第05讲 机械效率（预习）-【暑假自学课】2025年新九年级物理暑假提升精品讲义（苏科版2024）

第05讲 机械效率 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练题型 强知识：9大核心题型精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 有用功、额外功与总功 1、有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。 2、额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。 3、总功：有用功与额外功的和叫总功。 4、总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外。 5、有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外。 6、额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用。 知识点二：机械效率 1、机械效率概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。 2、计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。 由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。 3、提高机械效率的主要办法 （1）在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。 （2）在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 4、机械效率的大小比较 （1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。 （2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高； （3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高； （4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。 5、对于三种简单机械的机械效率的计算总结 5、机械效率的应用 （1）有用功是由使用机械的目的所决定的，当用斜面提升物体时，克服物体重力做的功就是有用功，W有=Gh。   （2）额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功，对于斜面而言，W额=fs。   （3）总功是指动力对所做的功，一般情况下使用斜面时，动力做功W总=Fs。 （4）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”，而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功，即：W总=W有+W额。   （5）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于1（理想状态下可能等于1），并且无单位   斜面的机械效率，在同一斜面上，由于倾斜程度相同，即。 一定，故在同一斜面上拉同一物体（粗糙程度相同）时，在斜面上所移动的距离（或物体被提升的高度）不同时，机械效率是相同的。 （6）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关，斜面粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低。 知识点三：有关机械效率的探究实验 1、滑轮（组）机械效率的测量实验 （1）实验目的：测量滑轮组的机械效率。 （2）实验原理：。 （3）实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺 （4）实验步骤： ①用弹簧测力计测量出钩码的重力G； ②按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置； ③竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s； ④分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入表格 ⑤增加被提升钩码的个数，重复步骤（2）（3）（4） 实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大 （5）注意事项 ①匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变。 ②为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数。 ③多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值。 实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。 2、斜面机械效率的测量实验 （1）实验目的：探究斜面的机械效率。 （2）实验器材：斜面（高度可调），木块，弹簧测力计，细线，刻度尺． （3）实验原理：。 （4）实验步骤： ①用弹簧测力计测出小木块的重力； ②调节斜面的高度并测出斜面的高度， ③测出小木块在斜面上移动的距离，并读出拉力的大小； ④重复做3次，并把数据填入表格； （5）实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。 3、杠杆机械效率的测量实验 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。 （1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为66.7%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：由于使用杠杆时需要克服摩擦做功。 （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：不能； 请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。 知识点四：斜面 1、斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。 2、用F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G．不计阻力时，根据功的原理得FL=Gh，斜面倾角越小，斜面越长，则越省力，但越费距离。日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。 教材习题01 某人用定滑轮将质量为20 kg的物体匀速提升2m，所用的拉力为220 N。求此过程中人做的有用功、总功和定滑轮的机械效率（g取10 N/kg）。 解题方法 1、有用功：克服物体重力做的功，公式W有=Gh=mgh（G是物重、m是质量、g是重力加速度、h是物体提升高度）。 2、总功：拉力做的功，定滑轮不省力但能改变力的方向，拉力移动距离s = h，公式W总=Fs（F是拉力）。 3、机械效率：η=W有/W总×100%，将有用功、总功代入即可算出。 教材习题02 用某杠杆将质量为18 kg的物体缓慢提升50cm，若此时杠杆的机械效率为90%，则提升该物体需要做的总功是多少（g取10N/kg）？ 解题方法 1、有用功：同样是克服物体重力做功，公式 W有=Gh=mgh （h是物体被提升高度 ）。 2、总功：机械效率公式变形W总=W有/η（η是机械效率），算出有用功后，代入效率就能求总功。 教材习题03 如图所示是塔式起重机上的一种滑轮组。已知在匀速吊起600 kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%。使物体上升5 m，所做的有用功是多少？所做的总功是多少（g取10 N/kg）？ 解题方法 1、有用功：还是克服物体重力做功，公式W有=Gh=mgh。 2、总功：利用机械效率公式变形W总=W有/η，把算出的有用功和已知效率代入，得到总功。 题型一 有用功和额外功 1．工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人将同样重的货物从一楼提升到五楼时，做的（　　） A．有用功不变，总功减少 B．有用功增加，总功增加 C．有用功不变，总功增加 D．有用功减小，总功减小 2．有用功、额外功和总功 (1)有用功：针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功，用 表示。 (2)额外功：对人们没有用但又不得不做的功，用 表示。 (3)总功： 与 之和，用表示， 。 题型二 机械效率的定义 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．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，机械效率一定高 B．机械效率越高，有用功与总功的比值越大 C．越省力的机械，机械效率越高 D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越高 5．