11.3 机械效率-【支点·同步系列】2025-2026学年新教材九年级上册物理（沪粤版2024）

11.3 机械效率 第1课时机械效率 知识清单 知识点1有用功、额外功和总功 课堂点拨 1.有用功(W有用)：利用机械完成某项任务时我们① 任何机械本身都受到重 的、有价值的功。它在数值上等于机械作用在物体上的力 与物体在这个力的方向上移动距离的乘积。例如：利用机械匀 力的作用，相对运动的零件 之间又存在摩擦，所以使用 速提升物体时，有用功W有用一Gh:利用机械来匀速拉物体在水 平面上移动时，有用功W有用一fs。 任何机械时，除了做有用功， 2.额外功(W蛛)：利用机械完成某项任务时，② 利 还不可避免地要做额外功。 用价值而又不得不做的功。例如：利用机械做功时，克服机械自 课堂笔记 重所做的功、克服机械之间的摩擦所做的功都是额外功。 3.总功(W):有用功和额外功的总和叫做总功，即W一 W有m十W外。在使用机械做功时，动力F做的功就是总功，即 Ws-Fs. 知识点2机械效率 1.定义：有用功跟总功的③ 叫做机械效率，用字母 7表示。 2.公式：7-④ ×100%。 3.特点：因为W有m<W总，所以7<1。 …念归类探究 GG鱼计算：先根据F-G+G+G计算 2 2 考点机械效率的相关计算 机械能够提升的最大物重，再根据每根钢条重 【例】(2024陕西)工人利用右 确定实际能提升的最大物重，最后根据？一 图所示的装置提升物料，该装置中 Gh 的滑轮为 滑轮。已知 V100%G。+Gh+G100%白 W意 滑轮重80N,货篮重120N,不计 G G#十G#十G -×100%计算. 绳重及摩擦。工人用该装置匀速 提升空货篮时的拉力为 N。若绳 4年0+年年+4年4年年 基础达标 子能承受的最大拉力为520N,每根钢条重 一、填空题 100N,则用该装置匀速提升钢条时，所能达到 1.如右图所示，用弹簧测力 的最大机械效率为 计沿斜面匀速拉动木块 【点拨】随物体一块运动的滑轮是动滑轮： 至斜面顶端，木块的重力 先确定承担物重的绳子的股数，再根据F 为G,弹簧测力计的示数为F,其他量已在图 上册第十一音 中标出。则在此过程中，力F做的总功是 C.做功快的机械，机械效率一定高 ,有用功是 ,额外功 D.做有用功多的机械，机械效率一定高 是 (用题中所给字母 三、计算题 表示) 7.早在3000多年前我们的 2.明代学者宋应星（江西人）著有《天工开物》。 祖先就设计了结构很合 如图所示的是书中描绘古代劳动人民用桔 理的辘轳，用它来从井中 槔汲水的场景。桔棉属于 (选 提水，如上图所示。辘轳由辘轳头、支架、井 填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”)，使用时，机械效 绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着 率7 (选填“>”“<”或“=”)1。 质量为10kg的水缓慢上升了4m,水桶的质 量为1kg,在这一过程中，人做的总功为 500J。g取10N/kg,求此次取水的过程中： (1)人做的有用功。 (2)辘轳的机械效率。 第2题图 第3题图 3.(2024连云港)用如图所示的滑轮组将重 300N的物体匀速提升1m,拉力F大小为 120N,有用功为 J,滑轮组的机 械效率为 (结果精确到 0.1%). 二、选择题 4.分别用杠杆、动滑轮和滑轮组将同一物体举 到相同的高度，做的有用功 A.杠杆最多 B.动滑轮最多 C.滑轮组最多 D.一样多 年。卡年。，。◆。。 能力提速 5.有甲、乙两台机械，甲的机械效率为80%，乙 一、填空题 的机械效率为60%。下列说法正确的是 1.(2024一2025九江期中】 如右图所示，用40N的 A.甲机械一定比乙机械省力 力F拉着重200N的物体沿水平地面做匀 B.甲机械一定比乙机械做功快 速直线运动，物体在1min内前进了12m,物 C.甲机械做的有用功一定比乙机械的多 体与地面间的滑动摩擦力为90N,则有用功 D.有用功相同时，乙机械所做的总功多 为 J,滑轮组的机械效率为 6.(2025南昌江科附中期未)下列关于功、功率 二、选择题 和机械效率的说法，正确的是 2.下图所示的是甲、乙两种机械的参数。甲、 A.做功多的机械，功率一定大 乙相比，甲的 () B.功率大的机械，做功一定快 物理九年级HY版 甲机械 乙机械 C.拉力F在ab段做的额外功等于在bc段 900J 259% 30% 做的额外功 1500J 75% 70% D.