3.4 簡(jiǎn)單機(jī)械（2）（原卷版）

3.4簡(jiǎn)單機(jī)械（2）

學(xué)習(xí)目錄

目錄

模塊一知識(shí)網(wǎng)絡(luò)....................................................................................................................................1

模塊二知識(shí)掌握....................................................................................................................................2

知識(shí)點(diǎn)一、機(jī)械效率......................................................................................................................2

知識(shí)點(diǎn)二、測(cè)量斜面的機(jī)械效率..................................................................................................3

【鞏固提高】..........................................................................................................................................6

知識(shí)重點(diǎn)

模塊一知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

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模塊二知識(shí)掌握

知識(shí)點(diǎn)一、機(jī)械效率

1.有用功：必須要做的這部分功。2.額外功或無用功：不需要，但又不得不做的那部分功。

3.總功：與的總和。符號(hào)公式：。

4.機(jī)械效率：跟的比值。

符號(hào)公式：η=W有用/W總=Gh/FL×100﹪W有用＜W總η＜1

5.?？紮C(jī)械的有用功、總功、機(jī)械效率計(jì)算

簡(jiǎn)單機(jī)械有用功總功額外功機(jī)械效率

W額=W總－W有W有Gh

杠桿W有用=GhW總=Fsη==

W總Fs

用

W總=FsW額=W總－W有

W有GhGhG

η====

W總=Gh+G動(dòng)h用W總FsFnhFn

滑輪組W有用=Gh

（不計(jì)繩重和W=Gh（不W有GhG

額動(dòng)η===

WGh+GhG+G

摩擦）計(jì)繩重和摩擦）總動(dòng)動(dòng)

W總=FlW額=W總－W有

W有Gh

η==

W總=Gh+fl用W總Fl

斜面W有用=Gh

（f為摩擦W額=flGh

η=

力）（f為摩擦力）Gh+fl

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[例題1]（2022秋?余姚市校級(jí)期末）關(guān)于機(jī)械效率，下列說法正確的是（）

A．機(jī)械效率越大，越省力

B．機(jī)械效率越大，做功越多

C．機(jī)械效率越大，功率越大。

D．機(jī)械效率越大，額外功在總功中所占的比例越小

[例題2]（2022秋?余姚市期末）“建設(shè)美麗城市，優(yōu)化市內(nèi)交通”，寧波市計(jì)劃建設(shè)地鐵五號(hào)線。

地鐵的建造過程需要大型機(jī)械——盾構(gòu)機(jī)。如圖是地鐵建設(shè)施工挖隧道的盾構(gòu)機(jī)正面，下列關(guān)

于工作中的盾構(gòu)機(jī)說法正確的是（）

A．做的功越多，機(jī)械效率越高

B．做功多的盾構(gòu)機(jī)，功率大

C．延長(zhǎng)工作時(shí)間，可提高機(jī)械效率

D．做功越快的盾構(gòu)機(jī)，功率越大

[例題3]（2023?鹿城區(qū)模擬）如圖甲所示，用一個(gè)動(dòng)滑輪勻速提升重為600N的物體，在卷揚(yáng)機(jī)拉

力F的作用下，繩子自由端豎直移動(dòng)的距離隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。已知?jiǎng)踊喪艿降?/p>

重力為20N，不計(jì)繩重和輪與軸間的摩擦。下列說法正確的是（）

A．以動(dòng)滑輪為參照物，物體是向上運(yùn)動(dòng)的

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B．物體上升的速度是20m/s

C．卷揚(yáng)機(jī)拉力F的功率是62W

D．機(jī)械效率為90.67%

[例題4]（2023?杭州模擬）如圖所示，拉力F為5N，物體A以0.1m/s的速度在物體B表面向左做

勻速直線運(yùn)動(dòng)（B表面足夠長(zhǎng)）；物體B靜止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，彈簧

測(cè)力計(jì)示數(shù)為12N。下列說法正確的是（）

A．拉力F的功率為1.0W

B．物體A受到的摩擦力為16N

C．滑輪組的機(jī)械效率為75%

D．拉力F增大到10N時(shí)，物體B開始向左運(yùn)動(dòng)

[例題5]（2021秋?西湖區(qū)期末）小金用如圖所示裝置和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器探究斜面機(jī)械效率的影響

因素，斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，他用沿斜面向上的拉力F把重為G的物體從斜面底端勻速拉到頂

端。下列說法錯(cuò)誤的是（）

A．改變h即可研究斜面傾斜程度對(duì)斜面機(jī)械效率的影響

B．該過程中克服斜面摩擦力做的功屬于額外功

??