机械效率 (1)定义： 跟 的比值叫作机械效率，用字母 表示。 (2)公式： 。 (3)大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总 1。 题型三 机械效率的大小比较 6．小明背着自己的书包上到教学楼三楼做功的功率和机械效率分别为P1和1；某一天，遇到腿脚受伤的小华，于是小明帮忙把小华的书包（两人书包的重力相同）一起背上教学楼三楼，功率和机械效率分别为P2和2，若小明两次上楼的速度相同，则下列选项正确的是（　　） A．P1＝P2 B．P1＞P2 C．1＝2 D．1＜2 7．如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式竖直匀速提升同一物体，不计绳子重和摩擦，甲、乙滑轮的机械效率分别为、，则它们的大小关系应是 。（不计绳重和摩擦） 题型四 机械效率的简单计算 8．某建筑工地用如图所示的升降机提升砖块，升降机包含滑轮和货箱。货箱重500N，每个滑轮重90N，不计钢丝绳的重力和轮轴间摩擦，每块砖重20N，该升降机一次最多能竖直匀速提升200块砖。若钢丝绳自由端在10s内移动12m，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．升降机的额外功为2000J B．钢丝绳自由端最大功率为1836W C．该升降机的最大机械效率为98% D．钢丝绳自由端施加的最大拉力为1500N 9．如图所示，一辆总质量为（含驾驶员与货物）的叉车匀速直线通过登车桥将货物搬进货车。该登车桥可视作斜面，其长度为10m， 高度为1m。已知叉车将货物从登车桥底部搬进货车用时10 s， 所受牵引力恒为，g 取10 N/kg。下列说法正确的是（　　） A．牵引力所做的有用功为 B．牵引力所做的额外功为 C．牵引力做功的功率为 D．此斜面的机械效率为75% 10．如图所示，滑轮重50N，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N的物体匀速提高了6m。此过程中的有用功为 J，额外功为 J，滑轮的机械效率为 %，工人做功的功率为 W。 11．如图所示，起重机将重力为的货物匀速提升10m，再水平匀速移动5m后静止。 (1)起重机在整个过程中对货物做的功是多少？ (2)若起重机的机械效率为80%，则起重机做的额外功是多少？ (3)起重机吊着货物水平匀速移动5m时，货物的机械能如何变化？ 题型五 影响机械效率大小的因素 12．如图所示，用两个滑轮组成滑轮组提升重物，忽略绳重和摩擦，下列方法中能改变滑轮组的机械效率的是（　　） A．拉力F的方向由竖直向右偏 B．增大提升重物的速度 C．增大被提升的重物质量 D．改变绕绳的方式 13．如图所示的是某实验小组测滑轮组机械效率的实验装置。实验时所用的动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 ；实验时所吊起的物体越重，滑轮组的机械效率越 ；影响滑轮组机械效率的因素还有绳子重力和绳子与滑轮之间的 。 题型六 测量滑轮组的机械效率 14．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小瑜用同一滑轮组进行了三次实验如图甲、乙、丙所示，实验数据记录如表： 次数 钩码重力G/N 钩码上升距离h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 88.9 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量 拉动弹簧测力计且在 （拉动过程中/静止时）读数；   (2)分析表中数据推测，若该滑轮组提升物体时机械效率为92.1%，物体的重力可能为______ ； A．1N B．3N C．5N D．8N (3)另一小组改变动滑轮重，提升同一物体多次实验，根据所测数据绘制出丁图像。分析可知： ； (4)根据所学知识，滑轮组的机械效率还与绳重和摩擦有关，分析图丁中的A点可知，被提升物体所受的重力一定______。 A．小于40N B．等于40N C．大于40N 15．在“测量滑轮组机械效率"的实验中，小明利用如图甲。乙所示的装置用同一滑轮组先后提升不同重量的物体进行实验，不计空气阻力，实验测量的数据记录在表格中。 实验序号 物重/N 提升高度/m 拉力/N 绳端移动距离/m 机械效率 1 3 0.1 2.0 0.3 50% 2 6 0.1 3.2 0.3 —— (1)根据测量的实验数据，可计算出表格中的横线上应填的数据为 ； (2)小明在实验操作过程中发现：一边拉动弹簧测力计一边读数，非常不方便，因为这样弹簧测力计示数不稳定。为了方便读数，小明认为可以让弹簧测力计保持静止时读数，如果让弹簧测力计保持静止时读数，则测出的滑轮组机械效率与其真实值相比 （ 选填“偏大”、“偏小”或“一样大”）； (3)如果不计绳重和摩擦，只是按照如图丙所示的绕绳方法组装滑轮组，并利用图丙方案提升相同重量的物体，对比图甲和图丙所示滑轮组的机械效率，可知η甲 （选填“大于”、“等于”或“小于”）η丙。 题型七 测量斜面和杠杆的机械效率 16．为了探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度及物重的关系，小华在斜面上每次都匀速拉动物块（如图所示），实验数据记录如下： 实验次数 斜面倾角 物重G/N 物块上升高度h/m 拉力F/N 移动距离s/m 机械效率 1 30° 5.0 0.25 3.4 0.50 73.5% 2 40° 5.0 0.35 4.2 0.50 83.3% 3 50° 10.0 0.35 8.4 0.50 (1)根据表中数据可求出第3次实验的有用功是 J，总功是 J，机械效率为 ； (2)分析表中数据，可以得出的初步结论是：在其他条件不变的情况下，斜面倾角越大，所需的拉力越 ，斜面的机械效率越 ，斜面的机械效率与物重 （选填“有关”或“无关”）。 17．小新同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，他先后将钩码放置在图中B、C位置，并得到下表实验数据。试完成下列问题： 实验次数 钩码悬挂点 钩码重G/N 钩码移动 距离h/m 拉力F/N 测力计移动 距离s/m 机械效 率η/% 1 B点 2.0 0.10 1.3 0.25 61.5 2 C点 2.0 0.10 1.5 0.20 (1)实验中，应在物体处于 （填“静止”或“匀速运动”）状态时，读取弹簧测力计示数； (2)表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为 （保留1位小数）； (3)小新分析实验数据，发现用同一杠杆将同一重物提升到相同的高度，重物的悬挂点不同，杠杆的机械效率也不同。这是因为 。 题型八 滑轮、滑轮组机械效率的计算 18．如图甲所示装置，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面匀速移动，地面ab、bc段粗糙程度不同。物体M重为400N，动滑轮重为5N，ab＝2m，bc＝3m。物体M从a点到c点过程中，拉力F与M移动距离的关系如图乙，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体M从a点到c点过程中，绳子自由端移动的距离为15m B．物体M从a点到c点过程中，拉力F做的总功为2000J C．物体M从ab段到bc段，滑轮组的机械效率变大 D．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功 19．如图所示，物体A重为100N，物体B重为30N，此时物体A恰好向右做匀速直线运动，物体A受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．物体A受到绳子的拉力为15N B．若将物体B的重力增加一倍，则物体A受到的摩擦力为35N C．若要提升物体B，动滑轮拉物体B的机械效率为75% D．若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，拉力的功率为2W 20．如图所示，重100 N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，则物体A移动的距离是 m。弹簧测力计的示数为20N，则弹簧测力计的拉力做的总功是 J。物体A匀速运动时受到的摩擦力是32 N，该滑轮组的机械效率为 %。（不计绳重和滑轮重） 21．用图甲所示的滑轮组提升物体。已知被提升的物体M质量为72kg，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小。求：（g取10N/kg） (1)拉力F做功的功率； (2)绳子自由端拉力F的大小； (3)滑轮组提升重物的机械效率。 题型九 斜面机械效率的计算 22．如图所示，斜面长20m、高10m，固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上，大小为40N的拉力，在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中（　　） A．斜面对物体的摩擦力为20N B．斜面的机械效率是75% C．该同学对物体做功是300J D．该同学对物体做功的功率是40W 23．