物体从ab段到bc段，滑轮组的机械效率 变大 口有用功 ☐额外功 A,总功较大 B.有用功较小 三、计算题 C.额外功较大 D.机械效率较低 5,如右图所示，塔式起重机上的滑 3.(2024东营，有改动)如下列图片所示，用甲、 轮组将重力为1.2×10N的重 乙、丙三种简单机械分别提起同一重物，已 物匀速吊起2m时，滑轮组的机 知滑轮均重20N,杠杆(OB=2OA)重10N, 械效率为80%，g取10N/kg 手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩 (1)求提升重物做的有用功。 擦。下列说法错误的是 (2)求绳子自由端的拉力。 (3)若动滑轮的质量为40kg,求克服摩擦和 钢丝绳重所做的功 乙 A.甲装置不省力也不省距离 B.乙装置的机械效率是三者中最低的 C.丙装置中，在匀速拉动物体上升时，拉力 F,逐渐变小 D.提升的物体越重，乙、丙装置的机械效率 越高 4.(多选)如图甲所示，小欢用力F向下拉绳 子，使物体M在水平地面上匀速移动，地面 ab、bc的粗髓程度不同。物体M重400N, 动滑轮重5N,ab-2m,bc一3m。物体M从 a点到c点的过程中，拉力F与M移动的距 思维拓展● 离的关系如图乙。不考虑物体大小对运动 用图甲所示的滑轮 的影响，忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦，下 组运送货物上楼， 列对此过程的分析，正确的是 每件货物重100N, FIN 每次运送的量不 0100 400 GIN 100 定，图乙记录了在 整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增 加而变化的图像，则动滑轮重 A.绳子自由端移动的距离为15m N:当某次运送4件货物时，滑轮组的机械效 B.拉力F做的功为840J 率为 %。(不考虑绳重和摩擦) 上册第十 第2课时 测量滑轮组的机械效率 知识清单 知识拓展 知识点测量滑轮组的机械效率 1,实验中需匀速拉动弹 ×10%-0X10% 1.原理：y一W。 簧测力计。如果加速拉动， 弹簧测力计的示数偏大，测 2.影响滑轮组机械效率的主要因素 得的机械效率偏低：若在测 (1)被提升物体的重力。同一滑轮组，提升的物体越① 力计静止时读数，则示数偏 ,滑轮组的机械效率越大。 小，会使测得的机械效率 (2)动滑轮的重力。动滑轮的重力越② ,提升相同的 偏高。 物体时，滑轮组的机械效率越大 2.对于同一滑轮组而言， (3)滑轮与轴之间的摩擦。同一滑轮组提升相同的物体时， 由于承担物重的绳子股数 滑轮与轴之间的摩擦越③ ,滑轮组的机械效率越大 定，物体上升的高度和绳子自 3.提高滑轮组机械效率的方法 由端移动的距离的比值不变， (1)有用功一定时④ 额外功，如减小机械自重、保 因此只要测得拉力的大小和 证良好的润滑等。 物体的重力就能计算出滑轮 (2)额外功一定时⑤ 有用功，如增大物重等。增大 组的机械效率。 物重是提高机械效率最有效的措施。 …念归类探究 的关系6=M,利用7W×100%- Fs 考点测量滑轮组的机械效率 【例】右图是测量滑轮组机械 100%-×100%- ,X100%求滑轮组的 效率的实验装置，钩码的总重力 机械效率。(2)滑轮组相同时，减小提升物体 为6N。 的重力，有用功在总功中所占的比例减小，机 (1)实验时要竖直向上 械效率减小。 拉动弹簧测力计。由图可知，拉力大 基础达标念 小为 N,该滑轮组的机械效率为 一、填空题 (结果精确至0.1%)。 1,如右图所示，在“测定滑轮组的机械效 (2)取下2个钩码，重做此实验，此时滑轮 率”的实验中，如果没有刻度尺，只要 组的机械效率将 (选填“增大” 用弹簧测力计测出钩码受到的重力 “诚小”或“不变”)。 G,然后竖直向上 拉动弹 【点拨】(1)实验过程中要匀速直线拉动弹 簧测力计使钩码上升，读出拉力F的 簧测力计，使弹簧测力计的示数稳定，便于读 数。弹簧测力计读数方法：确定每一个大格和 值，就可以算出一 每一个小格代表的示数，根据指针的位置读 二、选择题 数。由图可知承担物重的绳子股数，根据绳 2.如下图所示，在测定滑轮组机械效率的实验 子自由端移动的距离与物体上升的高度之间 中，下列要求错误的是 ( 物理九年级HY版 A.弹簧测力计必须先调零 (1)根据表中数据可以判断出第1次实验选 B.弹簧测力计必须匀速向 择的是图 (选填“甲”或“乙”)滑 上拉 轮组。 C.弹簧测力计必须在静止 (2)在第1次实验中，当 时读数 拉动绳子时，弹簧测力计的示数如图丙 D.