11.3 如何提高机械效率（知识框架+知识点解读+考点解析+巩固训练）-2024-2025学年九年级物理上册同步点拨与训练（沪粤版）

11.3 如何提高机械效率 一、什么是有用功和额外功 1.有用功和额外功 在如下图所示的两种机械做功的情况中，哪些功是我们需要的有用功，哪些功是不得不做的额外功？ 在上图中，滑轮组和挖掘机提升重物所做的功，是我们需要的、有价值的功，叫做有用功，记作。 任何机械本身都要受到重力的作用，而且机械在运行过程中，总存在着摩擦力。所以，当我们使用机械做功时，就必须要克服机械自身部件的重力和摩擦力等做一定量的功。这部分对人们既无利用价值又不得不做的功，叫做额外功，记作。 2.总功 在上述过程中，动力对机械做的功叫做总功，记作。在实际使用机械做功时，总功应等于有用功与额外功之和，即。由于存在额外功，即，因此，总功必定大于有用功，即。 点拨 计算总功，一般是拉力做的功。在竖直方向上的有用功为克服物体重力做的功，在水平方向上的有用功为克服物体摩擦做的功。 二、什么是机械效率 使用机械做功时，有用功在总功中占的比例越大越好，有用功占的比例大，说明机械工作的效率高。 1.定义：在物理学中，把有用功与总功的比值，叫做机械效率。 2.公式： 推导式： 3.意义：表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。 4.因为，所以。机械效率一般用百分数表示，没有单位 点拨 （1）有用功在总功中占的比例大，机械效率高。有用功大，机械效率不一定高。 （2）机械效率的大小与做功的多少、快慢无关。 （3）有些机械，在理想情况下，机械效率可以为。例如，定滑轮在忽略机械自重、一切摩擦的情况下，额外功，机械效率为。 5.常见简单机械的机械效率 杠杆 滑轮（组） 斜面 竖直匀速提升 水平匀速拉动 装置示意图 功 主要额外功 1.克服杠杆自重所做的额外功：（是杠杆重心上升的高度） 2.克服支点处摩擦做的功 1.克服动滑轮自重所做的额外功： 2.克服绳重及摩擦所做的额外功 克服摩擦力所做的额外功 公式 （理想情况） （不计绳重和摩擦） 或 说明 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，F为动力，s为动力作用点移动的距离。 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子段数。 其中Ff为物体与水平面间的摩擦力，F为拉力，s物 为物体移动的距离，s绳为绳子自由端移动的距离，n为承担摩擦力的绳子段数。 其中G为提升重物的重力，h为斜面的高度，s为斜面的长度，F为拉力，Ff为物体与斜面间的摩擦力。 三、机械效率的测量 1.测量滑轮组的机械效率 实验原理： 测量的物理量： （1）G ---- 物体的重力 （2）h ---- 物体升高的高度 （3）F ---- 绳子自由端的拉力 （4）s ---- 绳子自由端移动的距离 实验器材：刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、“一定一动”的滑轮组、“二定二动”的滑轮组和长约2m的细绳。 （1）测出钩码的重力G，并记录表中 （2）按下图所示的情况，将实验器材安装好。 （3）匀速拉动弹簧测力计，使钩码G匀速上升，读出弹簧测力计所示拉力F的值 ，从刻度尺读出钩码升高的距离h和绳子自由端移动的距离S，记录数据在表格中。 （4）改变重物G，重复步骤（3）。 实验结论： （1）用同一滑轮组,提升不同的物体,所提升的物体越重,机械效率越高。 （2）用不同的滑轮组,提升相同的物体,动滑轮个数越多,机械效率越低。 点拨 1.实验注意事项 （1）测量过程中应匀速拉动弹簧测力计。 （2）多次实验是使实验结论具有普遍性。 2.影响滑轮组机械效率的因素： （1）物重：同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。 （2）动滑轮重：提起的物重一样，动滑轮越重，机械效率越低。 （3）摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重。 四、提高机械效率 1.提高滑轮组的机械效率 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 被提升物体的重力 同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 尽可能增加被提升物体的重力 动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重 滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦 2.提高机械效率 提高机械效率的主要办法是改进机械结构，使其更合理、更轻巧。此外，按照技术规程操作，定时保养，使机械始终处于良好的运转状态，对于保持和提高机械效率也有着重要作用。 【方法点拨】（1）为了达到目的，人们必须做的对人们有用的功为有用功。 （2）人们并不需要但为了达到目的又不得不做的功为额外功。 例如，使用滑轮组提升重物到某一高度，目的是把重物提升，则对重物做的功是我们需要做的功，因此对重物做的功为有用功。在把重物提升时，人们必须对动滑轮做功、克服摩擦做功，这些功是人们不需要的功，即为额外功。 1．（23-24八年级下·河南许昌·期末）如图示是在生产力比较低下的时期，人们从人工挖的水井中获取生活用水时使用的辘轳和水桶。我们可以看出，辘轳工作时相当于简单机械中的 ；当使用辘轳从井中提水时，对桶做的功是 ；如果打水时操作不当，把水桶掉进水井中，人们把水桶打捞上来时，水桶中有泥沙和水，此时对水桶做的功是 。（后两空选填“总功”、“有用功”或“额外功”） 2．（2024·河南周口·一模）如图是挑山工用扁担将货物运送上山的情景。在这个过程中，挑山工做的有用功是对 （填“框及框中的货物”“框中的货物”“扁担”）做的功，挑山工做的总功是对 做的功。挑扁担时，左右两边都放上货物，这是利用 的原理。 【方法点拨】（1）有用功在总功中占的比例大，机械效率高。有用功大，机械效率不一定高。 （2）机械效率的大小与做功的多少、快慢无关。 （3）有些机械，在理想情况下，机械效率可以为。例如，定滑轮在忽略机械自重、一切摩擦的情况下，额外功，机械效率为。 3．（23-24八年级下·吉林·期末）甲的机械效率高于乙的机械效率，那么（    ） A．甲的功率比乙的功率大 B．甲做的有用功比乙做的有用功多 C．甲做的额外功比乙做的额外功少 D．甲做的有用功在总功中所占的比例比乙做的有用功在总功中所占的比例大 4．（23-24八年级下·河北唐山·期末）关于功和机械效率，下列说法中正确的是（　　） A．完成同一项工作，有用功越少，机械效率越大 B．使用机械，要尽可能减小额外功，也可能让额外功为0 C．使用滑轮组提升物体，所用力越大，功率越大，机械效率越大 D．用机械做功时，有用功总是会小于总功，因此机械效率总是小于1 【方法点拨】解题的一般思路： （1）先计算有用功、额外功和总功；计算总功，一般是拉力做的功。