11.4　机械效率----2024-2025学年教科版物理八年级下学期

4　机械效率 第1课时　机械效率 第11章 机械与功 01 新知梳理 02 当堂演练 目 录 1. 使用机械时，必须做的功叫作 　有用　功，记为 　W有用　。并非我们需要但又不得不做的功叫作 　额外　功，记为 　W额外　。 有用功加上额外功是总共做的功，叫作 　总　功，记为 　W总　。三者之间的关系是 　W总＝W有用＋W额外。 2.  　有用功跟总功的比值　叫作机械效率。公式：η＝ 　×100％　。 3. 在实际机械中， 　额外　功是不可忽略的，所以机械效率总 　小于　（选填“大于”“小于”或“等于”）100％。提高机械效率的主要办法是 　改进结构　或 　减小摩擦　。 有用　 W有用　 额外　 W额外　 总　 W总　 W总＝W有用＋W额外 有用功跟总功的比值　 ×100％　 额外　 小于　 改进结构 减小摩擦　 知识点一　有用功和额外功 典例1　用水桶从井中提水的时候，对 　水　做的功是有用功，对 　水桶　做的功是额外功；如果桶掉到井里，捞上的桶里带了一些水，那么对水做的功是 　额外　功。 变式1小明同学的体重为500N，他用重10N的水桶将重100N的水提上5m高的教室使用，在这一过程中，他做的有用功和额外功分别是（　B　） A. 500J、50J B. 500J、2550J C. 550J、2500J D. 300J、50J 水　 水桶　 额外　 B 知识点二　机械效率 典例2　（2024·成都青白江期末）下列关于机械效率的说法正确的是（　D　） A. 越省力的机械，机械效率越高 B. 做功越快的机械，机械效率越高 C. 所做有用功越多的机械，机械效率越高 D. 有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高 D 变式2有两台机械，甲机械的效率为80％，乙机械的效率为60％，下列说法正确的是（　D　） A. 甲机械一定比乙机械省力 B. 甲机械一定比乙机械做功快 C. 甲机械做的有用功一定比乙机械的多 D. 有用功相同时，乙机械所做的总功多 D 典例3　（2024·内江东兴校级二模）如图所示，重20N的动滑轮下挂一个重80N的物体，用拉力F在10s内将物体匀速提高5m，不计绳重和摩擦，拉力所做的有用功为 　400　J，额外功为 　100　J。该装置的机械效率为 　80％　。 400　 100　 80％　 变式3 用滑轮组把重720N 的货物匀速提高10m，滑轮组做的有用功是 　7200　J，若此时滑轮组的机械效率是60％，则总功是 　12000　J，额外功是 　4800　J。 7200　 12000　 4800　 变式4（2024·广元二模）小峰同学用如图所示的滑轮组把90kg的物体提升3m用时10s，作用在绳子自由端的拉力是400N，不考虑绳重及摩擦。求：（g取10N/kg） （1） 小峰同学做功的功率。 解：（1） 由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝3，由s＝nh和W总＝Fs可得，小峰同学做的总功W总＝Fnh＝400N×3×3m＝3600J，小峰同学做功的功率P＝＝＝360W （2） 滑轮组的机械效率。 解：（2） 有用功W有用＝Gh＝mgh＝90kg×10N/kg×3m＝2700J，滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％＝75％ 1. 如图，工人用甲、乙、丙三种方法把同样的沙子运上三楼，根据提供的数据算出有用功为 　600　J；其中，所做的额外功最多的是 　甲　方法；机械效率最高的是 　丙　方法。 600　 甲　 丙　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2. 某滑轮组的机械效率为75％，表示的含义是 　该滑轮组工作时有用功与总功的比值是75％　。当它完成375J的有用功时，所做的总功是 　500　J。 3. 用一个动滑轮把重为100N 的沙袋从地面提到9m高的脚手架上，所用的力是60N，则这一过程所做的总功是 　1080　J，有用功是 　900　J，此动滑轮的机械效率是 　83.3％　。 4. （2024·成都期末）下列关于功率和机械效率的说法中正确的是（　B　） A. 力对物体做功越多，其功率越大 B. 功率越大的机械做功越快 C. 力对物体做功越多，其功率越小 D. 机械效率越高，做的功就越多 该滑轮组工作时有用功与总功 的比值是75％　 500　 1080　 900　 83.3％　 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5. 某人将一箱书搬上楼，可以有两种方法：一是把所有的书一起搬上楼；二是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。若他上楼的速度相同，则用这两种方法搬书的过程中（　B　） A. 人做的总功相同 B. 人做的有用功相同 C. 人做功的机械效率相同 D. 人做功的功率相同 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6. （2024·泸州模拟）用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力F1＝30N，绳b对人的拉力F2＝480N。此过程（　B　） A. 做的有用功为300J B. 滑轮组的机械效率为80％ C. 滑轮组中吊着动滑轮的绳子段数n＝10 D. F1做功的功率与F2做功的功率之比为20∶1 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7. （2024·南通）如图，工人用330N的拉力，使用定滑轮将质量为30kg的物体6s内匀速吊起3m，g取10N/kg。求： （1） 物体上升的速度。 解：（1） 物体上升的速度v＝＝＝0.5m/s 第7题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 （2） 工人做功的功率。 解：（2） 拉力F做的功W总＝Fs'＝330N×3m＝990J，工人做功的功率P总＝＝＝165W 第7题 （3） 定滑轮的机械效率。 解：（3） 物体受到的重力G＝mg＝30kg×10N/kg＝300N，有用功W有用＝Gh＝300N×3m＝900J，机械效率η＝×100％＝×100％≈90.9％ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8. 