C．該斜面的機(jī)械效率為×100%

??

D．若物體沒有被拉到斜面頂端，則無法測(cè)出斜面的機(jī)械效率

[例題6]（2023?下城區(qū)模擬）小徐同學(xué)家裝修新房，看到工人師傅使用如圖所示的一種自制的簡(jiǎn)易

起重裝置向樓上吊裝笨重的裝修材料，大大減少了工人搬運(yùn)材料的勞動(dòng)強(qiáng)度。小科觀察到電動(dòng)

機(jī)的輸出功率800W，將質(zhì)量為80kg的水泥勻速提升到10m高的位置用時(shí)15s。假設(shè)電動(dòng)機(jī)的

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輸出功率恒定不變（不計(jì)繩重和摩擦），請(qǐng)幫小徐完成下列問題：

（1）電動(dòng)機(jī)對(duì)繩子的拉力多大？

（2）該滑輪組的機(jī)械效率多大？

（3）若用該套裝置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥，該滑輪組的機(jī)械效率如何變化？

[例題7]（2022?海曙區(qū)校級(jí)三模）小宏用如圖所示的裝置探究杠桿的機(jī)械效率，杠桿的質(zhì)量分布均

勻，右端固定在O點(diǎn)，杠桿可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，且AC＝BC＝OB；

（1）該實(shí)驗(yàn)中杠桿所做的額外功主要是。

（2）他將重為G的鉤碼懸掛在B點(diǎn)，在A點(diǎn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，拉力為F1，測(cè)得

A、B兩點(diǎn)上升的高度分別為h1、h2，則此次杠桿的機(jī)械效率為＝×（用物理量的符號(hào)

表示）；

（3）若保持彈簧測(cè)力計(jì)位置不變，將鉤碼掛在C點(diǎn)，緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)將鉤碼提升相同的高

度（不計(jì)摩擦），則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2F1，杠桿的機(jī)械效率η1η2（均選填“＞”或“＜”

或“＝”）。

知識(shí)點(diǎn)二、測(cè)量斜面的機(jī)械效率

（1）光滑斜面：FL=GhW額外=0η=100﹪

（2）有摩擦的斜面：W總=FLW有用=GhW額外=FL

η=Gh/FL（3）斜面的機(jī)械效率與斜的面的粗糙程度和傾角有關(guān)。

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[例題8]（2023春?下城區(qū)校級(jí)期中）小明用如圖裝置來測(cè)定斜面的機(jī)械效率。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，被拉

的小車沿同一斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)。下表是小明記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。

（1）本實(shí)驗(yàn)中可以手動(dòng)改變木塊高度h從而改變斜面的傾斜程度，除小車、長(zhǎng)木板和木塊外，

還需要的主要測(cè)量工具是彈簧測(cè)力計(jì)和；

（2）經(jīng)計(jì)算，“較陡”時(shí)，斜面的機(jī)械效率為；

（3）綜合分析以上數(shù)據(jù)，可以得出三條實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①其它條件相同時(shí)，斜面越緩越省力；②

其它條件相同時(shí)，；

（4）“最陡”時(shí)，小車對(duì)長(zhǎng)木板的摩擦力為。

實(shí)驗(yàn)斜面的小車重斜面高沿斜面斜面長(zhǎng)有用功總功機(jī)械效

次數(shù)傾量G/N度拉S/mWW總/J率η

斜程度h/m力F/N有/J

1較緩100.1311333%

2較陡100.241

3最陡100.4614666.7%

[例題9]（2022秋?西湖區(qū)期末）小金猜想斜面的機(jī)械效率與被拉物體的重力有關(guān)，為了驗(yàn)證猜想

他進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：

①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊的重力G，用刻度尺測(cè)出斜面的長(zhǎng)度s和高度h。②用彈簧測(cè)力計(jì)沿著

