12.4 机械效率（讲义）--【大单元教学】2024-2025学年八年级物理下册同步备课系列（人教版2024）

【八年级物理大单元设计】 12.3 机械效率 目录 【学习目标】 2 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：有用功和额外功 2 知识点2：机械效率 2 知识点3：测量滑轮组的机械效率 6 【课堂练习】 9 1.能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功，并且知道它们之间的关系。（物理观念） 2.能说出机械效率的含义，知道机械效率总是小于 1。（物理观念） 3.能利用机械效率的公式进行简单的计算。（科学探究） 4.通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。（物理观念、科学探究） 知识点1：有用功和额外功 1. 有用功、额外功和总功 （1）有用功：提升重物时，将重物提升一定高度所做的功，叫做有用功，用W有表示。若重物的重力为G，提升的高度为h，则W有=Gh。 （2）额外功：若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。 （3）总功：总功指的是拉力做的功，即动力做的功，用W总表示，即：。 （4）总功、有用功、额外功的单位都是焦（J），三者间的关系为W总=W有+W额。 功的原理 使用任何机械都不省功。“不省功”有两层含义：其一是对于理想机械，使用机械所做的功跟不用机械所做的功相等;其二是对于非理想机械，使用机械要费功费功是指使用机械时，人们所做的功要大于不用机械而直接用手所做的功，多做的那一部分功，就是克服机械自重和摩擦所做的功。 知识点2：机械效率 1. 定义：有用功和总功的比值叫做机械效率，用η表示。 2. 表达式： 3. 物理意义：机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，有用功占比越大，机械效率越高，机械的性能越好。 4. 功、功率和机械效率的比较 物理量 意义 定义 符号 公式 单位 说明 功 做功，即能量的转化 力与物体在力的方向上移动距离的乘积 W W=Fs J (1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。 (2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系 功率 表示物体做功的快慢 功与做功时间之比 P W 机械效率 反映机械做功性能的好坏 有用功与总功之比 η 无 5. 机械效率的计算 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时：； （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 斜面 （1）；（2） 【典例1】如图是一个提起重物的机械组成部分示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，杠杆OA是重为Go的均匀杠杆，挂在OA中点B处的重物重力为G，已知Go=30N，G=150N。 （1）若利用该杠杆将重物提升0.5m，求杠杆的机械效率； （2）为维持杠杆在水平位置平衡，求力F的大小。 【答案】（1）83.3%；（2）90N 【详解】据题意有用功即是杠杆对物体做功，所以有用功为 额外功应是克服杠杆自身重力做功，所以额外功为 总功为 因此机械效率为 （2）由杠杆平衡条件可知 根据公式可得 得 答：（1）杠杆的机械效率为83.3%； （2）力F的大小为90N。 【典例2】如图，工人利用滑轮组把重为720N物体匀速提升了1m，所用时间为10s，工人拉力F的功率为90W，忽略绳重和摩擦。求： （1）工人拉绳子的速度； （2）滑轮组的机械效率； （3）滑轮组中的动滑轮的重力。 【答案】（1）0.3m/s；（2）80%；（3）180N 【详解】解：（1）由图可知，承担物重绳子的股数是n=3，绳子自由端移动的距离s=nh=3×1m=3m 则绳子自由端移动的速度 （2）由题意可知，有用功W有=Gh=720N×1m=720J 总功W总=Pt=90W×10s=900J 所以滑轮组的机械效率 （3）忽略绳重和摩擦，克服动滑轮重力做的功W额=W总-W有=900J-720J=180J 所以动滑轮的重力 答：（1）工人拉绳子的速度为0.3m/s； （2）滑轮组的机械效率为80%； （3）滑轮组中动滑轮的重力为180N。 【典例3】如图所示，重10N的物体在F=5N的水平拉力作用下，以10cm/s的速度向左匀速运动了5s，已知物体所受的摩擦力为4N，则拉力做的功为 J，动滑轮的机械效率为 。 【答案】 5 40% 【详解】[1]根据得，物体移动的路程为 由图可知，动滑轮上绳子的段数为2段，则拉力F移动的距离为 则拉力F所做的总功为 [2]有用功为 动滑轮的机械效率为 【典例4】如图所示，斜面高为3m，用沿斜面向上大小为300N的拉力F，将重为500N的木箱由斜面底端以0.5m/s的速度匀速拉动，经过12s到达顶端。则拉力做的功为 J，拉力的功率为 W，额外功为 J，斜面的效率是 。 【答案】 1800 150 300 83.33% 【详解】[1]由得，斜面的长度为 拉力做的功为 [2]拉力的功率为 [3]有用功为 额外功为 [4]效率是 知识点3：测量滑轮组的机械效率 1.