在竖直方向上的有用功为克服物体重力做的功，在水平方向上的有用功为克服物体摩擦做的功。计算额外功一般可以用总功减去有用功，若有公式计算额外功还可以利用对应公式计算。 （2）再用机械效率的计算公式得出正确结果。 5．（23-24八年级下·山东枣庄·阶段练习）如图所示，物体所受的重力为150N，挂在杠杆的中点。小刚用100N的竖直向上的拉力将物体提高0.5m。在此过程中，下列说法不正确的是（    ） A．小刚用的拉力所做的功为100J B．额外功为25J C．杠杆的机械效率为75% D．用杠杆提升物体所做的有用功为50J 6．（23-24九年级上·江苏徐州·阶段练习）用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与重物悬挂点之间的关系，OC是一根质量粗细均匀的杠杆，且OA＝AB＝BC，弹簧测力计在C点竖直向上缓慢匀速拉动，使重为6N的钩码上升的高度了0.2m，测得弹簧测力计的示数为3N，则杠杆的机械效率η＝ %，杠杆的自重为 N（不计杠杆与支点之间的摩擦）；如果把钩码的悬挂点由A点移到B点，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 7．（23-24八年级下·河北唐山·期末）如图所示，把重为的物体沿高为，长为的粗糙斜面以速度由底端匀速拉到顶端的过程中，拉力做的功为。则下列选项正确的是（　　） A．拉力大小为 B．物体所受摩擦力大小为 C．拉力功率的大小为 D．斜面的机械效率为 8．（2024·湖南永州·模拟预测）如图斜面长为1m、高为0.5m，现将重为100N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为80N，则以下说法正确的是（　　） A．克服物体重力所做的有用功为50J B．拉力所做的总功为40J C．斜面的机械效率为80% D．物体受到的摩擦力为80N 9．（2024·河南周口·二模）如图，重500N的物体在大小为150N的水平拉力作用下，沿水平地面向左匀速直线运动1m，若物体和水平地面之间的摩擦力是240N。下列说法正确的是（  ） A．滑轮组做的有用功为500J B．拉力做功为150J C．滑轮组的机械效率为80% D．此滑轮组省力也省距离 10．（23-24八年级下·河北石家庄·期末）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下10s内匀速运动了1m，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。（不计绳和滑轮重），下列说法正确的是（    ） A．物体A重力做功为100J B．拉力F的功率是4W C．绳子自由端移动的速度是0.1m/s D．物体A受到的摩擦力是16N 11．（23-24九年级下·江苏苏州·阶段练习）小苏家装修房屋，一箱重力为600N的建筑材料放在水平地面上。装修工人用400N的拉力F通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升3m，用时20s。不计绳重和摩擦，求： (1)提升建筑材料做的有用功； (2)拉力F的功率； (3)该滑轮组的机械效率。 12．（23-24八年级下·辽宁阜新·期末）质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg） (1)工人的重力是多少？ (2)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率； (3)求动滑轮受到的重力； (4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？ 【方法点拨】1.实验结论： （1）用同一滑轮组,提升不同的物体,所提升的物体越重,机械效率越高。 （2）用不同的滑轮组,提升相同的物体,动滑轮个数越多,机械效率越低。 2.实验注意事项：（1）测量过程中应匀速拉动弹簧测力计。 （2）多次实验是使实验结论具有普遍性。 3.判断绕线方式，利用距离的关系判断。原因是力的关系在有摩擦的情况下不成立。 13．（23-24八年级下·贵州黔东南·阶段练习）某实验小组利用如图（甲）、（乙）所示的实验装置做“测滑轮组机械效率”的实验，实验数据如表所示： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η/% 1 4 0.1 1.8 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.6 0.4 62.5% 3 6 0.1 2.4 (1)实验中应沿 （选填“竖直”“水平”或“任意”）方向 拉动弹簧测力计，使钩码上升； (2)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率 （选填“越高”“不变”或“越低”）； (3)同学们再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离s= m，机械效率η= （结果精确到0.1%）。 14．（23-24九年级上·广西柳州·期中）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如下表所示。 次数 物体的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率 /% 1 2 0.1 1 0.3 66.7 2 3 0.1 1.4 0.3 71.4 3 4 0.1 1.8 0.3 74.1 4 2 0.1 1.5 0.2 (1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量 向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数； (2)第4次实验数据是用图 （选填“甲”或“乙”），所示的滑轮组测得的，其机械效率是 （结果精确到0.1%）。 (3)通过分析第1、2、3次实验数据可得出：若要增大滑轮组的机械效率，可以 ； (4)通过比较 两次数据可知：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与所绕匝数无关； (5)实验中多次改变提升钩码的重力来测量滑轮组的机械效率，其目的是________（选填字母序号）。 A．减小摩擦力 B．多次测量求平均值 C．获得多组数据归纳出物理规律 1．（23-24九年级上·广西崇左·期末）甲从货架上拿起茶杯观赏，乙从桌面上端起盛茶水的茶杯喝茶，甲对茶杯做的是 功，乙对茶杯做的是 功。（两空均选填“有用”、“额外”和“总”） 2．（23-24八年级下·陕西榆林·期末）俗话说“竹篮打水一场空”，此过程中，对水做的功是 （选填“有用”或“额外”）功，对竹篮做的功是 （选填“有用”或“额外”）功，这一现象所包含的物理道理是“竹篮打水”的机械效率 （选填“高”或“低”）。 3．