

建筑材料的質(zhì)量為k?-=斐當(dāng)=270kg

glOhtkg

故D正確。故選D。

【變式3-1］如圖所示，小華用滑輪組水平向左勻速拉動(dòng)A物體，A物體5s內(nèi)移動(dòng)了100cm,且A物體

與水平地面的摩擦力大小為12N,已知滑輪組的機(jī)械效率為80%,則下列說法錯(cuò)誤的是（）。

A.拉力尸大小為4NB.繩子自由端移動(dòng)的速度為0.6m/s

C.拉力尸做功的功率為3WD.拉力尸在5s內(nèi)對(duì)滑輪組做的額外功為3J

【答案】Ao

【解析】B.動(dòng)滑輪上有三段繩子，則行3,5s內(nèi)繩子自由端移動(dòng)的距離s爐AS航3X100X1041=3111

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繩子自由端移動(dòng)的速度j=墮=至=0.6m/s

*t5s

故B正確，不符合題意;

AC.物體克服摩擦力做的有用功W^fs^12NX100X10-2m=12J

即[0I

拉力做的總功%=2=￡=15J

*1J80%

拉力尸大小F=至

—=5N

3m

拉力廠做功的功率P=%=里=利

5s

故A錯(cuò)誤，符合題意；C正確，不符合題意。

D.拉力戶在5s內(nèi)對(duì)滑輪組做的額外功8桁『總-『小15J-12J=3J

故D正確，不符合題意。故選A。

【變式3-2]質(zhì)量為60kg的工人站在水平地面上，利用如圖滑輪組豎直向下拉動(dòng)繩子自由端，將一質(zhì)

量為80kg的重物A以0.2m/s的速度勻速上升1m,此時(shí)該滑輪組的機(jī)械效率為80%（g取10N/kg）。對(duì)此

工作過程及裝置以下說法正確的是（

A.動(dòng)滑輪重為200N

C.工人對(duì)繩的拉力做功1000JD.工人對(duì)地面的壓力為100N

【答案】ACDo

【解析】A.由圖中滑輪組的結(jié)構(gòu)知道52,物體A的質(zhì)量/80kg,則A的重力

X10N/kg=800N

GA幽」=8。％

不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率〃=

G#G動(dòng)800N+G動(dòng)

解得G折200N,故A正確;

C.工人對(duì)繩子的拉力為尸=；（GA+G動(dòng)）=：x（800N+200N）=500N

則工人對(duì)繩的拉力做的功為H^Fs=FX2^500NX2Xlm=1000J,故C正確;

B.已知物體A移動(dòng)的速度廳0.2m/s,則工人拉繩子的速度y/=2%=2X0.2m/s=0.4m/s

wFs

則拉力尸的功率為尸=*=二Fv人=500Nx0.4m/s=200W,故B錯(cuò)誤；

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D.工人對(duì)繩子的拉力和繩子對(duì)人的拉力是一對(duì)相互作用力，則繩子對(duì)人的拉力為廣人=4500N

工人的質(zhì)量/{=600kg

工人的重力為6人=）/版600kgX10N/kg=600N

則地面對(duì)人的支持力為尸MC人-6人=600N-500N=100N

則人對(duì)地面的壓力為尸武尸干100N

故D正確。故選ACD。

考向04斜面機(jī)械效率

方法技巧

CjPl

對(duì)于斜面,w,S.=W<+W>=Gh+fs,故斜面的機(jī)械效率〃=——=-------=,在實(shí)際計(jì)算時(shí)可根據(jù)題中

W&Gh+fsFs

已知條件靈活選用公式。

【例4】如圖所示，斜面高為1m,長(zhǎng)為4m,用沿斜面向上大小為75N的拉力色將重為200N的木箱由

斜面底端勻速緩慢拉到頂端，下列關(guān)于做功的判斷正確的是（）。

A.木箱受到的重力做功的大小為800JB.拉力廠對(duì)木箱做功的大小為300J

C.木箱受到的合力做功的大小為125JD.木箱受到斜面的支持力做功的大小為200J

【答案】Bo

【解析】A.由題意知，木箱的重力&200N,斜面高Flm,則克服重力做功/療G7F200NXlm=200J,

故A錯(cuò)誤；

B.拉力尸做的功例產(chǎn)A產(chǎn)75NX4m=300J,故B正確；

C.木箱沿斜面勻速緩慢運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，則木箱所受合力為零，由胎尸s可知，合力做功大小為