测量滑轮组的机械效率 实验原理 实验器材 刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、长约2m的细绳、铁架台等 实验步骤 (1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G并填入表格； (2)按照图甲组装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置； (3)如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格中； (4)利用公式计算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格中； (5)改变钩码的数量，重复上面的实验（多次实验，消除偶然因素）； (6)换用较重的动滑轮组成滑轮组，重复(2)~(5)步，将实验数据记入表格。 实验表格 实验分析 (1)由1、2、3三次实验可知，使用同一滑轮组，当提升重为1.5N的钩码时，它的机械效率是71%；当提升重为3N的钩码时，它的机械效率是83%；当提升重为4.5N的钩码时，它的机械效率是88%；可见，同一机械在不同做功过程中使用，其机械效率不同.同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高。 (2)由1、4(2、5或3、6)两次实验可知，使用两个动滑轮重量不同的滑轮组提升相同的钩码升高相同高度，做的有用功相同，动滑轮较重的所做的额外功多，机械效率低。 实验结论 (1)使用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高； (2)使用不同的滑轮组提升同一物体时，升高相同的高度，动滑轮较重的(或动滑轮多的)滑轮组的机械效率较低。 【典例5】在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，某小组用如图所示的同一滑轮组提升不同个数钩码，分别做了如图所示的三组实验，实验数据记录如下： 次数 钩码重/N 动滑轮重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率 1 2 0.8 5 1 15 66.7% 2 4 0.8 5 1.7 15 ② 3 6 0.8 5 ① 15 83.3% （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3次实验时弹簧测力计的示数如图所示，表格中编号①的数值是 ，②的数值是 （精确至千分位）； （3）多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率的目的是 ； A．减小摩擦 B．多次测量取平均值减小误差 C．获得多组数据归纳出物理规律 （4）汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中， 中的方法是与本实验同理的。 A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员 B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重量 C．经常给汽车做保养，保持良好的润滑 【答案】 竖直 2.4 78.4% C A 【详解】（1）[1]实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数考等于拉力大小。 （2）[2]图中测力计的分度值为0.1N，示数2.4N，即表格中①处的数值是2.4。 [3]第二次实验中，机械效率为 （3）[4]进行多次实验，测出多组实验数据，有的是为了减小实验误差，有的是找出普遍规律。而本实验中多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了获得多组数据归纳出物理规律。故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 （4）[5]由表中数据可知，同一滑轮将不同的重物提升相同的高度，提升物体越重，机械效率越高；即对同一滑轮，额外功一定，增加提升物体的重力，增大有用功，可提高机械效率。 A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故A符合题意； B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故B不符合题意； C．经常给汽车做保养，保持良好的润滑。提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增加机械效率的，故C不符合题意。 故选A。 2. 探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系 实验原理 实验器材 斜面、小车、弹簧测力计、刻度尺、细线 实验步骤 ①如图所示，将一长木板用一木块垫起，使其倾斜程度较小； ②用弹簧测力计测出小车的重力G； ③用弹簧测力计匀速拉动小车，使小车沿斜面匀速向上运动，并读出弹簧测力计的示数F； ④用刻度尺测出小车上升的高度h和小车沿斜面移动的距离l； ⑤根据公式计算出此次的机械效率； ⑥多次改变斜面的倾斜程度，重复测量； ⑦比较每次测量的机械效率。 实验结论 在斜面粗糙程度相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，斜面越陡，机械效率就越高。 【典例6】实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。 实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η 1 1 0.2 5 2.5 40.0% 2 1 0.4 5 3.4 58.8% 3 1 0.6 5 4.2 71.4% 4 1 0.6 5 5.0 (1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 （选填“省”或“费”）力。 (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，目的是 ；保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。 (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与 和 有关。 (4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 【答案】(1)省 (2) 增大阻力 60.0% (3) 斜面的倾斜程度 斜面的粗糙程度 (4)大于 【详解】（1）由表格数据可知，斜面的倾斜程度越小，拉力F越小，即越省力。 （2）[1] 在斜面上铺上毛巾，增大物体与斜面接粗面的粗糙程度，会增大阻力，所以目的是为了增大阻力。 [2] 机械效率为 （3）[1]分析表格的第二列和第七列数据可知，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关； [2]分析第二次和第四次的实验数据可知，斜面的机械效率和接触面的粗糙程度有关。 （4）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，拉力不仅要克服摩擦力还要克服一部分物体的重力，所以拉力要大于物体所受的摩擦力。 一、单选题 1．体重是400N的同学用重10N的水桶，提起重100N的水沿楼梯送到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是（　　） A．500J；50J B．500J；2050J C．550J；2000J D．2500J；50J 【答案】B 【详解】该同学的目的是将水提高5m，因此所做的有用功是克服水的重力做功，则有用功为 额外功是克服水桶和人的重力做功，则额外功为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．期末复习时，小莉同学对简单机械的相关问题进行了总结。下面是她总结的一部分，其中错误的是（　　） A．用同一滑轮组提升物体时，物体越重，机械效率越高 B．用绳子沿斜面拉动物体时，若倾斜程度相同，则斜面越光滑越省力 C．使用杠杆撬起物体时，动力臂越长越省力 D．使用一个定滑轮提升物体，克服摩擦和绳重所做的功是额外功 【答案】C 【详解】A．由 可知，用同一滑轮组提升物体时，当额外功一定时，物体越重，有用功越大，机械效率越高，故A正确，不符合题意； B．用绳子沿斜面拉动物体时，若倾斜程度相同，斜面越光滑，物体与斜面之间的摩擦力越小，需要的拉力就越小，因此越省力，故B正确，不符合题意； C．使用杠杆撬起物体时，由杠杆平衡条件可知，只有当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，需要的动力越小，越省力，故C错误，符合题意； D．使用一个定滑轮提升物体，克服物体重力做的功为有用功，克服摩擦和绳重所做的功是额外功，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．甲、乙两个机械工作时，甲的机械效率为70%，乙的机械效率为50%，则（    ） A．乙机械更省力 B．乙机械做功更少 C．乙机械做功更慢 D．乙机械做功时有用功占总功的比例更少 【答案】D 【详解】机械效率的高低是指机械在做功时有用功占总功的比例的高低，机械效率与是否省力、做功多少和做功快慢无关，故ABC不符合题意；D符合题意。 故选D。 4．工人师傅某次使用下图所示的滑轮组提升重物时，用250N的拉力将重400N的物体在20s内匀速提升4m。如果不计绳重及摩擦阻力的影响，下列分析和计算正确的是（　　） A．上端的定滑轮可以省力 B．该过程中工人做的总功为1000J C．工人师傅做的有用功为2000J D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．上端的定滑轮相当于等臂杠杆，不省力，故A错误；     B．由图得 该过程中工人做的总功为 故B错误； C．工人师傅做的有用功为 故C错误； D．滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 5．如下图所示，重100N的物体A在的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为0.5m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．此过程中拉力做的总功为50J 【答案】C 【详解】A ．由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，所以绳子自由端移动的距离为s=2×1.5m=3m 绳自由端移动的速度为 故A错误； BD．拉力，则总功为W总=Fs=10N×3m=30J 滑轮组的机械效率为90%，在此过程中所做的额外功为 故BD错误； C．在此过程中所做的有用功为 物体A沿水平地面匀速直线运动，则摩擦力为 故C正确。 故选C。 6．如图是一个轻质杠杆的示意图，O是转动轴，不计杆重及摩擦，挂在OA中点B处的重物重力为150N，在竖直向上的拉力F作用下物体以0.01m/s的速度竖直上升。下列说法不正确的是（　　） A．拉力F=75N B．此过程中重物重力做功的功率是0.75W C．该杠杆的机械效率是100% D．杠杆转动到虚线位置的过程中，拉力F的大小保持不变 【答案】B 【详解】AD．当杠杆在水平位置时，根据杠杆平衡的条件可得 代入数据为 解得F=75N，因为在移动过程中，力臂之间的关系始终不变，因此拉力不变，故AD正确，不符合题意； B．