实验时装置中的直尺必 所示，拉力F为 N:该次实验滑 须竖直放置 轮组的机械效率是 (结果精 3.在同样的条件下，小明利用两个不同的动滑轮 确到0.1%)。 把木料拉上四楼时，发现利用较轻的动滑轮提 。。。4444 能力提速 升木料的机械效率较高。这是因为 一、填空题 A.这样做可以减少有用功 1,右图所示的是建筑工地中起重 B.在总功不变的情况下增加了有用功 机吊臂上的滑轮组的简易示意 C.在总功不变的情况下诚少了额外功 图。若吊起物体的重力为G, D.在有用功不变的情况下减少了总功 A装置的总重力为G2,不计摩 4.如下图所示，建筑工人使用滑轮组匀速向楼 擦与绳重，该滑轮组的机械效 上运送石料。下列不能提高滑轮组机械效 率的是 率为 (用已知量的 A.换用轻质的动滑轮 符号表示)。请你提出一条提高该滑轮组机 B.滑轮转轴处加润滑油 械效率的有效措施： C.增大匀速提升的速度 D.增大单次运送石料的重力 二、选择题 三、实验与探究题 2.(2024成都B卷，多选)小成在实验室组装如 5.在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同 下图所示的滑轮组进行实验探究，实验过程 学选择了下列图片所示的两种滑轮组进行 如下：先测得定滑轮的重力为0.2N,动滑轮 多次实验，记录的实验数据如下表。 的重力为0.25N,再使用组装好的滑轮组在 10s内将质量为100g的钩码竖直匀速提升 20cm,此过程中弹簧测力计的示数为0.5N. g取10N/kg,下列说法正确的是 A.弹簧测力计对细绳的拉力做功的 功率为0.03W B.滑轮组的机械效率为80% 实验钩码重 钩码上升 拉力 绳子自由 机械 C.克服绳重和摩擦做的额外功 次序 G/N 高度h/cm 端移动的 F/N 效率 距离s/cm 为0.05J 0.5 10 30 D.若增大提升钩码的质量，滑轮组的机械效 1.5 10 0,8 30 62.5% 率不变 3 0.5 10 0.5 40 25.0% 三、实验与探究题 1.5 10 0.7 40 53.6% 3.(2024一2025新余期中)小金和小明在探究 上册第十 “影响滑轮组机械效率的因素”时，提出了如 (5)分析第1、2、3次实验的数据可知：用同 下猜想： 滑轮组提升不同的物体时，物体越重，滑 猜想一：滑轮组的机械效率与被提升物重 轮组的机械效率 (选填“越高” 有关。 “越低”或“不变”)：分析第3、4次实验的数 猜想二：滑轮组的机械效率与物体被提升的 据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的 高度有关。 高度无关。 猪想三：滑轮组的机械效率与动滑轮重 【交流与评估】 有关 (6)利用提供的器材 (选填 【进行实验与收集证据】 “能”或“不能”)验证猜想三 (1)实验器材：两个相同的滑轮，一根细绳， (7)小明在实验中发现：一边拉动弹簧测力 钩码若干，刻度尺和弹簧测力计各一个 计一边读数，示数不稳定。为了方便读数 (2)实验步骤： 他提出在弹簧测力计保持静止时读数，小金 ①用弹簧测力计测出钩码重G: 说他的这种想法不合理，因为他没有考虑到 ②组装好实验器材，应沿竖直方向 对滑轮组 拉动弹簧测力计使钩码上升： 机械效率的影响 ③用 分别测出钩码上升的 高度h和绳子自由端移动的距离s,读出弹 心思维拓展 簧测力计的示数F,将数据填入表格： (2024泸州)下图所示的滑轮组的绳重及绳 ④根据公式算出滑轮组的机械效率： 与滑轮间的摩擦不计，物体放在水平粗糙桌 ⑤改变钩码重，重复上面的实验。 面上。物体受到的水平向左的恒力F (3)实验数据如下表所示，表中第2次实验 100N,滑轮组绳子自由端受到的拉力为 时的机械效率为 (结果精确 F绳。当绳子自由端的拉力F为60N时，物 到0.1%). 体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰 好为0，则动滑轮的重力为 N:当 实验钩码重提升高 拉力 绳子自由端移机械效 次序 G/N 度h/m F/N 动的距离s/m 率1 绳子自由端的拉力F为90N时，物体水平 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦 1.8 力为 N:撤去水平向左的恒力F, 4.0 0.1 0.3 改变绳子自由端的拉力F的大小，仍使物 6.0 0.1 2.5 0.3 80% 体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率 6.0 0.2 2.5 0.6 80% 为 【分析论证】 (4)根据表中的数据，可知符合该实验的滑 轮组的组装方式为 (填字母)。 