在劳动实践活动中，小明在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将重为600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L为6m，斜面高h为1.5m，斜面的机械效率为60%，则此过程中货物受到斜面的摩擦力大小为 N。 24．如图所示，为《墨经·经下》里记载的一种斜面引重车，该车前轮矮小，后轮高大，前后轮之间装上木板，在后轮轴上系紧绳索，通过斜板高端的滑轮将绳索的另一端系在斜面重物上，只要轻推车子前进，就可以将重物拉举至一定高度。若用该引重车将质量为200kg的木箱从斜面底端匀速拉到顶端，已知斜面长2m，高0.8m，此过程中后轮轴施加在绳子上的力恒为1000N，不计绳重、滑轮与绳间的摩擦，g取10N/kg。求： (1)该过程中绳子对木箱所做的有用功； (2)斜面的机械效率； (3)木箱受到的摩擦力。 知识导图记忆 知识目标复核 1．知道有用功、额外功、总功。 2．理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素。 3．知道有用功、额外功、总功关系式。 4．理解机械效率的计算及公式。 一、单选题 1．如图所示，在120N的拉力F作用下，用滑轮组将重为200N的货物匀速提升，在5s内货物竖直上升了1m。不计绳重及滑轮上的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．动滑轮所受的重力为160N B．拉力F做功的功率为24W C．滑轮组的机械效率约为83.3% D．此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 2．图中所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。某次作业时，行车在钢丝绳的自由端用2000N的力，将重6000N的货物匀速竖直提升3m，接着又在水平方向移动6m。下列说法错误的是（ ） A．在竖直提升货物的过程中，绳自由端移动了12m B．在竖直提升货物的过程中，货物重力做功 C．在水平移动货物的过程中，货物重力做功 D．行车滑轮组提升货物的机械效率为 3．如图所示，用竖直向上的500N的拉力F，将重物A以0.2m/s的速度匀速上提，已测得该装置机械效率为80%（不计绳重及绳与滑轮间的摩擦），则（　　） A．拉力F的功率为100W B．滑轮的重力为100N C．滑轮移动速度为0.4m/s D．物体A受到绳子的拉力为250N 4．用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动16m，重物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的物体重800N。关于该过程，下列说法正确的是（   ） A．绳子自由端拉力的功率为400W B．额外功为400J C．绳子自由端拉力的大小为200N D．滑轮组的机械效率约为80% 5．港珠澳大桥的成功建成离不开我国自行制造的世界上最大的吊装船“振华30”，如图是“振华30”正在吊装重达6000t沉管隧道最后的一段，吊装中使用了非常复杂的滑轮组，下列有关说法正确的是（　　） A．使用滑轮组是为了省功 B．滑轮组中定滑轮的作用是改变力的方向 C．图中钢丝绳股数很多，是为了提高滑轮组的机械效率 D．该滑轮组的机械效率可能大于 6．在“观察滑轮的使用”实验中，用如图所示的两种方式将同一物体匀速提升20cm（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A．图甲中的滑轮为动滑轮，图乙中的滑轮为定滑轮 B．物体所受的重力是3.6N C．图乙中弹簧测力计上升20cm D．图甲中滑轮的机械效率大于图乙中滑轮的机械效率 7．在劳动实践中，小高想将120kg的重物移到距地面高h=1m的货车上，于是在水平地面与车厢间用木板搭了长L=2.5m的斜面，如图所示，小高同学沿斜面向上用600N的力花了1min将重物匀速推到车上，下列说法错误的是（　　） A．使用斜面可以省力 B．小高所做的有用功为1500J C．小高推力做功的功率为25W D．重物与斜面之间的摩擦力为120N 8．电梯是高层住宅必备的工具。如图所示是某种升降电梯的工作原理图，它由轿厢M、配重m、电动机、钢丝绳、定滑轮、动滑轮C等部件连接组成，电梯的最大载重量指的是除开箱体质量外能承载的最大质量。配重的质量（配重看作整个系统动力的一部分），电梯箱体的质量为1000，动滑轮C质量为100，电动机的最大功率为43.5，电梯在运行过程中总是以1.5的速度做匀速直线运动。此时电梯向上运动，载入后总质量为3900。不计一切摩擦和绳重，，以下结论不正确的是（    ） A．电动机此时的拉力大小为 B．电动机此时的功率为 C．该电梯的最大载重量为3000 D．该电梯最大的机械效率为72.5％ 二、填空题 9．为方便残疾人上下台阶，很多公共场所设计了如图所示的专用通道。沿专用通道至入口和直接上台阶相比较，可以 （选填“省力”“省功”或“省距离”）。若将总重为600N的残疾人和轮椅沿8m长的斜面推至2m高的入口处，沿斜面所用的推力为200N，则在此过程中推力做的功为 J，克服人和轮椅重力做的功为 J，楼梯斜面的支持力对轮椅做的功为 J。斜面的机械效率为 。 10．如图所示，当水平拉力F=50N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200N，所受地面的摩擦力为80N，假如在5s时间内，物体水平移动了0.6m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中拉力F做功的功率为 W；该装置的机械效率为 。 11．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 。 12．如图，利用甲、乙两个斜面，分别用力F1、F2把相同的物体从斜面底部匀速拉至斜面顶端，所用时间t相同。相关数据如下表所示，则：两个力所做的有用功 （选填“相同”或“不同”），力 的功率较大，力 克服物体摩擦力做的功较小。（后两空均选填“F1”或“F2”） 物体重力G/N F1/N F2/N 所用时间t/s 甲斜面长s1/cm 乙斜面长s2/cm 10 4 6 3 60 30 13．小聪探究斜面的机械效率时如图所示。L=80cm，h=20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速从A点拉到B点，用时2s，则这段过程中拉力F做功的功率P= W，斜面的机械效率 ，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f= N。 14．如图所示，用大小为F的水平拉力通过滑轮组拉动重力为G的物体A；若在时间t内使A水平向左移动了距离s，地面对A的摩擦力为f，则绳子端点B移动的速度大小是 ，滑轮组的机械效率是 。 三、实验题 15．小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同，这引发了小明对斜面的兴趣。他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，便与实验小组的小伙伴们用如图所示的装置进行实验探究。 (1)测量斜面的机械效率，需要的测量工具是 、 。 (2)请设计出实验数据记录表。 16．实验复习课上，小鸣在“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，每个滑轮重都相同。 物理量 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 74.1% 57.1% 83.3% (1)通过表中数据可分析出实验2是用 图做的实验，比较实验1和2可以探究滑轮组机械效率与 的关系。 (2)小鸣组装好实验装置甲，选择了重力为9.6N的物块和量程为0～10N的弹簧测力计。小明 向上拉动弹簧测力计，使物块升高，并由弹簧测力计读出拉力为 4N。若不计绳重和摩擦，在允许范围内不断增大物块重力，则该滑轮组的最大机械效率为 ％。（绳子足够结实） (3)小鸣同学用图乙的装置又做了一次实验，并做了如下实验记录： 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） 6 0.1 2.2 0.5 如果你对该实验记录进行认真分析，就会发现他的实验结果是违背物理规律的。请通过具体的分析说明他违背的物理规律。 四、计算题 17．如图，小敏家在修建住宅楼房，用小型塔式起重机上的滑轮组运送质量为240kg的建筑材料时，所用的拉力为1×103N，在0.5min的时间内使建筑材料升高了3m，不计钢丝绳重及摩擦，求： (1)在滑轮组运送建筑材料时，A滑轮的作用是 ； (2)拉力做的有用功率是多少？ (3)此过程中滑轮组的机械效率是多少？ 18．为打捞沉入湖底的金属球，某打捞队设计了如图所示的装置图。若金属球的体积为0.04m3，其质量为240kg。用滑轮组将金属球打捞出水面后，继续提升，金属球在50s的时间内匀速竖直上升了5m。在这个过程中，拉力F恒为1250N（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： (1)金属球浸没在水中时受到的浮力； (2)金属球出水后，拉力F的功率； (3)金属球出水后，滑轮组的机械效率。