如图所示为甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，甲的（　B　） A. 总功较大 B. 有用功较小 C. 额外功较大 D. 机械效率较低 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9. 工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼。加上润滑油后滑轮转动灵活了，如果再用它把同样的重物从一楼提升到五楼，则所做的（　B　） A. 有用功减小，总功不变 B. 有用功不变，总功减小 C. 有用功增加，总功不变 D. 额外功减小，总功不变 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10. （2024·绵阳涪城期末）利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量不等的重物G甲、G乙（G甲＜G乙）提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（　C　） A. F甲＜F乙，η甲＝η乙 B. F甲＜F乙，η甲＞η乙 C. F甲＜F乙，P甲＜P乙 D. η甲＝η乙，P甲＝P乙 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11. （2024·乐山井研模拟）如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为（　B　） A. 45N、50％ B. 45N、75％ C. 60N、50％ D. 60N、80％ B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12. （2024·绵阳江油模拟）建筑工地上，工人用滑轮组在20s内吊起一质量为180kg的物体升高了5m，如图所示，此时滑轮组的机械效率为90％，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，求： （1） 对物体做的有用功。 解：（1） 工人对物体做的有用功W有用＝Gh＝mgh＝180kg×10N/kg×5m＝9000J 第12题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 （2） 拉力F的功率。 解：（2） 根据η＝×100％可知，拉力做的总功W总＝＝＝10000J；则工人师傅拉力做功的功率P＝＝＝500W 第12题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 （3） 若利用此滑轮组吊起质量为380kg的物体，机械效率是多少。 解：（3） 根据W总＝W有用＋W额外可知，额外功W额外＝W总－W有用＝10000J－9000J＝1000J，不计绳重和摩擦，则动滑轮的重力G动＝＝＝200N，质量为380kg的物体所受重力G'＝m'g＝380kg×10N/kg＝3800N，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η'＝×100％＝＝×100％＝×100％＝×100％＝95％ 第12题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 $$4　机械效率 第2课时　测量滑轮组的机械效率 第11章 机械与功 01 新知梳理 02 当堂演练 目 录 1. 在“测量滑轮组的机械效率”的实验中： （1） 实验原理是 　η＝×100％　。 （2） 实验需要直接测量的物理量是 　钩码的重力G　、 　钩码提升的高度h　、 　拉力F　和 　绳端移动的距离s　。 （3） 需要的测量工具是 　弹簧测力计　和 　刻度尺　。 （4） 在测量绳端拉力时，应 　竖直缓慢　拉动弹簧测力计，使钩码 　匀速　上升。 η＝×100％　 钩码的重力G　 钩码提升的高度 h　 拉力F　 绳端移动的距离s　 弹簧测力计　 刻度尺　 竖直缓慢　 匀 速　 2. 影响滑轮组机械效率的因素有 　动滑轮的重力G动　、 　被提升的物体的重力G物　和 　滑轮和轴之间的摩擦　等。 动滑轮的重力G动　 被提升的物体的重力 G物　 滑轮和轴之间的摩擦　 实验 次序 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 2 0.1 1.2 0.3 55.6％ 2 2 0.2 1.2 0.6 55.6％ 3 4 0.2 1.9 0.6 70.2％ 典例　某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，实验数据记录如表所示。下列说法错误的是（　D　） A. 实验时应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升 B. 通过第1次和第2次实验数据可初步得出结论：滑轮组的机械效率与重物上升高度无关 C. 通过第2次和第3次实验数据可初步得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高 D. 3次实验中，滑轮组所做的额外功不变 典例　某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，实验数据记录如表所示。下列说法错误的是（　D　） D 变式（2024·内江校级开学）某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图。 实验次序 1 2 3 钩码重G/N 4 4 6 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 1.8 1.4 2.4 绳端移动距离s/m 0.3 0.5 0.3 机械效率η 74％ （a） （b） （1） 通过表中数据可分析出实验1是用图 　甲　（选填“甲”或“乙”）做的实验。 （2） 在表中（a）处应填数据为 　57　。 甲　 57　 （3） 通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的物体时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率 　越低　。 （4） 比较 　1和3　两次实验，可研究滑轮组的机械效率与被提升物体重力的关系。 （5） 第3次实验中，滑轮组的额外功为 　0.12　J。 