重物重力做功的功率为 故B错误，符合题意； C．不计杆重及摩擦，提升重物所做得有用功等于拉力F所做得总功，因此机械效率为100%，故C正确，不符合题意。 故选B。 7．如图所示，工人在斜面上将一个重为400N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力，斜面长、高。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．有用功为1000J B．额外功为400J C．物体受到的摩擦力为200N D．斜面的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．有用功为 故A错误； B．工人拉力做的总功为 克服摩擦力做的额外功为 故B错误； C．物体受到的摩擦力为 故C错误； D．斜面的机械效率为 故D正确。 故选D。 二、填空题 8．一台起重机将重3000N的货物提高5m，起重机做的有用功是 J；如果额外功是9000J，总功是 J；机械效率是 。 【答案】 15000 24000 62.5% 【详解】[1]起重机提升货物时所做的有用功W有=Gh=3000N×5m=15000J [2]总功W总=W有＋W额=15000J＋9000J=24000J [3]起重机的机械效率 9．如图所示，用滑轮和斜面构成一个组合机械，把重1710N的物体由A点拉到斜面的顶端C点，拉力F=1000N，斜面高h=1m，斜面长=2m，由于摩擦的原因，滑轮对物体的作用力F1=950N，则斜面的机械效率η1为 ，滑轮的机械效率η2为 ，整个装置的机械效率η为 ，整个装置的机械效率与斜面和滑轮的机械效率的关系式为 。 【答案】 90% 95% 85.5% 【详解】[1]滑轮对物体的作用力F1所做的总功W总1=F1L=950N×2m=1900J 有用功W有1=Gh=1710N×1m=1710J 斜面的机械效率 [2]对滑轮来说，拉力F做的总功W总2=FL=1000N×2m=2000J 对物体作用力F1做的有用功W有2=F1L=1900N×1m=1900J 滑轮的机械效率 [3]对整个装置来说，有用功W有=W有1=1710J 总功W总=W总2=2000J 整个装置的机械效率 [4]由于η1η2=90%×95%=85.5% 所以整个装置的机械效率与斜面和滑轮的机械效率的关系式是η=η1η2 三、实验题 10．图甲是小磊测动滑轮的机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200g的钩码从A位置缓慢提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的位置匀速竖直上升到位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据小磊做的实验回答下列问题：（g取10N/kg） (1)弹簧测力计的示数是 N。 (2)钩码上升的距离是 cm。 (3)拉力做的功是 J。 (4)克服钩码重力所做的功是 J。 (5)动滑轮的机械效率是 。 【答案】(1)3.2 (2)10.0 (3)0.64 (4)0.2 (5)31.25% 【详解】（1）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的指针在2N下6格处，弹簧测力计的示数为3.2N。 （2）刻度尺的分度值是lcm，钩码是从0cm开始上升的，上升到10.0cm处，钩码上升的高度h=10.0cm。 （3）绳子未端的拉力等于弹簧测力计的示数，F=3.2N；弹簧测力计从25.0cm开始上升，上升到45.0cm处，绳子末端移动的距离s=45.0cm-25.0cm=20.0cm=0.2m 拉力做的功W总=Fs=3.2N×0.2m=0.64J （4）钩码的重力为G=mg=200×10-3kg×10N/kg=2N 克服钩码重力所做的功W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J （5）动滑轮的机械效率是 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【八年级物理大单元设计】 12.3 机械效率 目录 【学习目标】 2 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：有用功和额外功 2 知识点2：机械效率 2 知识点3：测量滑轮组的机械效率 6 【课堂练习】 9 1.能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功，并且知道它们之间的关系。（物理观念） 2.能说出机械效率的含义，知道机械效率总是小于 1。（物理观念） 3.能利用机械效率的公式进行简单的计算。（科学探究） 4.通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。（物理观念、科学探究） 知识点1：有用功和额外功 1. 有用功、额外功和总功 （1）有用功：提升重物时，将重物提升一定高度所做的功，叫做有用功，用W有表示。若重物的重力为G，提升的高度为h，则W有=Gh。 （2）额外功：若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。 （3）总功：总功指的是拉力做的功，即动力做的功，用W总表示，即：。 （4）总功、有用功、额外功的单位都是焦（J），三者间的关系为W总=W有+W额。 功的原理 使用任何机械都不省功。“不省功”有两层含义：其一是对于理想机械，使用机械所做的功跟不用机械所做的功相等;其二是对于非理想机械，使用机械要费功费功是指使用机械时，人们所做的功要大于不用机械而直接用手所做的功，多做的那一部分功，就是克服机械自重和摩擦所做的功。 