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第05讲 机械效率 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练题型 强知识：9大核心题型精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 有用功、额外功与总功 1、有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。 2、额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。 3、总功：有用功与额外功的和叫总功。 4、总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外。 5、有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外。 6、额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用。 知识点二：机械效率 1、机械效率概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。 2、计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。 由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。 3、提高机械效率的主要办法 （1）在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。 （2）在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 4、机械效率的大小比较 （1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。 （2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高； （3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高； （4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。 5、对于三种简单机械的机械效率的计算总结 5、机械效率的应用 （1）有用功是由使用机械的目的所决定的，当用斜面提升物体时，克服物体重力做的功就是有用功，W有=Gh。   （2）额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功，对于斜面而言，W额=fs。   （3）总功是指动力对所做的功，一般情况下使用斜面时，动力做功W总=Fs。 （4）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”，而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功，即：W总=W有+W额。   （5）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于1（理想状态下可能等于1），并且无单位   斜面的机械效率，在同一斜面上，由于倾斜程度相同，即。 一定，故在同一斜面上拉同一物体（粗糙程度相同）时，在斜面上所移动的距离（或物体被提升的高度）不同时，机械效率是相同的。 （6）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关，斜面粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低。 知识点三：有关机械效率的探究实验 1、滑轮（组）机械效率的测量实验 （1）实验目的：测量滑轮组的机械效率。 （2）实验原理：。 （3）实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺 （4）实验步骤： ①用弹簧测力计测量出钩码的重力G； ②按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置； ③竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s； ④分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入表格 ⑤增加被提升钩码的个数，重复步骤（2）（3）（4） 实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大 （5）注意事项 ①匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变。 ②为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数。 ③多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值。 实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。 2、斜面机械效率的测量实验 （1）实验目的：探究斜面的机械效率。 （2）实验器材：斜面（高度可调），木块，弹簧测力计，细线，刻度尺． （3）实验原理：。 （4）实验步骤： ①用弹簧测力计测出小木块的重力； ②调节斜面的高度并测出斜面的高度， ③测出小木块在斜面上移动的距离，并读出拉力的大小； ④重复做3次，并把数据填入表格； （5）实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。 3、杠杆机械效率的测量实验 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。 （1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为66.7%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：由于使用杠杆时需要克服摩擦做功。 （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：不能； 请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。 知识点四：斜面 1、斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。 2、用F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G．不计阻力时，根据功的原理得FL=Gh，斜面倾角越小，斜面越长，则越省力，但越费距离。日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。 教材习题01 某人用定滑轮将质量为20 kg的物体匀速提升2m，所用的拉力为220 N。求此过程中人做的有用功、总功和定滑轮的机械效率（g取10 N/kg）。 解题方法 1、有用功：克服物体重力做的功，公式W有=Gh=mgh（G是物重、m是质量、g是重力加速度、h是物体提升高度）。 2、总功：拉力做的功，定滑轮不省力但能改变力的方向，拉力移动距离s = h，公式W总=Fs（F是拉力）。 3、机械效率：η=W有/W总×100%，将有用功、总功代入即可算出。 【答案】有用功W有=Gh = mgh = 20kg×10N/kg×2m = 400J； 总功W总=Fs = Fh = 220N×2m = 440J； 机械效率η=W有/W总×100%=η=400J/440J×100%≈90.9%。 教材习题02 用某杠杆将质量为18 kg的物体缓慢提升50cm，若此时杠杆的机械效率为90%，则提升该物体需要做的总功是多少（g取10N/kg）？ 解题方法 1、有用功：同样是克服物体重力做功，公式 W有=Gh=mgh （h是物体被提升高度 ）。 2、总功：机械效率公式变形W总=W有/η（η是机械效率），算出有用功后，代入效率就能求总功。 【答案】有用功W有=Gh = mgh = 18kg×10N/kg×0.5m = 90J； 总功W总=W有/η=90J/90%=100J。 教材习题03 如图所示是塔式起重机上的一种滑轮组。已知在匀速吊起600 kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%。使物体上升5 m，所做的有用功是多少？所做的总功是多少（g取10 N/kg）？ 解题方法 1、有用功：还是克服物体重力做功，公式W有=Gh=mgh。 2、总功：利用机械效率公式变形W总=W有/η，把算出的有用功和已知效率代入，得到总功。 【答案】有用功W有=Gh = mgh = 600kg×10N/kg×5m = 3×104J； 总功W总=W有/η=3×104J/80%=3.75×104J。 题型一 有用功和额外功 1．工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人将同样重的货物从一楼提升到五楼时，做的（　　） A．有用功不变，总功减少 B．有用功增加，总功增加 C．有用功不变，总功增加 D．有用功减小，总功减小 【答案】A 【详解】加润滑油后工人将同样重的货物从一楼提升到五楼时，货物的重力和提升的高度不变，由W有=Gh可知，工人所做的有用功不变，在滑轮组上加润滑油后，摩擦力减小，克服摩擦力所做的额外功减少，由W总=W有+W额可知，总功减小，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．