（23-24九年级上·广东东莞·期末）将图甲中 A、B两个相同的物体从斜面底端匀速拉到顶端，做功情况如图乙所示。对物体 B 做的有用功为 J，右侧斜面机械效率ηB为 ，请写出一条能增大ηB的方法： 。 4．（2024·四川广安·中考真题）房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，已知物体的重力为800N，在绳子自由端用500N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3m，该滑轮组的机械效率为 。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有： （填写番号）①增加物体的重力  ②增加提升物体的高度  ③减小动滑轮的重力。 5．（23-24八年级下·山东济南·期末）分别用如图所示的两种方式匀速提起相同的重物（不计绳重及摩擦，滑轮重小于物重），则F甲 F乙，机械效率η甲 η乙。（均选填“大于”“等于”或“小于”） 6．（23-24九年级下·江苏苏州·阶段练习）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的200N的拉力F，将重360N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，在此过程中，所做的有用功是 J，额外功为 J，物体受到的摩擦力是 N。 7．（23-24八年级下·河南周口·阶段练习）关于功、功率和机械效率的说法，不正确的是（　　） A．做相同的功，用时少的机械做功快 B．相同时间，功率大的机械做功多 C．机械的功率大，机械效率一定高 D．不断优化机械设计，机械效率也不能达到100% 8．（2024·陕西西安·模拟预测）《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。下列说法正确的是（    ） A．该装置能够省功 B．取水时克服水重和桶重做的功是有用功 C．使用更轻的桶不能提高机械效率 D．人提水桶水平运动时，对水桶不做功 9．（23-24八年级下·吉林长春·期末）（多选）如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功多 B．乙做的总功多 C．甲做总功的功率大 D．乙所用装置的机械效率大 10．（23-24八年级下·广西·期末）如图所示，某工人用滑轮组在5s内把重240N的物体提高1m，所用的拉力为150N，下列说法正确的是（　　） A．绳子移动的速度0.2m/s B．克服物体重力所做的功300J C．该滑轮组的机械效率80% D．拉力做功功率48W 11．（23-24八年级下·河北沧州·期末）如图，用滑轮组拉着重为70N的物体沿水平地面匀速直线运动，拉力F为10N，滑轮组机械效率为80%，不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．此滑轮组动滑轮的重力为5N B．用一个质量更小的滑轮替换最下面的滑轮，滑轮组的机械效率会增大 C．物体受到水平地面的摩擦力为20N D．若在此物体上加一砝码，使其一起沿水平地面匀速直线运动，滑轮组的机械效率将变大 12．（23-24八年级下·山西吕梁·阶段练习）提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，测得的数据如表所示。 次数 物体的重力G/N 提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 1 0.3 66.7% 2 3 0.1 1.4 0.3 71.4% 3 4 0.1 1.8 0.3 4 4 0.2 1.8 0.6 74.1% (1)实验中应尽量竖直向上 （选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计； (2)计算出第3组实验的机械效率是 （结果精确到0.1%）； (3)分析比较第 次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率 （选填“越高”、“越低”或“不变”）； (4)分析比较第3、4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度 （选填“有关”或“无关”）。 13．（2024·安徽六安·二模）小明发现，沿斜坡向上拉物体时，斜坡越陡，所需拉力越大，那么斜面的机械效率是不是越大呢？为了研究斜面的机械效率与哪些因素有关，小明设计了如下实验装置，并用同一块木板做了三次实验，数据记录如表格所示： 实验次数 斜面的倾斜程度 物块重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 机械效率 1 较缓 10 0.1 5.0 1 2 较陡 10 0.3 6.7 1 45% 3 最陡 10 0.5 8.4 1 60% （1）实验前要理解有用功、总功和额外功的概念，其中总功是指拉力所做的功，而拉力除了要克服物体重力做功外，还需要克服摩擦阻力做功，根据上述概念可知，测量斜面机械效率时的机械效率的表达式是η= （用表格中的字母表示）； （2）在计算出第一次的机械效率之后，综合分析三次实验的数据可以得到的结论是：其他条件相同时， ； （3）根据“W总=W有+W额”的关系可以计算出第1次实验中物体所受的摩擦力为 N。 14．（23-24八年级下·河南周口·期末）工人用如图所示的滑轮组，将重800N的物体以0.1m/s的速度匀速竖直提升，人对绳自由端的拉力F方向竖直向下、大小为420N。若工人受到的重力大小为650N，不计绳重和摩擦。求： (1)动滑轮的重力大小； (2)物体匀速上升3s时绳自由端移动的距离； (3)滑轮组的机械效率；（结果保留至0.1%） (4)工人最多能提起多重的物体。 15．（2024·黑龙江绥化·中考真题）如图甲，质量为40kg的货物静止在水平地面上，与地面的接触面积是。如图乙。工人用250N的拉力F，将货物用滑轮组匀速提升到3m高的二楼，此过程中货物上升的速度是0.2m/s。求： （1）货物静止在水平地面上时，对地面的压强； （2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率； （3）滑轮组的机械效率； （4）为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 11.3 如何提高机械效率 一、什么是有用功和额外功 1.有用功和额外功 在如下图所示的两种机械做功的情况中，哪些功是我们需要的有用功，哪些功是不得不做的额外功？ 在上图中，滑轮组和挖掘机提升重物所做的功，是我们需要的、有价值的功，叫做有用功，记作。 任何机械本身都要受到重力的作用，而且机械在运行过程中，总存在着摩擦力。所以，当我们使用机械做功时，就必须要克服机械自身部件的重力和摩擦力等做一定量的功。这部分对人们既无利用价值又不得不做的功，叫做额外功，记作。 2.