知识点2：机械效率 1. 定义：有用功和总功的比值叫做机械效率，用η表示。 2. 表达式： 3. 物理意义：机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，有用功占比越大，机械效率越高，机械的性能越好。 4. 功、功率和机械效率的比较 物理量 意义 定义 符号 公式 单位 说明 功 做功，即能量的转化 力与物体在力的方向上移动距离的乘积 W W=Fs J (1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。 (2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系 功率 表示物体做功的快慢 功与做功时间之比 P W 机械效率 反映机械做功性能的好坏 有用功与总功之比 η 无 5. 机械效率的计算 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时：； （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 斜面 （1）；（2） 【典例1】如图是一个提起重物的机械组成部分示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，杠杆OA是重为Go的均匀杠杆，挂在OA中点B处的重物重力为G，已知Go=30N，G=150N。 （1）若利用该杠杆将重物提升0.5m，求杠杆的机械效率； （2）为维持杠杆在水平位置平衡，求力F的大小。 【典例2】如图，工人利用滑轮组把重为720N物体匀速提升了1m，所用时间为10s，工人拉力F的功率为90W，忽略绳重和摩擦。求： （1）工人拉绳子的速度； （2）滑轮组的机械效率； （3）滑轮组中的动滑轮的重力。 【典例3】如图所示，重10N的物体在F=5N的水平拉力作用下，以10cm/s的速度向左匀速运动了5s，已知物体所受的摩擦力为4N，则拉力做的功为 J，动滑轮的机械效率为 。 【典例4】如图所示，斜面高为3m，用沿斜面向上大小为300N的拉力F，将重为500N的木箱由斜面底端以0.5m/s的速度匀速拉动，经过12s到达顶端。则拉力做的功为 J，拉力的功率为 W，额外功为 J，斜面的效率是 。 知识点3：测量滑轮组的机械效率 1.测量滑轮组的机械效率 实验原理 实验器材 刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、长约2m的细绳、铁架台等 实验步骤 (1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G并填入表格； (2)按照图甲组装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置； (3)如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格中； (4)利用公式计算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格中； (5)改变钩码的数量，重复上面的实验（多次实验，消除偶然因素）； (6)换用较重的动滑轮组成滑轮组，重复(2)~(5)步，将实验数据记入表格。 实验表格 实验分析 (1)由1、2、3三次实验可知，使用同一滑轮组，当提升重为1.5N的钩码时，它的机械效率是71%；当提升重为3N的钩码时，它的机械效率是83%；当提升重为4.5N的钩码时，它的机械效率是88%；可见，同一机械在不同做功过程中使用，其机械效率不同.同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高。 (2)由1、4(2、5或3、6)两次实验可知，使用两个动滑轮重量不同的滑轮组提升相同的钩码升高相同高度，做的有用功相同，动滑轮较重的所做的额外功多，机械效率低。 实验结论 (1)使用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高； (2)使用不同的滑轮组提升同一物体时，升高相同的高度，动滑轮较重的(或动滑轮多的)滑轮组的机械效率较低。 【典例5】在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，某小组用如图所示的同一滑轮组提升不同个数钩码，分别做了如图所示的三组实验，实验数据记录如下： 次数 钩码重/N 动滑轮重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率 1 2 0.8 5 1 15 66.7% 2 4 0.8 5 1.7 15 ② 3 6 0.8 5 ① 15 83.3% （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3次实验时弹簧测力计的示数如图所示，表格中编号①的数值是 ，②的数值是 （精确至千分位）； （3）多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率的目的是 ； A．减小摩擦 B．多次测量取平均值减小误差 C．获得多组数据归纳出物理规律 （4）汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中， 中的方法是与本实验同理的。 A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员 B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重量 C．