越低　 1和3　 0.12　 1. （2024·资阳安岳校级开学）某小组测滑轮组的机械效率的实验中得到的数据如下表，试验装置如图： 1 2 3 4 5 6 （1） 在乙实验中应该 　竖直匀速　拉动弹簧测力计。 （2） 小组同学发现边拉测力计边读数，测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 　不正确　（选填“正确”或“不正确”），因为他没考虑到 　摩擦力　对滑轮组机械效率的影响。 竖直匀速　 不正确　 摩擦力　 实验 次序 钩码重量 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 2.7 0.2 74％ 2 4 0.1 1.8 0.3 74％ 3 8 0.1 3.1 0.3 86％ 4 8 0.1 2.5 0.4 80％ 0.4 80％ （3） 用图丁进行实验得出表中第4次实验数据，将表中填写完整。 1 2 3 4 5 6 （4） 通过比较 　1、2　两次实验得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。 （5） 通过比较 　2、3　两次实验得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。 （6） 通过比较3、4两次实验可以得出结论：  　不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高　。 1、2　 2、3　 不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高　 1 2 3 4 5 6 2. （2024·绵阳安州开学）小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表： 1 2 3 4 5 6 实验 次序 物重 G/N 物体上升的高度 h/cm 测力计的示数F/N 测力计移动的 距离 s/cm 1 6 3 2.5 9 2 6 5 2.5 17 3 6 8 2.5 24 （1） 数据表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是 　17　。 17　 1 2 3 4 5 6 （2） 改正了错误的数据后，小明通过计算发现：滑轮组的机械效率与 　物体上升高度　无关。 （3） 小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示。这两名同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率 　相同　（选填“相同”或“不相同”）。 物体上 升高度　 相同　 1 2 3 4 5 6 3. 在测量滑轮组机械效率的活动中，装置如图所示，欲使所测滑轮组的机械效率提高，下列措施可行的是（　A　） A. 转轴加润滑油 B. 增加提升高度 C. 增大提升速度 D. 减小物体质量 A 1 2 3 4 5 6 4. （2024·雅安模拟）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（　D　） A. 拉力F1一定大于F2 B. 乙滑轮组的机械效率较高 C. 甲、乙滑轮组的有用功相同 D. 甲的额外功与有用功的比值较小 D 1 2 3 4 5 6 5. 某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（　B　） A. 由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关 B. 由②③可知：同一滑轮组提起的物重越大，机械效率越低 C. 在实验①中，应匀速竖直向上拉动绳子 D. 为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验，归纳得出普遍规律 B 1 2 3 4 5 6 6. （2023·枣庄）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想： 猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关。 猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关。 猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关。 根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如表所示。 1 2 3 4 5 6 实验 次序 钩码的 重力 G/N 钩码上 升高度 h/m 绳端 拉力 F/N 绳端移 动的距 离s/m 机械 效率 η/％ 1 2 0.1 0.90 0.3 74.1 2 4 0.1 1.50 0.3 88.9 3 4 0.1 1.25 0.4 4 4 0.2 1.50 0.6 88.9 （1） 实验时应沿竖直方向 　匀速　缓慢向上拉动弹簧测力计。 匀速　 1 2 3 4 5 6 （2） 分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 　丙　的装置完成的，它的机械效率η＝ 　80％　。 （3） 比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是 　错误　（选填“正确”或“错误”）的。 （4） 通过比较 　1、2　（选填实验次序）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升物体时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。 丙　 80％　 错误　 1、2　 1 2 3 4 5 6 （5） 通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同物体时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 　越低　。 （6） 小明在实验中发现：由于弹簧测力计示数不稳定，一边拉动弹簧测力计一边读数非常不方便。为了方便读数，他提出可以让弹簧测力计保持静止时读数，他的这种想法没有考虑到 　绳子与滑轮之间的摩擦　对滑轮组机械效率的影响。如果让弹簧测力计保持静止时读数，那么所测出的滑轮组机械效率与真实值相比 　偏大　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 越低　 绳子与滑轮之间的摩擦　 偏大　 1 2 3 4 5 6 $$