总功 在上述过程中，动力对机械做的功叫做总功，记作。在实际使用机械做功时，总功应等于有用功与额外功之和，即。由于存在额外功，即，因此，总功必定大于有用功，即。 点拨 计算总功，一般是拉力做的功。在竖直方向上的有用功为克服物体重力做的功，在水平方向上的有用功为克服物体摩擦做的功。 二、什么是机械效率 使用机械做功时，有用功在总功中占的比例越大越好，有用功占的比例大，说明机械工作的效率高。 1.定义：在物理学中，把有用功与总功的比值，叫做机械效率。 2.公式： 推导式： 3.意义：表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。 4.因为，所以。机械效率一般用百分数表示，没有单位 点拨 （1）有用功在总功中占的比例大，机械效率高。有用功大，机械效率不一定高。 （2）机械效率的大小与做功的多少、快慢无关。 （3）有些机械，在理想情况下，机械效率可以为。例如，定滑轮在忽略机械自重、一切摩擦的情况下，额外功，机械效率为。 5.常见简单机械的机械效率 杠杆 滑轮（组） 斜面 竖直匀速提升 水平匀速拉动 装置示意图 功 主要额外功 1.克服杠杆自重所做的额外功：（是杠杆重心上升的高度） 2.克服支点处摩擦做的功 1.克服动滑轮自重所做的额外功： 2.克服绳重及摩擦所做的额外功 克服摩擦力所做的额外功 公式 （理想情况） （不计绳重和摩擦） 或 说明 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，F为动力，s为动力作用点移动的距离。 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子段数。 其中Ff为物体与水平面间的摩擦力，F为拉力，s物 为物体移动的距离，s绳为绳子自由端移动的距离，n为承担摩擦力的绳子段数。 其中G为提升重物的重力，h为斜面的高度，s为斜面的长度，F为拉力，Ff为物体与斜面间的摩擦力。 三、机械效率的测量 1.测量滑轮组的机械效率 实验原理： 测量的物理量： （1）G ---- 物体的重力 （2）h ---- 物体升高的高度 （3）F ---- 绳子自由端的拉力 （4）s ---- 绳子自由端移动的距离 实验器材：刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、“一定一动”的滑轮组、“二定二动”的滑轮组和长约2m的细绳。 （1）测出钩码的重力G，并记录表中 （2）按下图所示的情况，将实验器材安装好。 （3）匀速拉动弹簧测力计，使钩码G匀速上升，读出弹簧测力计所示拉力F的值 ，从刻度尺读出钩码升高的距离h和绳子自由端移动的距离S，记录数据在表格中。 （4）改变重物G，重复步骤（3）。 实验结论： （1）用同一滑轮组,提升不同的物体,所提升的物体越重,机械效率越高。 （2）用不同的滑轮组,提升相同的物体,动滑轮个数越多,机械效率越低。 点拨 1.实验注意事项 （1）测量过程中应匀速拉动弹簧测力计。 （2）多次实验是使实验结论具有普遍性。 2.影响滑轮组机械效率的因素： （1）物重：同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。 （2）动滑轮重：提起的物重一样，动滑轮越重，机械效率越低。 （3）摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重。 四、提高机械效率 1.提高滑轮组的机械效率 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 被提升物体的重力 同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 尽可能增加被提升物体的重力 动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重 滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦 2.提高机械效率 提高机械效率的主要办法是改进机械结构，使其更合理、更轻巧。此外，按照技术规程操作，定时保养，使机械始终处于良好的运转状态，对于保持和提高机械效率也有着重要作用。 【方法点拨】（1）为了达到目的，人们必须做的对人们有用的功为有用功。 （2）人们并不需要但为了达到目的又不得不做的功为额外功。 例如，使用滑轮组提升重物到某一高度，目的是把重物提升，则对重物做的功是我们需要做的功，因此对重物做的功为有用功。在把重物提升时，人们必须对动滑轮做功、克服摩擦做功，这些功是人们不需要的功，即为额外功。 1．（23-24八年级下·河南许昌·期末）如图示是在生产力比较低下的时期，人们从人工挖的水井中获取生活用水时使用的辘轳和水桶。我们可以看出，辘轳工作时相当于简单机械中的 ；当使用辘轳从井中提水时，对桶做的功是 ；如果打水时操作不当，把水桶掉进水井中，人们把水桶打捞上来时，水桶中有泥沙和水，此时对水桶做的功是 。（后两空选填“总功”、“有用功”或“额外功”） 【答案】 轮轴 额外功 有用功 【详解】[1]古代的辘轳实际上是简单机械中的轮轴，由于轮半径大于轴半径，在使用时，动力作用在轮上，可以省力，辘轳本质是可以连续转动的省力杠杆。 [2]当使用辘轳从井中提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功。 [3]如果打水时操作不当，把水桶掉进水井中，人们把水桶打捞上来时，目的是捞桶，所以对水桶做的功是有用功。 2．（2024·河南周口·一模）如图是挑山工用扁担将货物运送上山的情景。在这个过程中，挑山工做的有用功是对 （填“框及框中的货物”“框中的货物”“扁担”）做的功，挑山工做的总功是对 做的功。挑扁担时，左右两边都放上货物，这是利用 的原理。 【答案】 框中的货物 人、扁担、框及框中的货物 杠杆 【详解】[1][2]根据题意可知，挑山工对货物做的功是有用功，挑山工对人、扁担、框及框中的货物做的功是总功。 [3]根据杠杆的平衡的原理可知，挑扁担时，左右两边都放上货物，即使货物不等重也能平衡，这是利用杠杆的平衡原理。 【方法点拨】（1）有用功在总功中占的比例大，机械效率高。有用功大，机械效率不一定高。 （2）机械效率的大小与做功的多少、快慢无关。 （3）有些机械，在理想情况下，机械效率可以为。例如，定滑轮在忽略机械自重、一切摩擦的情况下，额外功，机械效率为。 3．（23-24八年级下·吉林·期末）甲的机械效率高于乙的机械效率，那么（    ） A．甲的功率比乙的功率大 B．甲做的有用功比乙做的有用功多 C．甲做的额外功比乙做的额外功少 D．甲做的有用功在总功中所占的比例比乙做的有用功在总功中所占的比例大 【答案】D 【详解】D．机械效率指的是有用功与总功的比值，甲的机械效率高于乙的机械效率，说明甲做的有用功在总功中所占的比例比乙做的有用功在总功中所占的比例大，故D符合题意； A．功率指的是做功快慢，与机械效率无关，故A不符合题意； B．由于额外功的大小未知，甲做的有用功与乙做的有用功大小关系未知，故B不符合题意； C．