有用功、额外功和总功 (1)有用功：针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功，用 表示。 (2)额外功：对人们没有用但又不得不做的功，用 表示。 (3)总功： 与 之和，用表示， 。 【答案】(1) (2) (3) 有用功 额外功 【详解】（1）利用机械的时候，对人们有用的功叫有用功。针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功叫有用功，用表示。 （2）人们不需要又不得不做的功叫额外功，用表示。 （3）[1][2][3]根据总功的定义可知，有用功与额外功之和叫做总功，因此。 题型二 机械效率的定义 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．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（　　） A．功率大的机械，机械效率一定高 B．机械效率越高，有用功与总功的比值越大 C．越省力的机械，机械效率越高 D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越高 【答案】B 【详解】A．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。功率大只说明做功快，但并不能说明机械效率高。故A错误； B．机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率越高，有用功与总功的比值越大，故B正确； C．机械效率等于有用功在总功中所占的比值，越省力的机械，机械效率不一定越高，故C错误； D．由得，机械做功时，由于总功未知，做的有用功越多，机械效率不一定越大，故D错误。 故选B。 5．机械效率 (1)定义： 跟 的比值叫作机械效率，用字母 表示。 (2)公式： 。 (3)大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总 1。 【答案】(1) 有用功 总功 (2) (3)小于 【详解】（1）[1][2][3]根据机械效率的定义，机械效率是有用功跟总功的比值，用η表示。 （2）根据机械效率的定义，机械效率的计算公式是 （3）机械做功就要做额外功，额外功主要包括机械自身的重力和零件的摩擦，有用功总是小于总功，故机械效率总小于1。 题型三 机械效率的大小比较 6．小明背着自己的书包上到教学楼三楼做功的功率和机械效率分别为P1和1；某一天，遇到腿脚受伤的小华，于是小明帮忙把小华的书包（两人书包的重力相同）一起背上教学楼三楼，功率和机械效率分别为P2和2，若小明两次上楼的速度相同，则下列选项正确的是（　　） A．P1＝P2 B．P1＞P2 C．1＝2 D．1＜2 【答案】D 【详解】AB． 设2层楼的高度为h，则小明背着自己的书包上到教学楼三楼做的功为 小明帮忙把小华的书包（两人书包的重力相同）一起背上教学楼三楼做的功为 由于两次爬楼的速度相同，高度相同，则时间相同，由可知，两次做功功率分别为， 因此，故AB错误； CD．两次爬楼的过程中做的额外功均是克服小明自身重力做功，第一次做的有用功是克服一个书包的重力做功，第二次做的有用功是克服两个书包的重力做功，由可知，第二次机械效率大于第一次机械效率，即，故C错误，D正确。 故选D。 7．如图所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式竖直匀速提升同一物体，不计绳子重和摩擦，甲、乙滑轮的机械效率分别为、，则它们的大小关系应是 。（不计绳重和摩擦） 【答案】< 【详解】甲图滑轮的机械效率 乙图滑轮的机械效率 所以 < 题型四 机械效率的简单计算 8．某建筑工地用如图所示的升降机提升砖块，升降机包含滑轮和货箱。货箱重500N，每个滑轮重90N，不计钢丝绳的重力和轮轴间摩擦，每块砖重20N，该升降机一次最多能竖直匀速提升200块砖。若钢丝绳自由端在10s内移动12m，关于该过程，下列说法正确的是（　　） A．升降机的额外功为2000J B．钢丝绳自由端最大功率为1836W C．该升降机的最大机械效率为98% D．钢丝绳自由端施加的最大拉力为1500N 【答案】B 【详解】A．由图可知，此滑轮组承担物重的绳子股数n=3。不计钢丝绳的重力和轮轴间摩擦，额外功是克服货箱和动滑轮重力做的功。由s=nh可知，物体上升高度。 额外功，故A错误； BD．不计钢丝绳的重力和轮轴间摩擦，钢丝绳自由端的最大拉力 钢丝绳自由端移动速度 则钢丝绳自由端最大功率，故B正确，故D错误； C．该升降机的最大机械效率为，故C错误。 故选B。 9．如图所示，一辆总质量为（含驾驶员与货物）的叉车匀速直线通过登车桥将货物搬进货车。该登车桥可视作斜面，其长度为10m， 高度为1m。已知叉车将货物从登车桥底部搬进货车用时10 s， 所受牵引力恒为，g 取10 N/kg。下列说法正确的是（　　） A．牵引力所做的有用功为 B．牵引力所做的额外功为 C．牵引力做功的功率为 D．此斜面的机械效率为75% 【答案】B 【详解】A．叉车的总重力 牵引力所做的有用功，故A错误； B．牵引力做的总功 牵引力做的额外功，故B正确； C．牵引力做功的功率，故C错误； D．此斜面的机械效率，故D错误。 故选B。 10．如图所示，滑轮重50N，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N的物体匀速提高了6m。此过程中的有用功为 J，额外功为 J，滑轮的机械效率为 %，工人做功的功率为 W。 【答案】 2400 600 80 100 【详解】[1]克服物体重力所做的功是有用功，大小为W有用=Gh=400N×6m=2400J [2]由图可知，使用的是动滑轮，绳端移动的距离为s=nh=2×6m=12m 拉力所做的总功为W总=Fs=250N×12m=3000J 额外功为W额外=W总-W有用=3000J-2400J=600J [3]滑轮组的机械效率为 [4]工人做功的功率为 11．如图所示，起重机将重力为的货物匀速提升10m，再水平匀速移动5m后静止。 (1)起重机在整个过程中对货物做的功是多少？ (2)若起重机的机械效率为80%，则起重机做的额外功是多少？ (3)起重机吊着货物水平匀速移动5m时，货物的机械能如何变化？ 【答案】(1)； (2)； (3)见解析 【详解】（1）起重机将货物匀速提升10m，在这个过程中，起重机对货物做了功。在水平匀速移动5m的过程中，由于力的方向与物体移动的方向垂直，此过程拉力不做功。整个过程起重机对货物所做的功 （2）起重机做的总功 起重机做的额外功 （3）起重机吊着货物水平匀速移动的过程中，货物的高度没有变化，质量不变，则重力势能保持不变。同时，货物匀速移动，所以动能也保持不变。由于机械能是势能和动能之和，因此货物的机械能在水平匀速移动过程中保持不变。 题型五 影响机械效率大小的因素 12．如图所示，用两个滑轮组成滑轮组提升重物，忽略绳重和摩擦，下列方法中能改变滑轮组的机械效率的是（　　） A．拉力F的方向由竖直向右偏 B．增大提升重物的速度 C．增大被提升的重物质量 D．改变绕绳的方式 【答案】C 【详解】忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 影响滑轮组机械效率的因素有重物的重力大小、动滑轮的重力大小。 A．拉力F的方向由竖直向右偏，不影响有用功和总功大小，所以机械效率不变，故A不符合题意； B．增大提升重物的速度，不影响有用功和总功大小，故机械效率不变，故B不符合题意； C．增大被提升的重物质量，重物的重力增大，由可知，动滑轮的重力不变，所以机械效率增大，故C符合题意； D．改变绕绳方式，不会改变有用功和总功大小，所以机械效率不变，故D不符合题意。 故选C。 13．如图所示的是某实验小组测滑轮组机械效率的实验装置。实验时所用的动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 ；实验时所吊起的物体越重，滑轮组的机械效率越 ；影响滑轮组机械效率的因素还有绳子重力和绳子与滑轮之间的 。 【答案】 低 高 摩擦 【详解】[1]提升同一物体到相同高度，所做的有用功相同，所用的动滑轮越重，额外功越大，总功越大，由 可知，滑轮组的机械效率越低。 [2]同一滑轮组，提升的物体越重，提升物体高度相同，额外功相同，所做的有用功越多，根据 可知，滑轮组的机械效率越高。 [3]实验中要克服绳子重力和绳子与滑轮之间的摩擦做额外功，故影响滑轮组的机械效率还有绳子重力和绳子与滑轮之间的摩擦。 题型六 测量滑轮组的机械效率 14．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小瑜用同一滑轮组进行了三次实验如图甲、乙、丙所示，实验数据记录如表： 次数 钩码重力G/N 钩码上升距离h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 88.9 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量 拉动弹簧测力计且在 （拉动过程中/静止时）读数；   (2)分析表中数据推测，若该滑轮组提升物体时机械效率为92.1%，物体的重力可能为______ ； A．1N B．3N C．5N D．8N (3)另一小组改变动滑轮重，提升同一物体多次实验，根据所测数据绘制出丁图像。分析可知： ； (4)根据所学知识，滑轮组的机械效率还与绳重和摩擦有关，分析图丁中的A点可知，被提升物体所受的重力一定______。 A．小于40N B．等于40N C．