0J,故C錯(cuò)誤;

D.木箱移動(dòng)方向與支持力方向垂直，木塊沒有在支持力的方向上通過一定的距離，所以斜面的支持力

做功為0J，故B錯(cuò)誤。故選B。

【變式4-1］如圖所示，斜面與水平地面夾角為30°,某快遞員用500N的力，將重800N的貨物沿斜

面勻速推上車廂，不考慮斜面形變，貨物所受摩擦力方向沿斜面向;斜面的機(jī)械效率為。不

改變斜面與地面夾角和貨物質(zhì)量，采用的方法可以提高斜面的機(jī)械效率。

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【答案】①下；②80%；③減小木板粗糙程度。

【解析】［1］貨物相對(duì)斜面向上運(yùn)動(dòng)，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。

［2］如圖所示，斜面的長(zhǎng)度為，，其高度力=工/

2

斜面的機(jī)械效率”版wc二Gx-l-X號(hào)800N=

［3］斜面與地面夾角和貨物質(zhì)量不變，即有用功保持不變，可通過減少額外功來提高斜面的機(jī)械效率。

為了減少額外功，可減小摩擦力，壓力不變時(shí)，可通過改變接觸面的粗糙程度來改變摩擦，所以可通過減

小木板表面的粗糙程度來提高機(jī)械效率。

【變式4-2］如圖所示，斜面長(zhǎng)3m,高口,加。工人在6s內(nèi)將重，"”的物體從底端沿斜面向上勻速拉

到頂端，拉力是15包二此過程中工人做的有用功為J,斜面的機(jī)械效率為o

【答案】360；80%?

【解析】(1)工人利用斜面提升重物，所做的有用功%^=^=60(^x0.6111=360)

即此過程中工人做的有用功為360J?

(2)斜面的機(jī)械效率n=—-600Kx06m=80%

%Ps150N>3tn

即斜面的機(jī)械效率為80%o

考向05杠桿機(jī)械效率

方法技巧

杠桿機(jī)械效率的計(jì)算對(duì)于杠桿，不計(jì)摩擦?xí)r，有川總=0有+川額=611+6桿h桿，其中，G桿為桿的重力，h

(jh(jh

桿為杠桿重心移動(dòng)的距離。故杠桿的機(jī)械效率〃=——=-----------=,在實(shí)際計(jì)算時(shí)可根據(jù)需要靈活選用簡(jiǎn)

%G〃+G桿%Fs

便的公式。

【例5】如圖所示，一根質(zhì)地均勻的細(xì)木棒OC,0A=(1/4)0C,B為0C的中點(diǎn)。在C端用始終豎直向上的

50N的拉力將掛在A點(diǎn)的重為180N的物體勻速提升0.1m。提升該物體做的有用功是—J,總功是J,木棒

的機(jī)械效率為—(不計(jì)摩擦)。

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CABC

【答案】18；20；90%o

【解析】提升該物體做的有用功卯有=GA=180NxO.1m=18J,

由題意可知，0A=（1/4）0C,由比例關(guān)系可知，拉力端（C端）上升的高度s=4h=4x0.lm=0.4m,

提升該物體做的總功口\=FJ=5ONx0.4m=20J.

木棒的機(jī)械效率?y=-=^-=馬］=0.9=90%,o

中總20J

答案為:18；20；90%?