由于有用功的大小未知，甲做的额外功与乙做的额外功的大小关系未知，故C不符合题意。 故选D。 4．（23-24八年级下·河北唐山·期末）关于功和机械效率，下列说法中正确的是（　　） A．完成同一项工作，有用功越少，机械效率越大 B．使用机械，要尽可能减小额外功，也可能让额外功为0 C．使用滑轮组提升物体，所用力越大，功率越大，机械效率越大 D．用机械做功时，有用功总是会小于总功，因此机械效率总是小于1 【答案】D 【详解】A．完成同一项工作，所做的有用功是一定的，额外功越少，总功越少，由可知机械效率越大，故A错误； B．使用机械，都不可避免的要克服机械自重和摩擦，所以可以尽可能减小额外功，但是不可能让额外功为0，故B错误； C．机械效率与做功快慢即功率大小无关，故C错误； D．因为，额外功是不可避免的，所以用机械做功时，有用功总是会小于总功，因此机械效率总是小于1，故D正确。 故选D。 【方法点拨】解题的一般思路： （1）先计算有用功、额外功和总功；计算总功，一般是拉力做的功。在竖直方向上的有用功为克服物体重力做的功，在水平方向上的有用功为克服物体摩擦做的功。计算额外功一般可以用总功减去有用功，若有公式计算额外功还可以利用对应公式计算。 （2）再用机械效率的计算公式得出正确结果。 5．（23-24八年级下·山东枣庄·阶段练习）如图所示，物体所受的重力为150N，挂在杠杆的中点。小刚用100N的竖直向上的拉力将物体提高0.5m。在此过程中，下列说法不正确的是（    ） A．小刚用的拉力所做的功为100J B．额外功为25J C．杠杆的机械效率为75% D．用杠杆提升物体所做的有用功为50J 【答案】D 【详解】A．人用100N的力竖直向上将物体提高0.5m时，由相似三角形可知，拉力移动的距离 小刚用的拉力所做的功为 故A不符合题意； BD．由于物体所受的重力G为150N，提升的高度h为0.5m，所以用杠杆提升物体所做的有用功为 额外功是总功与有用功之差，即 故B不符合题意，D符合题意； C．杠杆的机械效率η定义为有用功与总功之比，即 故C不符合题意。 故选D。 6．（23-24九年级上·江苏徐州·阶段练习）用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与重物悬挂点之间的关系，OC是一根质量粗细均匀的杠杆，且OA＝AB＝BC，弹簧测力计在C点竖直向上缓慢匀速拉动，使重为6N的钩码上升的高度了0.2m，测得弹簧测力计的示数为3N，则杠杆的机械效率η＝ %，杠杆的自重为 N（不计杠杆与支点之间的摩擦）；如果把钩码的悬挂点由A点移到B点，则杠杆的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 66.7% 2 变大 【详解】[1]由OA＝AB＝BC可知，OC＝3OA，钩码上升的高度为0.2m，则拉力上升距离为 s=3h＝0.2m×3= 0.6m 物体挂在A点时，有用功为 W有用＝Gh＝6N×0.2m＝1.2J 总功为 W总＝Fs＝3N×0.6m＝1.8J 杠杆的机械效率为 [2]由于不计杠杆与支点之间的摩擦，克服杠杆重力做的功为额外功为 W额＝W总﹣W有用＝1.8J﹣1.2J＝0.6J 杠杆的重心在杠杆的几何中心，即中点处，拉力F移动0.6m可知，钩码移动距离为 杠杆自重为 [3]若把钩码由A点移到B点，将钩码提升相同的高度，有用功相同，杠杆需要向上移动的高度变小，克服杠杆自重做的额外功变小，则总功变小，根据效率公式可知，效率变高。 7．（23-24八年级下·河北唐山·期末）如图所示，把重为的物体沿高为，长为的粗糙斜面以速度由底端匀速拉到顶端的过程中，拉力做的功为。则下列选项正确的是（　　） A．拉力大小为 B．物体所受摩擦力大小为 C．拉力功率的大小为 D．斜面的机械效率为 【答案】B 【详解】A．由题知，斜面长为L，拉力F做的功为W（即总功），由W=FL可得，拉力大小为，故A错误； B．有用功为，拉力做的总功为W，由可得物体受到的摩擦力 故B正确； C．拉力功率的大小为 故C错误； D．斜面的机械效率 故D错误。 故选B。 8．（2024·湖南永州·模拟预测）如图斜面长为1m、高为0.5m，现将重为100N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为80N，则以下说法正确的是（　　） A．克服物体重力所做的有用功为50J B．拉力所做的总功为40J C．斜面的机械效率为80% D．物体受到的摩擦力为80N 【答案】A 【详解】A．利用斜面提升物体过程中克服物体重力做的功为有用功，此过程中有用功为 故A正确； B．利用斜面提升物体过程中拉力做的功是总功，此过程中总功为 故B错误； C．斜面的机械效率为 故C错误； D．用斜面提升物体过程中克服斜面对物体的摩擦力所做的功为额外功，此过程中额外功为 则摩擦力为 故D错误。 故选A。 9．（2024·河南周口·二模）如图，重500N的物体在大小为150N的水平拉力作用下，沿水平地面向左匀速直线运动1m，若物体和水平地面之间的摩擦力是240N。下列说法正确的是（  ） A．滑轮组做的有用功为500J B．拉力做功为150J C．滑轮组的机械效率为80% D．此滑轮组省力也省距离 【答案】C 【详解】A．克服摩擦力做的功为有用功，为 W有=fs物=240N×1m=240J 故A错误； B．由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，绳子自由端移动的距离为 s=ns物=2×1m=2m 拉力做功为 W总=Fs=150N×2m=300J 故B错误； C．滑轮组的机械效率为 故C正确； D．此滑轮组省力，由绳子自由端移动的距离是物体移动距离的两倍可知，费距离，故D错误。 故选C。 10．（23-24八年级下·河北石家庄·期末）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下10s内匀速运动了1m，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。（不计绳和滑轮重），下列说法正确的是（    ） A．物体A重力做功为100J B．拉力F的功率是4W C．绳子自由端移动的速度是0.1m/s D．物体A受到的摩擦力是16N 【答案】B 【详解】A．物体A在水平方向上运动，没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，故A错误； B．由图可知，n=2，则绳子自由端移动的距离 拉力的大小就是弹簧测力计的示数，为20N，拉力做的功为总功，总功 拉力F的功率 故B正确； C．绳子自由端移动的速度 故C错误； D．由可得，克服摩擦力做的有用功 由可得，物体A受到的摩擦力 故D错误。 故选B。 11．（23-24九年级下·江苏苏州·阶段练习）小苏家装修房屋，一箱重力为600N的建筑材料放在水平地面上。装修工人用400N的拉力F通过如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升3m，用时20s。