大于40N 【答案】(1) 匀速竖直向上 拉动过程中 (2)D (3)见解析 (4)C 【详解】（1）[1]在测量绳端拉力F时，为了准确计数应尽量匀速竖直向上拉动弹簧测力计，让整个装置处于平衡状态。 [2]应在拉动过程中读数，因为拉动过程中的机械间的摩等对实验的影响不可忽略，在静止读数，机械间的间摩擦较小。 （2）由表格数据知，钩码的重力越大，滑轮组的机械效率越大，当钩码的重力为6N时，机械效率为90.9%，则机械效率为92.1%时，物体的重力比6N大，所以物体的重力可能为8N，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （3）由图丁知，随着动滑轮重力增大，机械效率减小，所以可得：提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 （4）由图丁知，当动滑轮重力为10N时，滑轮组的机械效率为80%，即 若不计绳重和摩擦，则有 所以有 解得G=40N。而实际上，绳重的摩擦不可忽略，所以实际上的额外功，那么实际上有用功，所以被提升物体的重力一定大于40N。故AB不符合题意，C符合题意。 故选C。 15．在“测量滑轮组机械效率"的实验中，小明利用如图甲。乙所示的装置用同一滑轮组先后提升不同重量的物体进行实验，不计空气阻力，实验测量的数据记录在表格中。 实验序号 物重/N 提升高度/m 拉力/N 绳端移动距离/m 机械效率 1 3 0.1 2.0 0.3 50% 2 6 0.1 3.2 0.3 —— (1)根据测量的实验数据，可计算出表格中的横线上应填的数据为 ； (2)小明在实验操作过程中发现：一边拉动弹簧测力计一边读数，非常不方便，因为这样弹簧测力计示数不稳定。为了方便读数，小明认为可以让弹簧测力计保持静止时读数，如果让弹簧测力计保持静止时读数，则测出的滑轮组机械效率与其真实值相比 （ 选填“偏大”、“偏小”或“一样大”）； (3)如果不计绳重和摩擦，只是按照如图丙所示的绕绳方法组装滑轮组，并利用图丙方案提升相同重量的物体，对比图甲和图丙所示滑轮组的机械效率，可知η甲 （选填“大于”、“等于”或“小于”）η丙。 【答案】(1)62.5% (2)偏大 (3)等于 【详解】（1）根据表中数据可知，第2次实验的机械效率为 表格中的横线上应填的数据大小为62.5%。 （2）如果让弹簧测力计保持静止时读数，则机械之间不存在摩擦，测力计示数偏小，得出的总功偏小，根据可知，所测出的滑轮组机械效率将比其真实值偏大。 （3）如果不计绳重和摩擦，克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源，则 机械效率为 由于图甲和图丙中，重物的重力和动滑轮的重力相同，所以η甲等于η丙。 题型七 测量斜面和杠杆的机械效率 16．为了探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度及物重的关系，小华在斜面上每次都匀速拉动物块（如图所示），实验数据记录如下： 实验次数 斜面倾角 物重G/N 物块上升高度h/m 拉力F/N 移动距离s/m 机械效率 1 30° 5.0 0.25 3.4 0.50 73.5% 2 40° 5.0 0.35 4.2 0.50 83.3% 3 50° 10.0 0.35 8.4 0.50 (1)根据表中数据可求出第3次实验的有用功是 J，总功是 J，机械效率为 ； (2)分析表中数据，可以得出的初步结论是：在其他条件不变的情况下，斜面倾角越大，所需的拉力越 ，斜面的机械效率越 ，斜面的机械效率与物重 （选填“有关”或“无关”）。 【答案】(1) 3.5 4.2 83.3% (2) 大 高 无关 【详解】（1）[1][2][3]分析表中第3次实验数据，有用功是 总功是 机械效率为 （2）[1][2][3]分析表中前两次数据可知：在其他条件不变的情况下，斜面倾角越大，所需的拉力越大，斜面的机械效率越高；分析2、3两次实验数据，物重不同，斜面的机械效率相同，可知斜面的机械效率与物重无关。 17．小新同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，他先后将钩码放置在图中B、C位置，并得到下表实验数据。试完成下列问题： 实验次数 钩码悬挂点 钩码重G/N 钩码移动 距离h/m 拉力F/N 测力计移动 距离s/m 机械效 率η/% 1 B点 2.0 0.10 1.3 0.25 61.5 2 C点 2.0 0.10 1.5 0.20 (1)实验中，应在物体处于 （填“静止”或“匀速运动”）状态时，读取弹簧测力计示数； (2)表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为 （保留1位小数）； (3)小新分析实验数据，发现用同一杠杆将同一重物提升到相同的高度，重物的悬挂点不同，杠杆的机械效率也不同。这是因为 。 【答案】(1)匀速运动 (2)66.7% (3)在有用功相同时，克服杠杆重力所做的额外功不同 【详解】（1）实验中，小新应在物体处于匀速运动状态时，此时系统处于平衡状态，二力平衡，弹簧测力计示数才等于拉力大小。 （2）表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为 （3）重物的悬挂点不同，克服杠杆重力所做的额外功不同，而有用功相同，所以总功不同，由知，杠杆的机械效率不同。 题型八 滑轮、滑轮组机械效率的计算 18．如图甲所示装置，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面匀速移动，地面ab、bc段粗糙程度不同。物体M重为400N，动滑轮重为5N，ab＝2m，bc＝3m。物体M从a点到c点过程中，拉力F与M移动距离的关系如图乙，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．物体M从a点到c点过程中，绳子自由端移动的距离为15m B．物体M从a点到c点过程中，拉力F做的总功为2000J C．物体M从ab段到bc段，滑轮组的机械效率变大 D．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功 【答案】C 【详解】AB．由图甲可知，动滑轮上有两端绳子，则n=2。物体M从a点到c点过程中，通过的距离为2m+3m＝5m，则绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×5m＝10m ab＝2m，bc＝3m，绳子自由端移动的距离分别为s1＝2×2m＝4m，s2＝2×3m＝6m，由图乙知绳子自由端的拉力分别为60N和100N，拉力做的总功为W＝W1+W2＝F1s1+F2s2＝60N×4m+100N×6m＝840J 故AB错误； C．使物体M在水平地面匀速移动，根据二力平衡，物体受到的滑动摩擦力等于水平面上绳子的拉力的大小，因绳端拉力100N大于60N，由f＝F水平＝nF绳-G动可知，bc段物体受到的滑动摩擦力大，滑轮组的机效率为，动滑轮的重力不变，物体从ab段到bc段，滑动摩擦力变大，所以滑轮组的机械效率变大，故C正确； D．本题中，克服摩擦力做的功为有用功，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，故克服动滑轮的重力做的功为额外功，ab段和在bc段动滑轮提升的高度不同，根据W额＝G动h可知，拉力F在ab段做的额外功小于在bc段做的额外功，故D错误。 故选C。 19．如图所示，物体A重为100N，物体B重为30N，此时物体A恰好向右做匀速直线运动，物体A受到的滑动摩擦力为其重力的0.2倍，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　） A．物体A受到绳子的拉力为15N B．若将物体B的重力增加一倍，则物体A受到的摩擦力为35N C．若要提升物体B，动滑轮拉物体B的机械效率为75% D．若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，拉力的功率为2W 【答案】C 【详解】A．A物体恰好向右做匀速直线运动，摩擦力等于拉力，由题知，摩擦力故A物体受到的绳子的拉力为20N，故A错误； B．B的重力增加一倍，对A的拉力增加，A所受到的摩擦力依然为滑动摩擦力，A与地面的粗糙程度不变，自身的重力不变即对地面的压力不变，滑动摩擦力只与接触面的粗糙程度和压力有关，因此A受到的摩擦力也不会改变，故B错误； C．由图可知，n=2， A物体对绳子的拉力等于A物体受到滑动摩擦力，则动滑轮的重力为 不计绳重和摩擦，则动滑轮拉B物体的效率为 故C正确； D．若将A以0.1m/s的速度水平向左匀速拉动，摩擦力水平向右，大小不变，A物体受到的绳子的拉力不变，则拉力为原来的2倍，即40N， 拉力的功率，故D错误。 故选C。 20．如图所示，重100 N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，则物体A移动的距离是 m。弹簧测力计的示数为20N，则弹簧测力计的拉力做的总功是 J。物体A匀速运动时受到的摩擦力是32 N，该滑轮组的机械效率为 %。（不计绳重和滑轮重） 【答案】 1 40 80 【详解】[1]物体在拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，物体A移动的距离为s物=vt=0.1m/s×10s=1m [2]与A相连的是动滑轮，绳子股数n=2，所以绳端移动的距离s绳=ns物=2×1m=2m 弹簧测力计与绳子相连，测力计的示数为20N，则绳端拉力F=20N，则拉力F所做的总功为W=Fs绳=20N×2m=40J [3]物体A匀速运动时受到的摩擦力是32 N，拉力克服摩擦力做有用功，大小为W有用=fs物=32N×1m=32J 该滑轮组的机械效率为 21．