該斜面把木塊從底端勻速拉到頂端，讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F。③換用重力不同的木塊，重復(fù)上述

實(shí)驗(yàn)，共測(cè)出三組數(shù)據(jù)，記入下表中。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)木塊重力G/N斜面高度h/m彈簧測(cè)力計(jì)示斜面長(zhǎng)度s/m機(jī)械效率

數(shù)F/N

140.321

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280.341

3120.361

（1）在第一次實(shí)驗(yàn)中，斜面的機(jī)械效率為；

（2）在第二次實(shí)驗(yàn)中，木塊所受斜面的摩擦力為N；

（3）通過實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析可知，小金的猜想是的（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）。

[例題10]（2021秋?西湖區(qū)校級(jí)期中）小西想探究斜面的機(jī)械效率可能與哪些因素有關(guān)？進(jìn)行了以

下的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，他用同一塊木板組成如圖所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面傾角物塊重量斜面高度沿斜面拉斜面長(zhǎng)有用功總功W斜面的機(jī)

θG/Nh/m力F/NS/mW總有/J總/J械效率

130°5.00.64.21.23.05.0

230°3.00.62.51.21.860%

345°3.00.82.81.22.43.471%

（1）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，第①次實(shí)驗(yàn)時(shí)，斜面的機(jī)械效率為%。

（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，第②次實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體所受到的斜面的摩擦力大小是N。

（3）從三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以得到的結(jié)論是：斜面的機(jī)械效率與有關(guān)。

【鞏固提高】

1.（2021?溫州一模）下列關(guān)于機(jī)械效率的說法正確的是（）

A．越省力的機(jī)械，機(jī)械效率越高

B．做功越少的機(jī)械，機(jī)械效率越低

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C．做功越慢的機(jī)械，機(jī)械效率越低

D．總功相同，有用功越大的機(jī)械，機(jī)械效率越高

2.（2022秋?富陽區(qū)校級(jí)期中）下列關(guān)于功率的說法正確的是（）

A．功率大的機(jī)器做的功一定多

B．功率大的機(jī)器做功時(shí)間一定短

C．功率大的機(jī)器做功一定快

D．功率大的機(jī)器機(jī)械效率一定高

3.（2021秋?鄞州區(qū)期末）如圖，為了提升重物，我們選用了粗細(xì)均勻重為G的杠桿，不計(jì)杠桿

支點(diǎn)處的摩擦，先后把同一個(gè)重物掛在A、B兩處，每次用力讓重物上升同樣的高度，下列說

法正確的是（）

A．重物在A點(diǎn)處人做的有用功多

B．重物在B點(diǎn)處人做的有用功多

C．重物在A點(diǎn)處杠桿的機(jī)械效率高

D．重物在B點(diǎn)處杠桿的機(jī)械效率高

4.（2022?北侖區(qū)二模）如圖所示的甲、乙兩套裝置，每個(gè)滑輪的質(zhì)量均相等且繩重和摩擦不計(jì)。

用它們分別將重力為200N和100N的重物勻速提升相同高度，若拉力均豎直向上，兩裝置中，

相同的是（）

A．拉力大小B．有用功C．額外功D．機(jī)械效率

5.（2022秋?濱江區(qū)校級(jí)期中）質(zhì)量為m的同一物體，先用滑輪組（如圖甲）勻速提升，后沿斜

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面（如圖乙）勻速拉升，兩次物體提升高度均為h，兩次拉力大小均為0.8mg，斜面長(zhǎng)AB＝