不计绳重和摩擦，求： (1)提升建筑材料做的有用功； (2)拉力F的功率； (3)该滑轮组的机械效率。 【答案】(1)1800 (2)120 (3)75% 【详解】（1）提升建筑材料做的有用功 W有=Gh=600N×3m=1800J （2）图示滑轮组中，承重绳子为2根，建筑材料被提升3m，绳子自由端移动的距离 s=2h=2×3m=6m 拉力所做的总功 W总=Fs=400N×6m=2400J 拉力的功率 （3）该滑轮组的机械效率 12．（23-24八年级下·辽宁阜新·期末）质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g=10N/kg） (1)工人的重力是多少？ (2)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率； (3)求动滑轮受到的重力； (4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？ 【答案】(1)600N (2)120W (3)200N (4)88.9% 【详解】（1）工人的重力为 （2）由图可知绳子段数为3，将货物匀速向上提高了6m，则拉力端移动的距离为 则拉力做的功为 拉力的功率 （3）由图乙可知，当物体重力为300N时，机械效率为60%，机械中摩擦力及绳重忽略不计，额外功来自对动滑轮做的功，根据得，动滑轮重力为 （4）同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越高。而当拉力最大时，提升重物最重，效率最高。由题可知滑轮组最大拉力等于人的重力，为600N，机械中摩擦力及绳重忽略不计，则此时所提重物的重力为 此滑轮组的机械效率最大值是 【方法点拨】1.实验结论： （1）用同一滑轮组,提升不同的物体,所提升的物体越重,机械效率越高。 （2）用不同的滑轮组,提升相同的物体,动滑轮个数越多,机械效率越低。 2.实验注意事项：（1）测量过程中应匀速拉动弹簧测力计。 （2）多次实验是使实验结论具有普遍性。 3.判断绕线方式，利用距离的关系判断。原因是力的关系在有摩擦的情况下不成立。 13．（23-24八年级下·贵州黔东南·阶段练习）某实验小组利用如图（甲）、（乙）所示的实验装置做“测滑轮组机械效率”的实验，实验数据如表所示： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η/% 1 4 0.1 1.8 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.6 0.4 62.5% 3 6 0.1 2.4 (1)实验中应沿 （选填“竖直”“水平”或“任意”）方向 拉动弹簧测力计，使钩码上升； (2)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率 （选填“越高”“不变”或“越低”）； (3)同学们再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离s= m，机械效率η= （结果精确到0.1%）。 【答案】(1) 竖直 匀速 (2)越低 (3) 0.3 83.3% 【详解】（1）[1][2]实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，测力计的示数才等于拉力的大小。 （2）根据可知，第1、2次实验绳子的有效段数分别为3、4，故分别用甲乙滑轮组做实验，提升4N的重物，甲中有一个动滑轮，乙中有两个动滑轮，甲的机械效率大于乙的机械效率，故得出的结论是：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低。 （3）[1]第1次实验中使用的是装置甲，承担物重的绳子股数为3，则第三次实验中绳端移动距离 [2]机械效率 14．（23-24九年级上·广西柳州·期中）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如下表所示。 次数 物体的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率 /% 1 2 0.1 1 0.3 66.7 2 3 0.1 1.4 0.3 71.4 3 4 0.1 1.8 0.3 74.1 4 2 0.1 1.5 0.2 (1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量 向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数； (2)第4次实验数据是用图 （选填“甲”或“乙”），所示的滑轮组测得的，其机械效率是 （结果精确到0.1%）。 (3)通过分析第1、2、3次实验数据可得出：若要增大滑轮组的机械效率，可以 ； (4)通过比较 两次数据可知：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与所绕匝数无关； (5)实验中多次改变提升钩码的重力来测量滑轮组的机械效率，其目的是________（选填字母序号）。 A．减小摩擦力 B．多次测量求平均值 C．获得多组数据归纳出物理规律 【答案】(1)竖直 (2) 乙 66.7% (3)增大所提升的物体的重力 (4)1、4 (5)C 【详解】（1）为了使距离测量数据准确，实验时应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。 （2）[1][2]分析第4次实验数据发现 说明实验中有2段绳子拉着物体，所以是乙图做的。此次实验中滑轮组的机械效率为 （3）分析第1、2、3次实验数据知绳子的段数相同，说明3次实验是用同一滑轮组做的，只是改变了物体的重力，可得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，钩码越重，滑轮组的机械效率越高。所以对于同一滑轮组可以通过增大提升物体的重力来增大滑轮组的机械效率。 （4）要探究滑轮组的机械效率与绳子段数的关系，需要控制物体的重力相同，同一滑轮组，只是改变绳子的段数，实验1、4符合题意。 （5）多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，是为了进行多次测量，获得多组数据，总结实验规律，使实验结论具有普遍性。故选C。 1．（23-24九年级上·广西崇左·期末）甲从货架上拿起茶杯观赏，乙从桌面上端起盛茶水的茶杯喝茶，甲对茶杯做的是 功，乙对茶杯做的是 功。（两空均选填“有用”、“额外”和“总”） 【答案】 有用 额外 【详解】[1]甲的目的是观赏茶杯，故对茶杯做的功是有用功。 [2]乙目的是端茶水，因此对茶水做的功是有用功，克服茶杯做的功是额外功。 2．（23-24八年级下·陕西榆林·期末）俗话说“竹篮打水一场空”，此过程中，对水做的功是 （选填“有用”或“额外”）功，对竹篮做的功是 （选填“有用”或“额外”）功，这一现象所包含的物理道理是“竹篮打水”的机械效率 （选填“高”或“低”）。 