用图甲所示的滑轮组提升物体。已知被提升的物体M质量为72kg，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小。求：（g取10N/kg） (1)拉力F做功的功率； (2)绳子自由端拉力F的大小； (3)滑轮组提升重物的机械效率。 【答案】(1)400W (2)400N (3)90% 【详解】（1）由图乙可知，当拉力F做的功为8000J时，所用时间为20s，则拉力F做功的功率为 （2）由图甲可知绳子段数为2，则绳子自由端移动的速度为v=nv物=2×0.5m/s=1m/s 由公式P=Fv可知，绳子自由端拉力为 （3）由题意可知，物体M的重力为G=mg=72kg×10N/kg=720N 则20s内所做的有用功为W有=Gh=720N×0.5m/s×20s=7200J 滑轮组提升重物的机械效率为 题型九 斜面机械效率的计算 22．如图所示，斜面长20m、高10m，固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上，大小为40N的拉力，在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中（　　） A．斜面对物体的摩擦力为20N B．斜面的机械效率是75% C．该同学对物体做功是300J D．该同学对物体做功的功率是40W 【答案】B 【详解】C．该同学对物体做功是 故C不符合题意； B．物体上升的高度为5m，拉力做的有用功为 斜面的机械效率是 故B符合题意； A．拉力做的额外功为 斜面对物体的摩擦力为 故A不符合题意； D．该同学对物体做功的功率是 故D不符合题意。 故选B。 23．在劳动实践活动中，小明在水平地面与车厢间用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力将重为600N的货物匀速地从斜面底端推到顶端的车厢，如图所示。已知斜面长L为6m，斜面高h为1.5m，斜面的机械效率为60%，则此过程中货物受到斜面的摩擦力大小为 N。 【答案】100 【详解】由题知，物体的重力为G=600N，斜面高h=1.5m，推力做的有用功W有用=Gh=600N×1.5m=900J 斜面的机械效率为60%，根据可得，推力做的总功 推力做的额外功W额=W总-W有用=1500J-900J=600J 由W额=fs得货物受到斜面的摩擦力 24．如图所示，为《墨经·经下》里记载的一种斜面引重车，该车前轮矮小，后轮高大，前后轮之间装上木板，在后轮轴上系紧绳索，通过斜板高端的滑轮将绳索的另一端系在斜面重物上，只要轻推车子前进，就可以将重物拉举至一定高度。若用该引重车将质量为200kg的木箱从斜面底端匀速拉到顶端，已知斜面长2m，高0.8m，此过程中后轮轴施加在绳子上的力恒为1000N，不计绳重、滑轮与绳间的摩擦，g取10N/kg。求： (1)该过程中绳子对木箱所做的有用功； (2)斜面的机械效率； (3)木箱受到的摩擦力。 【答案】(1)1600J (2)80% (3)200N 【详解】（1）该过程中绳子对木箱所做的有用功 （2）该过程中拉力做的总功为 斜面的机械效率 （3）额外功 由可知木箱受到的摩擦力 知识导图记忆 知识目标复核 1．知道有用功、额外功、总功。 2．理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素。 3．知道有用功、额外功、总功关系式。 4．理解机械效率的计算及公式。 一、单选题 1．如图所示，在120N的拉力F作用下，用滑轮组将重为200N的货物匀速提升，在5s内货物竖直上升了1m。不计绳重及滑轮上的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．动滑轮所受的重力为160N B．拉力F做功的功率为24W C．滑轮组的机械效率约为83.3% D．此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 【答案】C 【详解】A．不计绳重及滑轮上的摩擦，根据可得，动滑轮的重力为 故A错误； B．在5s内货物竖直上升了1m，则物体的速度为 拉力移动的速度为 拉力F做功的功率为 故B错误； C．滑轮组的机械效率为 故C正确； D．根据滑轮组的效率，滑轮组提升的货物越轻，有用功越小，则机械效率越小，故D错误。 故选C。 2．图中所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。某次作业时，行车在钢丝绳的自由端用2000N的力，将重6000N的货物匀速竖直提升3m，接着又在水平方向移动6m。下列说法错误的是（ ） A．在竖直提升货物的过程中，绳自由端移动了12m B．在竖直提升货物的过程中，货物重力做功 C．在水平移动货物的过程中，货物重力做功 D．行车滑轮组提升货物的机械效率为 【答案】C 【详解】A．由图可知，滑轮组承重绳子股数，绳自由端移动的距离为 故A正确，不符合题意； B．货物重力做的功为 故B正确，不符合题意； C．重力的方向是竖直向下的，行车在水平移动货物的过程中，在竖直方向上没有移动距离，所以货物重力所做的功为0J，故C错误，符合题意； D．该滑轮组的机械效率为 故D正确，不符合题意。 故选C。 3．如图所示，用竖直向上的500N的拉力F，将重物A以0.2m/s的速度匀速上提，已测得该装置机械效率为80%（不计绳重及绳与滑轮间的摩擦），则（　　） A．拉力F的功率为100W B．滑轮的重力为100N C．滑轮移动速度为0.4m/s D．物体A受到绳子的拉力为250N 【答案】B 【详解】AC．如图所示，拉力移动的距离是物体的二分之一，即拉力F移动的速度与滑轮移动速度相等为 则拉力F的功率为 故AC不符合题意； BD．根据滑轮组效率的公式可得，解得物体的重力，即物体A受到绳子的拉力为，对动滑轮进行受力分析可得，则滑轮的重力为 故B符合题意，D不符合题意。 故选B。 4．用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在20s内绳子自由端竖直匀速移动16m，重物竖直匀速上升4m。已知动滑轮总重100N，提升的物体重800N。关于该过程，下列说法正确的是（   ） A．绳子自由端拉力的功率为400W B．额外功为400J C．绳子自由端拉力的大小为200N D．滑轮组的机械效率约为80% 【答案】D 【详解】A．由图可知，20s内绳子拉力做的功为，则绳子自由端拉力的功率为 故A错误； B．克服物体重力做的有用功 拉力做的总功 则拉力做的额外功 故B错误； C．绳子自由端拉力的大小 故C错误； D．滑轮组的机械效率为 故D正确。 故选D。 5．港珠澳大桥的成功建成离不开我国自行制造的世界上最大的吊装船“振华30”，如图是“振华30”正在吊装重达6000t沉管隧道最后的一段，吊装中使用了非常复杂的滑轮组，下列有关说法正确的是（　　） A．使用滑轮组是为了省功 B．滑轮组中定滑轮的作用是改变力的方向 C．图中钢丝绳股数很多，是为了提高滑轮组的机械效率 D．该滑轮组的机械效率可能大于 【答案】B 【详解】A．根据功的原理，使用任何机械都不省功，使用滑轮组可以省力或改变力的方向，但不能省功，故A错误； B．定滑轮的特点是不省力，但可以改变力的方向，在滑轮组中定滑轮的作用就是改变力的方向，故B正确； C．使用滑轮组过程中，克服钢丝绳重和摩擦做的功是额外功，在有用功一定时，钢丝绳股数越多，额外功越多，机械效率越低；图中钢丝绳股数很多，是为了省力，故C错误； D．机械效率是有用功跟总功的比值，由于使用机械时不可避免地要做额外功，总功一定大于有用功，所以机械效率总是小于100%，不可能大于100%，故D错误。 故选B。 6．在“观察滑轮的使用”实验中，用如图所示的两种方式将同一物体匀速提升20cm（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A．图甲中的滑轮为动滑轮，图乙中的滑轮为定滑轮 B．物体所受的重力是3.6N C．图乙中弹簧测力计上升20cm D．图甲中滑轮的机械效率大于图乙中滑轮的机械效率 【答案】D 【详解】A．由图甲可知，该滑轮的轴固定不动，该滑轮是定滑轮，由图乙可知，该滑轮的轴随物体一起运动，该滑轮是动滑轮，故A错误； B．由图甲可知，不计绳重和摩擦，则弹簧测力计的示数等于物体所受的重力，由图甲可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.4N，故B错误； C．由图乙可知， n=2，将物体匀速提升20cm，则弹簧测力计上升s=nh=2×20cm=40cm 故C错误； D．不计绳重和摩擦，图甲中滑轮的机械效率，图乙中滑轮的机械效率，则，故D正确。 故选D。 7．在劳动实践中，小高想将120kg的重物移到距地面高h=1m的货车上，于是在水平地面与车厢间用木板搭了长L=2.5m的斜面，如图所示，小高同学沿斜面向上用600N的力花了1min将重物匀速推到车上，下列说法错误的是（　　） A．使用斜面可以省力 B．小高所做的有用功为1500J C．小高推力做功的功率为25W D．重物与斜面之间的摩擦力为120N 【答案】B 【详解】A．使用斜面可以省力，但是不能省功，且费距离，故A正确，不符合题意； B．小高所做的有用功为 故B错误，符合题意； C．小高推力做功为 小高推力做功的功率为 故C正确，不符合题意； D．额外功为克服摩擦力做的功，为 重物与斜面之间的摩擦力为 故D正确，不符合题意。 