经常给汽车做保养，保持良好的润滑 2. 探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系 实验原理 实验器材 斜面、小车、弹簧测力计、刻度尺、细线 实验步骤 ①如图所示，将一长木板用一木块垫起，使其倾斜程度较小； ②用弹簧测力计测出小车的重力G； ③用弹簧测力计匀速拉动小车，使小车沿斜面匀速向上运动，并读出弹簧测力计的示数F； ④用刻度尺测出小车上升的高度h和小车沿斜面移动的距离l； ⑤根据公式计算出此次的机械效率； ⑥多次改变斜面的倾斜程度，重复测量； ⑦比较每次测量的机械效率。 实验结论 在斜面粗糙程度相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，斜面越陡，机械效率就越高。 【典例6】实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。 实验次数 斜面长度s/m 斜面高度h/m 物块重力G/N 拉力F/N 机械效率η 1 1 0.2 5 2.5 40.0% 2 1 0.4 5 3.4 58.8% 3 1 0.6 5 4.2 71.4% 4 1 0.6 5 5.0 (1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 （选填“省”或“费”）力。 (2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，目的是 ；保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。 (3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与 和 有关。 (4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。 一、单选题 1．体重是400N的同学用重10N的水桶，提起重100N的水沿楼梯送到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是（　　） A．500J；50J B．500J；2050J C．550J；2000J D．2500J；50J 2．期末复习时，小莉同学对简单机械的相关问题进行了总结。下面是她总结的一部分，其中错误的是（　　） A．用同一滑轮组提升物体时，物体越重，机械效率越高 B．用绳子沿斜面拉动物体时，若倾斜程度相同，则斜面越光滑越省力 C．使用杠杆撬起物体时，动力臂越长越省力 D．使用一个定滑轮提升物体，克服摩擦和绳重所做的功是额外功 3．甲、乙两个机械工作时，甲的机械效率为70%，乙的机械效率为50%，则（    ） A．乙机械更省力 B．乙机械做功更少 C．乙机械做功更慢 D．乙机械做功时有用功占总功的比例更少 4．工人师傅某次使用下图所示的滑轮组提升重物时，用250N的拉力将重400N的物体在20s内匀速提升4m。如果不计绳重及摩擦阻力的影响，下列分析和计算正确的是（　　） A．上端的定滑轮可以省力 B．该过程中工人做的总功为1000J C．工人师傅做的有用功为2000J D．滑轮组的机械效率为80% 5．如下图所示，重100N的物体A在的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为0.5m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．此过程中拉力做的总功为50J 6．如图是一个轻质杠杆的示意图，O是转动轴，不计杆重及摩擦，挂在OA中点B处的重物重力为150N，在竖直向上的拉力F作用下物体以0.01m/s的速度竖直上升。下列说法不正确的是（　　） A．拉力F=75N B．此过程中重物重力做功的功率是0.75W C．该杠杆的机械效率是100% D．杠杆转动到虚线位置的过程中，拉力F的大小保持不变 7．如图所示，工人在斜面上将一个重为400N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力，斜面长、高。关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．有用功为1000J B．额外功为400J C．物体受到的摩擦力为200N D．斜面的机械效率为80% 二、填空题 8．一台起重机将重3000N的货物提高5m，起重机做的有用功是 J；如果额外功是9000J，总功是 J；机械效率是 。 9．如图所示，用滑轮和斜面构成一个组合机械，把重1710N的物体由A点拉到斜面的顶端C点，拉力F=1000N，斜面高h=1m，斜面长=2m，由于摩擦的原因，滑轮对物体的作用力F1=950N，则斜面的机械效率η1为 ，滑轮的机械效率η2为 ，整个装置的机械效率η为 ，整个装置的机械效率与斜面和滑轮的机械效率的关系式为 。 三、实验题 10．图甲是小磊测动滑轮的机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200g的钩码从A位置缓慢提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的位置匀速竖直上升到位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据小磊做的实验回答下列问题：（g取10N/kg） (1)弹簧测力计的示数是 N。 (2)钩码上升的距离是 cm。 (3)拉力做的功是 J。 (4)克服钩码重力所做的功是 J。 (5)动滑轮的机械效率是 。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$