【答案】 有用 额外 低 【详解】[1]俗话说“竹篮打水一场空”，此过程中，你需要打水，对水做的功是有用功。 [2]对竹篮做的功是必不可少的功，是额外功。 [3]俗话说“竹篮打水一场空”，说明做的有用功比较少，这一现象所包含的物理道理是“竹篮打水”的机械效率比较低。 3．（23-24九年级上·广东东莞·期末）将图甲中 A、B两个相同的物体从斜面底端匀速拉到顶端，做功情况如图乙所示。对物体 B 做的有用功为 J，右侧斜面机械效率ηB为 ，请写出一条能增大ηB的方法： 。 【答案】 2 80% 减小物体B和斜面的粗糙程度 【详解】[1]由题知，A、B是完全相同的物体，则A、B的重力相同，上升的高度相同，由可知，拉力做的有用功相同，拉力对B物体做的有用功 拉力对B物体做的有用功为2J。 [2]右侧斜面机械效率 右侧斜面机械效率ηB为80%。 [3]要增大斜面的机械效率可以减小额外功，减小物体B和斜面的粗糙程度，可以减小克服摩擦所做的额外功，从而增大机械效率。 4．（2024·四川广安·中考真题）房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，已知物体的重力为800N，在绳子自由端用500N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3m，该滑轮组的机械效率为 。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有： （填写番号）①增加物体的重力  ②增加提升物体的高度  ③减小动滑轮的重力。 【答案】 80% ①③ 【详解】[1]由题知，n=2，则绳端移动的距离 s=2h=2×3m=6m 有用功 W有​=Gh=800N×3m=2400J 总功 W总​=Fs=500N×6m=3000J 滑轮组的机械效率 [2]①增加物体的重力，可以提高有用功，在额外功不变的情况下，有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大，故①符合题意； ②增加提升物体的高度，绳端移动的距离也相应的增大，根据 可知机械效率并不受影响，故②不符合题意； ③减小动滑轮的重力，在提升物体重力不变的情况下，即有用功不变的情况下，额外功减小了，所以机械效率就提高了，故③符合题意。 故选①③。 5．（23-24八年级下·山东济南·期末）分别用如图所示的两种方式匀速提起相同的重物（不计绳重及摩擦，滑轮重小于物重），则F甲 F乙，机械效率η甲 η乙。（均选填“大于”“等于”或“小于”） 【答案】 大于 大于 【详解】[1]由定滑轮的使用特点可知 F甲=G 由动滑轮的使用特点可知，不计绳子重和摩擦时 因为滑轮重小于物重，因此 F甲>F乙 [2]用定滑轮和动滑轮分别将同一物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，则所做的有用功一样大，由于要克服动滑轮重力的作用，所以使用动滑轮做的总功多，由可知，定滑轮的机械效率高，所以η甲>η乙。 6．（23-24九年级下·江苏苏州·阶段练习）如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的200N的拉力F，将重360N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，在此过程中，所做的有用功是 J，额外功为 J，物体受到的摩擦力是 N。 【答案】 720 80 20 【详解】[1]此过程中，所做的有用功 [2]所做的总功 额外功 W额=W总-W有=800J-720J=80J [3]物体受到的摩擦力 7．（23-24八年级下·河南周口·阶段练习）关于功、功率和机械效率的说法，不正确的是（　　） A．做相同的功，用时少的机械做功快 B．相同时间，功率大的机械做功多 C．机械的功率大，机械效率一定高 D．不断优化机械设计，机械效率也不能达到100% 【答案】C 【详解】AB．功率表示做功的快慢，与做功的多少和时间都有关系，做相同的功，用时少的机械做功快，功率大；相同时间内，功率越大，做功越多。故AB正确，不符合题意； C．功率表示做功的快慢，功率大说明做功快，反之，做功慢，机械效率高，表示该机械做功时，有用功在总功中所占的比例高，与功率的大小无关，故C错误，符合题意； D．任何机械在使用时，由于摩擦等因素的存在，都会做额外功，所以机械效率永远小于1，所以不断优化机械设计，机械效率也不能达到 100%，故D正确，不符合题意。 故选C。 8．（2024·陕西西安·模拟预测）《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。下列说法正确的是（    ） A．该装置能够省功 B．取水时克服水重和桶重做的功是有用功 C．使用更轻的桶不能提高机械效率 D．人提水桶水平运动时，对水桶不做功 【答案】D 【详解】A．该装置是一个轮轴，本质是一个杠杆，使用任何机械都不能省功，所以该装置不能省功，故A错误； B．取水时克服水重做的功是有用功，克服桶重做的功是额外功，故B错误； C．使用更轻的桶，可以在有用功相同的情况下少做额外功，能提高机械效率，故C错误； D．人提水桶水平运动时，拉力在竖直方向上，水桶沿水平方向运动，水桶运动的方向和拉力方向垂直，拉力对水桶没有做功，故D正确。 故选D。 9．（23-24八年级下·吉林长春·期末）（多选）如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．甲做的有用功多 B．乙做的总功多 C．甲做总功的功率大 D．乙所用装置的机械效率大 【答案】CD 【详解】A．提升物体的重力相等，在相同的时间内物体升高了相同的距离，由W有=Gh可知两次提升物体所做的有用功相等，故A错误； BC．图甲使用的是动滑轮，不计绳重和摩擦，总功为 W甲=(G+G动)h>Gh 使用乙定滑轮时，拉力F乙=G，拉力做功 W乙=F乙s乙=Gh 所以乙装置中拉力F做的总功少，相同时间内，由可知乙装置中拉力F做的总功率小，甲做总功的功率大，故B错误，C正确； D．不计绳重和摩擦，使用定滑轮时，额外功为0J，机械效率为100%；使用动滑轮时，要提升动滑轮做额外功，机械效率小于100%；所以两种装置的机械效率η乙>η甲，故D正确。 故选CD。 10．（23-24八年级下·广西·期末）如图所示，某工人用滑轮组在5s内把重240N的物体提高1m，所用的拉力为150N，下列说法正确的是（　　） A．绳子移动的速度0.2m/s B．克服物体重力所做的功300J C．该滑轮组的机械效率80% D．拉力做功功率48W 【答案】C 【详解】A．由图可知动滑轮上有两段绳子，则绳子移动的速度为物体移动速度的两倍，即 故A错误； B．克服物体重力所做的功为 故B错误； CD．由图可知动滑轮上有两段绳子，则绳子移动的距离为物体提升高度的两倍，所以拉力做的总功为 该滑轮组的机械效率 拉力做功的功率为 故C正确，D错误。 