故选B。 8．电梯是高层住宅必备的工具。如图所示是某种升降电梯的工作原理图，它由轿厢M、配重m、电动机、钢丝绳、定滑轮、动滑轮C等部件连接组成，电梯的最大载重量指的是除开箱体质量外能承载的最大质量。配重的质量（配重看作整个系统动力的一部分），电梯箱体的质量为1000，动滑轮C质量为100，电动机的最大功率为43.5，电梯在运行过程中总是以1.5的速度做匀速直线运动。此时电梯向上运动，载入后总质量为3900。不计一切摩擦和绳重，，以下结论不正确的是（    ） A．电动机此时的拉力大小为 B．电动机此时的功率为 C．该电梯的最大载重量为3000 D．该电梯最大的机械效率为72.5％ 【答案】D 【详解】A．整个装置中，配重拉着动滑轮的轴，与动滑轮同步运动，有三段绳子承担动滑轮与轿厢及载重的总重，则有 电动机此时的拉力大小为，故A正确，不符合题意； B．由图可知电动机所拉绳子移动距离s与轿厢上升高度h的关系为 所以电动机所拉绳子移动速度v绳与轿厢上升速度v厢的关系为 电动机此时的功率为，故B正确，不符合题意； C．电动机的最大功率为43.5kW，电动机所拉绳子移动速度一定，为3m/s，则电动机对绳子的最大拉力为 能提升的最大总重为 该电梯的最大载重量为，故C正确，不符合题意； D．该电梯此时的机械效率为，故D错误，符合题意。 故选D。 二、填空题 9．为方便残疾人上下台阶，很多公共场所设计了如图所示的专用通道。沿专用通道至入口和直接上台阶相比较，可以 （选填“省力”“省功”或“省距离”）。若将总重为600N的残疾人和轮椅沿8m长的斜面推至2m高的入口处，沿斜面所用的推力为200N，则在此过程中推力做的功为 J，克服人和轮椅重力做的功为 J，楼梯斜面的支持力对轮椅做的功为 J。斜面的机械效率为 。 【答案】 省力 1600 1200 0 75% 【详解】[1]斜面是一个省力机械，在斜面高一定时，斜面越长越省力；残疾人专用通道和楼梯都属于斜面，和直接上台阶相比较，斜面高相同，但斜面更长，所以和直接上台阶相比较，残疾人专用通道可以省力，但费距离，使用任何机械都不能省功。 [2]推力所做的总功为 克服人和轮椅重力做的功为有用功 [4]楼梯斜面的支持力垂直与斜面向上，与轮椅移动的距离垂直，因此不做功，做功为0J。 [5]斜面的机械效率为 10．如图所示，当水平拉力F=50N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200N，所受地面的摩擦力为80N，假如在5s时间内，物体水平移动了0.6m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中拉力F做功的功率为 W；该装置的机械效率为 。 【答案】 12 80% 【详解】[1]由图可知，该滑轮为动滑轮，绳子的有效股数，则绳子自由端移动的距离为 绳子自由端移动的速度为 拉力F做功的功率为 [2]该装置的机械效率 11．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 12．如图，利用甲、乙两个斜面，分别用力F1、F2把相同的物体从斜面底部匀速拉至斜面顶端，所用时间t相同。相关数据如下表所示，则：两个力所做的有用功 （选填“相同”或“不同”），力 的功率较大，力 克服物体摩擦力做的功较小。（后两空均选填“F1”或“F2”） 物体重力G/N F1/N F2/N 所用时间t/s 甲斜面长s1/cm 乙斜面长s2/cm 10 4 6 3 60 30 【答案】 相同 【详解】[1]通过两个高度相同的斜面把相同的物体从斜面底部匀速拉到顶端，两个力做的有用功，故两个力做的有用功相同。 [2]由表格数据知，力做的总功，力做的总功 则，又两次所用时间相同，由可知，力的功率较大。 [3]克服物体摩擦力做的额外功，则，则力克服物体摩擦力做的功较小。 13．小聪探究斜面的机械效率时如图所示。L=80cm，h=20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速从A点拉到B点，用时2s，则这段过程中拉力F做功的功率P= W，斜面的机械效率 ，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f= N。 【答案】 0.32 62.5% 0.3 【详解】[1]拉力做的总功为 拉力F做功的功率为 [2]有用功为 斜面的机械效率为 [3]额外功为 木块在该斜面上受到的滑动摩擦力为 14．如图所示，用大小为F的水平拉力通过滑轮组拉动重力为G的物体A；若在时间t内使A水平向左移动了距离s，地面对A的摩擦力为f，则绳子端点B移动的速度大小是 ，滑轮组的机械效率是 。 【答案】 【详解】[1]由图知，绳子的有效段数，所以绳子端点移动的距离 绳子端点移动的速度 [2]滑轮组克服物体受到的摩擦力做的有用功 拉力做的总功 滑轮组的机械效率 三、实验题 15．小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同，这引发了小明对斜面的兴趣。他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关，便与实验小组的小伙伴们用如图所示的装置进行实验探究。 (1)测量斜面的机械效率，需要的测量工具是 、 。 (2)请设计出实验数据记录表。 【答案】(1) 弹簧测力计 刻度尺 (2) 实验序号 斜面的倾斜程度 物体重力G/N 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m W有/J W总/J 机械效率 1 2 3 【详解】（1）[1][2]求机械效率涉及到求总功和有用功，需要测量力和移动距离，所以需要弹簧测力计和刻度尺。 （2）斜面的机械效率是否与倾斜程度是否有关，需要记录倾斜角度和机械效率相关的物理量，表格如下图 实验序号 斜面的倾斜程度 物体重力G/N 拉力F/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m W有/J W总/J 机械效率 1 2 3 16．实验复习课上，小鸣在“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，每个滑轮重都相同。 物理量 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 74.1% 57.1% 83.3% (1)通过表中数据可分析出实验2是用 图做的实验，比较实验1和2可以探究滑轮组机械效率与 的关系。 (2)小鸣组装好实验装置甲，选择了重力为9.6N的物块和量程为0～10N的弹簧测力计。小明 向上拉动弹簧测力计，使物块升高，并由弹簧测力计读出拉力为 4N。若不计绳重和摩擦，在允许范围内不断增大物块重力，则该滑轮组的最大机械效率为 ％。（绳子足够结实） (3)小鸣同学用图乙的装置又做了一次实验，并做了如下实验记录： 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） 6 0.1 2.2 0.5 如果你对该实验记录进行认真分析，就会发现他的实验结果是违背物理规律的。请通过具体的分析说明他违背的物理规律。 【答案】(1) 乙 动滑轮重 (2) 匀速竖直 92 (3)见解析 【详解】（1）[1] 实验2中绳端移动距离s=0.5m，钩码上升高度h=0.1m，说明滑轮组有5段绳子承担物重（s=5h），对应乙图。 [2] 实验1和2钩码重相同，但机械效率不同，说明动滑轮重不同（乙图动滑轮更多）。 （2）[1] 测量机械效率需匀速竖直拉动弹簧测力计，保证力的平衡。 [2]此时滑轮重力为(3×4N)-9.6N=2.4N，最大机械效率时物重最大（测力计最大测量拉力F=10N），当拉力最大10N时，总重为3×10N=30N，物体重G物=30N-2.4N=27.6N，此时机械效率。 （3）根据滑轮组规律，乙图n=5，应有s=5h=0.5m（符合），但F=2.2N，G=6N，若不考虑滑轮重：F==1.2N，实际F>1.2N说明存在额外功，问题在于：若按，机械效率小于物体重4N的时候的效率，这是违背物理规律的。 四、计算题 17．如图，小敏家在修建住宅楼房，用小型塔式起重机上的滑轮组运送质量为240kg的建筑材料时，所用的拉力为1×103N，在0.5min的时间内使建筑材料升高了3m，不计钢丝绳重及摩擦，求： (1)在滑轮组运送建筑材料时，A滑轮的作用是 ； (2)拉力做的有用功率是多少？ (3)此过程中滑轮组的机械效率是多少？ 【答案】(1)改变力的方向 (2)240W (3)80% 【详解】（1）由图可知，A滑轮是定滑轮，其作用是改变力的方向。 （2）拉力做的有用功 功率为 （3）拉力做的总功为 滑轮组的机械效率是 18．为打捞沉入湖底的金属球，某打捞队设计了如图所示的装置图。若金属球的体积为0.04m3，其质量为240kg。用滑轮组将金属球打捞出水面后，继续提升，金属球在50s的时间内匀速竖直上升了5m。在这个过程中，拉力F恒为1250N（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： (1)金属球浸没在水中时受到的浮力； (2)金属球出水后，拉力F的功率； (3)金属球出水后，滑轮组的机械效率。 【答案】(1)400N (2)250W (3)96% 【详解】（1）金属球浸没在水中时，排开水的体积 受到水的浮力 （2）由图知，拉力端移动的距离 金属球出水后，拉力做功 拉力的功率 （3）金属球出水后，拉力做的有用功 滑轮组的机械效率 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$