【變式5-1］小明用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究“杠桿的機(jī)械效率”時(shí)，將總重為G=100N的鉤碼掛在

鐵質(zhì)杠桿上，彈簧測(cè)力計(jì)作用于P點(diǎn)，現(xiàn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿從水平位置開始逐漸上升,

帶動(dòng)鉤碼上升的高度為刀=0.2〃?，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為尸=50N,其移動(dòng)的距離為s=05〃（鉤碼重不變），

則下列說法正確的是（）o

?廣

A.此時(shí)杠桿的機(jī)械效率〃為60%；

B.實(shí)驗(yàn)過程中測(cè)力計(jì)拉力的力臂長(zhǎng)短不變；

C.若將鉤碼移動(dòng)到。點(diǎn)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)將增大；

D.若增加鉤碼的重力，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，則杠桿的機(jī)械效率不變

【答案】Co

【解析】A.根據(jù)題意可知，G=100N,h=Q2m,F=50N,s=0.5m

則杠桿的機(jī)械效率：/;=—x100%=—x100%=100Nx0-2mx100%=80%；故A錯(cuò)誤；

Fs5QNxQ.5m

B.根據(jù)圖示可知，杠桿在水平位置時(shí)，拉力與OP垂直，則此時(shí)的力臂最長(zhǎng)，當(dāng)豎直向上勻速拉動(dòng)彈

簧測(cè)力計(jì)時(shí)，拉力不再與O尸垂直，則力臂會(huì)減小，故8錯(cuò)誤；

C.鉤碼的重力不變，將鉤碼移動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)，根據(jù)圖示和題意可知，阻力和動(dòng)力臂都不變，阻力臂增

大，由￡4=國(guó)4可知，動(dòng)力將增大，即測(cè)力計(jì)的示數(shù)將增大，故C正確；

D.若增加鉤碼的重量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，因不計(jì)轉(zhuǎn)軸。處的摩擦，克服鐵質(zhì)杠桿重力做的功為額外功，則

有用功增大，額外功不變，根據(jù)〃=唯X100%,則杠桿的機(jī)械效率將變大，故。錯(cuò)誤。

%十%

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故選：c。

【變式5-2】某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示裝置研究杠桿的機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下:

艮

VA

c"O

BMf

?W

①用輕繩懸掛杠桿一端的D點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在占點(diǎn)用輕繩豎直懸掛

一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿保持水平；

②豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)緩慢勻速上升(保持0點(diǎn)位置不變)，在此過程中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F,利

用刻度尺分別測(cè)出A、B兩點(diǎn)上升的高度為％、h2o

回答下列問題：

(1)杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為n=；(用己知或測(cè)量的物理量符號(hào)表示)

(2)本次實(shí)驗(yàn)中，若提升的鉤碼重一定，則影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是:；

(3)若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至C,0、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機(jī)械效率將

(選填“變大”、“變小”或“不變”)。

【答案】杠桿的自重；變大。

尸看

【解析】(1)有用功為Wk=Gh“總功W,B=Fhz,則機(jī)械效率的表達(dá)式n=》xioo%=李?X100%.

(2)有用功是提升鉤碼所做的功，額外功主要是克服杠桿重力做的功，影響機(jī)械效率的因素主要是有

用功和總功所占的比例；提升的鉤碼重一定說明有用功一定，所以影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是杠桿自

身的重力.

(3)鉤碼的懸掛點(diǎn)在A點(diǎn)時(shí)，由杠杠的平衡條件得G?0A=F?0B；懸掛點(diǎn)移至C點(diǎn)時(shí)，由杠杠的平衡條

件得G?0C=F?0B,經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，由0A到0C力臂變大，所以拉力F也變大，杠桿提升的高度減小，額外功減

小，因此杠桿的機(jī)械效率變大。

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考點(diǎn)二測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率

■夯基-必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理

一、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率

【實(shí)驗(yàn)原理】7=^=—

%Fs

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

(1)組裝一個(gè)滑輪組，使用該滑輪組分別提起重力不同的物體，比較每次的機(jī)械效率;

(2)換用較重的動(dòng)滑輪，組裝和⑴相同的滑輪組，使用該滑輪組分別提起和(1)相同的重物，比較和(1)

提起相同重物時(shí)的機(jī)械效率。

【實(shí)驗(yàn)器材】刻度尺、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、滑輪、長(zhǎng)約2m的細(xì)繩、鐵架臺(tái)等。

【實(shí)驗(yàn)過程】

(1)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼所受的重力G并填入表格;

(2)按照?qǐng)D甲組裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端的位置;

(3)如圖乙所示，勻速緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，從彈簧測(cè)力計(jì)上讀出拉力F的值，用刻度尺