故选C。 11．（23-24八年级下·河北沧州·期末）如图，用滑轮组拉着重为70N的物体沿水平地面匀速直线运动，拉力F为10N，滑轮组机械效率为80%，不计绳重、滑轮与轴之间的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．此滑轮组动滑轮的重力为5N B．用一个质量更小的滑轮替换最下面的滑轮，滑轮组的机械效率会增大 C．物体受到水平地面的摩擦力为20N D．若在此物体上加一砝码，使其一起沿水平地面匀速直线运动，滑轮组的机械效率将变大 【答案】D 【详解】AC．由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，由于不计绳重、轮与轴间的摩擦，滑轮组的机械效率 所以物体受到的摩擦力 因为不计绳重、轮与轴间的摩擦，绳端拉力 故AC错误； B．最下面的滑轮为定滑轮，定滑轮只改变力的方向，因此更换后不影响机滑轮组的械效率，故B错误； D．在物体上加一砝码后，物体对地面的压力增加，根据滑动摩擦力影响因素，在接触面的粗糙程度不变时压力越大滑动摩擦力越大可知，此时物体受到的摩擦力f增大，根据不计绳重、轮与轴间的摩擦时，机械效率 G动不变，f增大，机械效率增大，故D正确。 故选D。 12．（23-24八年级下·山西吕梁·阶段练习）提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，测得的数据如表所示。 次数 物体的重力G/N 提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 1 0.3 66.7% 2 3 0.1 1.4 0.3 71.4% 3 4 0.1 1.8 0.3 4 4 0.2 1.8 0.6 74.1% (1)实验中应尽量竖直向上 （选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计； (2)计算出第3组实验的机械效率是 （结果精确到0.1%）； (3)分析比较第 次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率 （选填“越高”、“越低”或“不变”）； (4)分析比较第3、4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度 （选填“有关”或“无关”）。 【答案】(1)匀速 (2) (3) 1、2、3 越高 (4)无关 【详解】（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，受到的拉力等于弹簧测力计示数。 （2）第3组实验的有用功为 第3组实验做的总功为 第3组实验的机械效率是 （3）[1][2]比较第1、2、3次实验数据可知，提升高度相同，绳子自由端移动的距离相同，说明使用的是同一滑轮组，但物重不同，且物重越大，滑轮组的机械效率越高，可以得到：使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 （4）分析比较第3、4次实验数据可知，使用相同的滑轮组提升相同的物体，物体上升的高度不同，机械效率相同，这说明机械效率与物体上升的高度无关。 13．（2024·安徽六安·二模）小明发现，沿斜坡向上拉物体时，斜坡越陡，所需拉力越大，那么斜面的机械效率是不是越大呢？为了研究斜面的机械效率与哪些因素有关，小明设计了如下实验装置，并用同一块木板做了三次实验，数据记录如表格所示： 实验次数 斜面的倾斜程度 物块重G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 机械效率 1 较缓 10 0.1 5.0 1 2 较陡 10 0.3 6.7 1 45% 3 最陡 10 0.5 8.4 1 60% （1）实验前要理解有用功、总功和额外功的概念，其中总功是指拉力所做的功，而拉力除了要克服物体重力做功外，还需要克服摩擦阻力做功，根据上述概念可知，测量斜面机械效率时的机械效率的表达式是η= （用表格中的字母表示）； （2）在计算出第一次的机械效率之后，综合分析三次实验的数据可以得到的结论是：其他条件相同时， ； （3）根据“W总=W有+W额”的关系可以计算出第1次实验中物体所受的摩擦力为 N。 【答案】 斜面越陡，机械效率越高 4 【详解】（1）[1]总功是指拉力所做的功，实验中沿斜坡向上拉物体时，克服物体自重做的功为有用功，测量斜面机械效率时的机械效率的表达式是 （2）[2]根据表中数据，第一次的机械效率 纵向分析三次实验的数据可以得到的结论是：其他条件相同时，斜面越陡，机械效率越高。 （3）[3]根据W总=W有+W额，第1次实验中做的额外功 W额=W总-W有=Fs-Gh=5.0N×1m-10N×0.1m=4J 而本实验中克服物体与斜面之间的摩擦力做的功为额外功，物体所受的摩擦力为 14．（23-24八年级下·河南周口·期末）工人用如图所示的滑轮组，将重800N的物体以0.1m/s的速度匀速竖直提升，人对绳自由端的拉力F方向竖直向下、大小为420N。若工人受到的重力大小为650N，不计绳重和摩擦。求： (1)动滑轮的重力大小； (2)物体匀速上升3s时绳自由端移动的距离； (3)滑轮组的机械效率；（结果保留至0.1%） (4)工人最多能提起多重的物体。 【答案】(1)40N (2)0.6m (3)95.2% (4)1260N 【详解】（1）由图可知，因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力 （2）物体上升的高度 绳子自由端移动的距离 （3）拉力做的有用功 拉力做的总功 则滑轮组的机械效率 （4）因为人重为，则绳子最大拉力为，由可得工人最多能提起物体的重 15．（2024·黑龙江绥化·中考真题）如图甲，质量为40kg的货物静止在水平地面上，与地面的接触面积是。如图乙。工人用250N的拉力F，将货物用滑轮组匀速提升到3m高的二楼，此过程中货物上升的速度是0.2m/s。求： （1）货物静止在水平地面上时，对地面的压强； （2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率； （3）滑轮组的机械效率； （4）为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4）见解析 【详解】解：（1）因为货物静止在水平地面上，对地面压力为 则货物对地面的压强为 （2）由图可知，有效绳子段数，绳子自由端移动的速度为 工人做功的功率为 （3）滑轮组的机械效率为 （4）为提高该滑轮组的机械效率，措施有：①增加所提升的物重②减轻动滑轮重。 答：（1）货物静止在水平地面上时，对地面的压强为； （2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率为； （3）滑轮组的机械效率为； （4）见解答。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$