2h，則兩次提升物體的機(jī)械效率（）

A．η甲＞η乙B．η甲＜η乙

C．η甲＝η乙D．條件不足無法判斷

6.（2022秋?樂清市校級(jí)期中）如圖所示，物體A的重力為180N，物體B的重力為10N。物體A

受到一個(gè)水平向右的拉力F，拉力F的功率為30W，在拉力F的作用下，物體B在2s內(nèi)勻速

上升4m。不計(jì)滑輪、繩子的自重及它們之間的摩擦，下列說法正確的是（）

A．拉力F大小為20N

B．該裝置的機(jī)械效率為66.7%

C．拉力F做的功等于物體B克服重力做的功

D．物體A向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為4m/s

7.（2022?鄞州區(qū)模擬）如圖所示，滑輪組懸掛在水平鋼架上，某工人站在水平地面上，豎直向下

拉動(dòng)繩子自由端，5s內(nèi)使物體A勻速上升1.5m，提升過程中拉力F的功率為180W。已知物體

A重540N，該工人重700N。不計(jì)繩重和摩擦，下列關(guān)于該過程的說法正確的是（）

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A．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.3m/s

B．動(dòng)滑輪重160N

C．該工人對(duì)地面的壓力為400N

D．工人利用該滑輪組提升物體的最大機(jī)械效率為90%

8.（2022秋?上城區(qū)校級(jí)期中）在探究“滑輪組機(jī)械效率”時(shí)，用兩組滑輪組進(jìn)行了4次測(cè)量，

用一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪測(cè)得前3組數(shù)據(jù)，再用兩個(gè)動(dòng)滑輪和兩個(gè)定滑輪測(cè)得第4組數(shù)據(jù)，

如下表：

實(shí)驗(yàn)次物重G物/N動(dòng)滑輪重G動(dòng)/N鉤碼上升高動(dòng)力F/N動(dòng)力作用點(diǎn)滑輪組的機(jī)

數(shù)度h/m移動(dòng)的距離械效率η

s/m

110.50.10.70.347.6%

220.50.11.10.360.6%

340.50.120.3

4410.10.550.6%

（1）根據(jù)表中前3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出甲圖滑輪組的繞繩方法。

（2）實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量繩端拉力F時(shí)，應(yīng)盡量緩慢豎直向上勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì)，讀出乙圖中測(cè)力計(jì)的

示數(shù)為N，第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為。

（3）某同學(xué)認(rèn)為測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù)比較方便，其實(shí)他測(cè)得的機(jī)械效率（選填“偏大”或

“偏小”）。

（4）由表中第1、2、3組數(shù)據(jù)可知：同一滑輪組，提升的重物越（選填“輕”或“重”），

機(jī)械效率越大。

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9.（2022秋?上城區(qū)校級(jí)期中）用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)杠桿的機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)時(shí)，豎直向上勻

速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使掛在較長(zhǎng)杠桿下面的鉤碼緩緩上升。

（1）實(shí)驗(yàn)中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖所示，鉤碼總重G為1N，鉤碼上升

高度h為0.1m，測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s為0.3m，則杠桿的機(jī)械效率為，請(qǐng)寫出使用該杠桿

做額外功的一個(gè)原因：。

（2）鉤碼從A點(diǎn)改掛在B點(diǎn)后，拉力作用點(diǎn)及拉力方向都不變，此時(shí)把相同的鉤碼勻速提升相

同的高度，則所測(cè)機(jī)械效率將（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

10.（2022秋?拱墅區(qū)校級(jí)期中）小金用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直向

上拉動(dòng)杠桿，使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升。（支點(diǎn)和杠桿的摩擦不計(jì)）問：

（1）重為10N的鉤碼掛在A點(diǎn)時(shí)，人的拉力F為8N，鉤碼上升0.3m時(shí)，動(dòng)力作用點(diǎn)C上升

0.5m，此時(shí)機(jī)械效率η1為多大？

（2）小金為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，仍用該實(shí)驗(yàn)裝置，將鉤碼移到B點(diǎn)，

再次緩慢提升杠桿使動(dòng)力作用點(diǎn)C仍然上升0.5m。問：人的拉力F與第一次相比（選填

“變大”“變小”或“不變”）。比較此時(shí)的機(jī)械效率2η與η1的大小并用學(xué)過的知識(shí)給以推