測(cè)出鉤碼上升的高度h和繩端移動(dòng)的距離s,將這三個(gè)量填入表格中；

(4)利用公式計(jì)算出有用功W有、總功W總、機(jī)械效率n并填入表格中；

(5)改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)(多次實(shí)驗(yàn)，消除偶然因素)；

(6)換用較重的動(dòng)滑輪組成滑輪組，重復(fù)(2廠(5)步，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表格。

【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】

實(shí)驗(yàn)鉤碼所受的重力提升高度h/m有用功明r/j拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/m總功總J機(jī)械效率q

次數(shù)G/N

11.50.20.30.70.60.4271%

230.20.61.20.60.7283%

34.50.20.91.70.61.0288%

41.50.20.30.90.60.5456%

530.20.61.40.60.8471%

64.50.20.91.90.61.1479%

【數(shù)據(jù)分析】

第15頁(yè)共20頁(yè)

（1）由1、2、3三次實(shí)驗(yàn)可知，使用同一滑輪組，當(dāng)提升重為1.5N的鉤碼時(shí)，它的機(jī)械效率是71%；當(dāng)提

升重為3N的鉤碼時(shí)，它的機(jī)械效率是83%；當(dāng)提升重為4.5N的鉤碼時(shí)，它的機(jī)械效率是88%；

可見，同一機(jī)械在不同做功過程中使用，其機(jī)械效率不同.同一滑輪組，提升的物體越重，其機(jī)械效率

越高。

（2）由1、4（2、5或3、6）兩次實(shí)驗(yàn)可知，使用兩個(gè)動(dòng)滑輪重量不同的滑輪組提升相同的鉤碼升高相同高

度，做的有用功相同，動(dòng)滑輪較重的所做的額外功多，機(jī)械效率低。

【數(shù)據(jù)結(jié)論】

（1）使用同一滑輪組提升重力不同的物體時(shí)，機(jī)械效率不同，被提升的物體越重，機(jī)械效率越高；

（2）使用不同的滑輪組提升同一物體時(shí)，升高相同的高度，動(dòng)滑輪較重的（或動(dòng)滑輪多的）滑輪組的機(jī)械

效率較低。

2.影響滑輪組機(jī)械效率的主要因素與改進(jìn)措施

影響因素分析改進(jìn)措施（提高效率）

同一滑輪組，被提升物體的重力越大，做的有用功越在機(jī)械承受的范圍內(nèi)，盡可能增加被提升物體

被提升物體的重力

多，機(jī)械效率越大的重力

有用功不變時(shí)，減小提升動(dòng)滑輪時(shí)做的額外功，可提改進(jìn)滑輪結(jié)構(gòu)，減輕滑輪自重

動(dòng)滑輪的自重

高機(jī)械效率

滑輪組自身部件的摩擦機(jī)械自身部件的摩擦力越大，機(jī)械效率越低對(duì)機(jī)械進(jìn)行保養(yǎng)，保持良好的潤(rùn)滑，減小摩擦

■k提升?必考題型歸納_____________

考向06測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率

方法技巧

1.影響滑輪組機(jī)械效率的因素滑輪組是人們經(jīng)常使用的簡(jiǎn)單機(jī)械，用同一滑輪組提升物體G升高h(yuǎn)時(shí)，滑輪組

對(duì)物體做的功為有用功，而人對(duì)滑輪組的拉力F做的功為總功，F(xiàn)移動(dòng)的距離s=nh（n為與動(dòng)滑輪相連繩子的段數(shù)），

則滑輪組的機(jī)械效率；

W&FnhnF

若不計(jì)摩擦力，而動(dòng)滑輪的重為G',那么提升動(dòng)滑輪做的功就是額外功，則滑輪組的機(jī)械效率還可表示為

〃=季1d八=,討論這個(gè)表達(dá)式可知，對(duì)于同一滑輪組（G'一定），提升重物越重，滑輪組的

機(jī)械效率越高；而提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越少、越輕的滑輪組，機(jī)械效率越高。］

2.提高滑輪組機(jī)械效率的方法

⑴減小額外功在總功中占的比例。可采取改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)、減小摩擦阻力等方法。如可使滑輪組在滿載情況下工

作，以增大有用功在總功中的比例，在滑輪的轉(zhuǎn)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦阻力，或減小滑輪組中動(dòng)滑輪的自重等，

即在有用功一定的情況下，減小額外功，提高效率。

（2）增大有用功在總功中所占的比例，在額外功不變的情況下，增大有用功的大小。

⑶換用最簡(jiǎn)單的機(jī)械J

【例6】以下方法不能提高滑輪組的機(jī)械效率的是（）。

第16頁(yè)共20頁(yè)

A.在滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦力

B.減小動(dòng)滑輪的自重

C.盡量增大所提升物體的重力

D.盡量使物體移動(dòng)的距離增大

【答案】Do

【解析】機(jī)械效率為有用功與總功的比，增加有用功或減少額外功可以提高效率。

A.在滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦力，可以減小克服摩擦力做的額外功，能提高機(jī)械效率;

B.提升滑輪做的功為額外功，所以減小滑輪的自重，即減小了額外功，可以提高效率；

C.使用同一滑輪組做功時(shí)，額外功是基本不變的，當(dāng)盡量增大所提升物體的重力時(shí)，有用功增加，

有用功占的比例增加，即機(jī)械效率會(huì)提高；

D.根據(jù)-可知，距離在計(jì)算效率時(shí)會(huì)約去，即機(jī)械效率跟提升物體的高度無關(guān)，故D錯(cuò)誤。

Fnh

故D錯(cuò)誤，符合題意。

【變式6-1］在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)

據(jù)記錄如表所示，第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)的拉力如圖所示。

實(shí)驗(yàn)鉤碼所受的鉤碼上升的繩自由端移動(dòng)

拉力9N機(jī)械效率n

次數(shù)重力6/N高度"cm的距離s/cm

12100.83083.3%

24101.530②

3610①30*

(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)豎直向上__________拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼上升；

(2)表格中編號(hào)①的數(shù)據(jù)應(yīng)為；編號(hào)②的數(shù)據(jù)應(yīng)為；

(3)比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：使用同樣的滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越

(4)如果在第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，忽略繩重和摩擦，可以計(jì)算出動(dòng)滑輪的重力為N；

(5)結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，用滑輪組提升重物時(shí)，下列選項(xiàng)中也可提高機(jī)械效率的是—

A.增大繩重

B.減輕動(dòng)滑輪重

C.加快物體提升的速度

第17頁(yè)共20頁(yè)

【答案】勻速；2.2；88.9%；高；0.4；Bo

【解析】(1)[1]實(shí)驗(yàn)中應(yīng)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼上升，此時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，測(cè)力

計(jì)示數(shù)大小才等于拉力大小。

(2)[2]由圖知，1N之間有10個(gè)小格，每個(gè)小格代表0.1N,彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N,測(cè)力計(jì)的

示數(shù)為2.2N,故拉力為2.2No

⑶第2次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率為,,=|之。咻=鬻捺7。麻”8&濟(jì)

(3)[4]實(shí)驗(yàn)選用的同一滑輪組，動(dòng)滑輪的重力不變，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，同一滑輪組提升的

物體越重，即做的有用功越大，因?yàn)樽龅念~外功不變，故滑輪組的機(jī)械效率越高。

(4)[5]根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在第一次實(shí)驗(yàn)做的總功畋1=耳與=08N?0.3m=0.24J

做的有用功為孫廣Rr=2N?01m=02J

做的額外功為必]=024JTl.2J-03J

因忽略繩重和摩擦，故所做額外功是克服動(dòng)滑輪重力所做的功，則動(dòng)滑輪的重力為

004J

h01m

(5)[6]A.增大繩重，增大了額外功，有用功與總功的比值變小，機(jī)械效率變小，故A不符合題意;

B.減輕動(dòng)滑輪重，減小了額外功，有用功與總功的比值變大，機(jī)械效率大，故B符合題意;

C.滑輪組的機(jī)械效率為7=￡=號(hào)=黑G

nF

可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)，再根據(jù)v=9可知，機(jī)械效率與物體提升的速度無關(guān),