77 12 物理九年级HY版(3)在0一6s内，智能机器人做匀速直线运动，牵引 力等于阻力，F=f=0.05G-0.05×300N=15N 由PW_=F和可得，智能机器人牵引力做功 的功率 P=F◆7=15N×1.2m/s=18W 思维拓展 4041350【解析】由图可知，当搬运质量为 18kg的大米时，小明用于搬运大米的功率最大，其 值为40W。40包大米的总质量为180kg,每包大 米的质量为180kg=4.5kg,由于搬运大米所需要 40 做的总功是一定的，要尽快完成搬运工作，要求小 明始终在功率最大的状态下工作，则他每次应搬运 质量为18kg的大米，即4包大米。每次搬运大米 的重力G=mg=18kg×10N/kg=180N,每次小 明对大米做的功W=Gh=180N<20m=3600J, 由P”可得，小明每次上楼所用的时间，=丹 W 3600J=90s,每次下楼所用的时间为05=45s, 40W 2 一个来回需要的时间为90s十45s=135s:搬40包大 米需要10个来回，所以小明所用的时间一共是 135s×10=1350s. 11.3机械效率 第1课时机械效率 知识清单 ①需要②无 C③比值④w 归类探究 动10080% 基础达标 1.Fs Gh Fs-Gh 2.杠杆 3.30083.3% 4.D5.D6.B 7.解：(1)水的重力 G-ma g-10 kgX10 N/kg-100N 人做的有用功 W有m=G本h*=100NX4m=400J (2)辘轳的机械效率 _W厘×100%=4001×100%=80% 刀W。 500J 158 物理九年级HY版 能力提速 1.108075% 2.B3.C4.BD 5.解：(1)提升重物做的有用功 W有m=Gh=1.2×10°N×2m=2.4×10J ,=W通×100%可得，拉力做的总功 (2)由刀-W。 w6-w-2.410】=3×10了 80% 由题图可知，承担物重的绳子段数=3，绳子自由 端移动的距离s=3h=3X2m=6m 由W=Fs可得，拉力 F-WE=310】=5000N 6 m (3)提升动滑轮、克服摩擦和钢丝绳重所做的额外 功W要外=W。一W有用=3×10】一2.4X10J =6000J 提升动滑轮做的额外功 W每w1=G动h=动gh=40kg人10N/kg人2m 800J 克服摩擦和钢丝绳重所做的额外功 W额外2=Wg4-Wg%1=6000J-800J=5200J 思维拓展 10080 第2课时测量滑轮组的机械效率 知识清单 ①重②小③小④减小⑤增大 归类探究 (1)匀速2.483.3%(2)减小 基础达标 G×100% 1.匀速5 2.C3.D4.C 5.(1)甲(2)竖直向上匀速0.441.7% 能力提速 一G。×100%增大提升的物重（合理即可） 1.G+G 2.AC 3.(2)@匀速③刻度尺(3)74.1%(4)B(5)越 高(6)不能(7)绳子与滑轮之间的摩擦 思维拓展 206075%【解析】物体受到100N水平向左 的拉力和右侧绳子对它的拉力，处于静止状态，且 物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则可知右侧绳子 对它的拉力与水平向左的100N拉力为一对平衡 力，则滑轮组对物体的拉力大小为100N,由图可 知，滑轮组承重绳子的段数为2，绳子自由端的拉力 为60N,不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦，则绳子 自由端的拉力Fm=Ga十F,60N=G+)o0N,可 程 2 得G=20N:当物体水平向右做匀速直线运动时， 物体受到水平向左的恒力F、桌面对物体向左的摩 擦力∫和绳子对物体的拉力F',处于平衡状态，此 时滑轮组绳子自由端的拉力Fm'为90N,F,' G+F+甘，已知F=100N,解得f=60N:撤去力 F后，滑轮组拉动物体向右匀速运动时，物体受到 摩擦力∫和滑轮组的拉力F”,处于平衡状态，F _W指题X100% f=60N,滑轮组的机械效率刀=W。 fs f 60N +GX100%=f+G×100%=60N+20N ×100%=75%。 11.4动能和势能 知识清单 ①运动②质量③速度④重力⑤质量⑥发 生弹性形变⑦减少 归类探究 1.C2.C 基础达标 1.喜鹊燕子 2.弹性势动 3.变大变小 4.C5.C6.B 能力提速 1.b弹性势 2.A 3.(1)钢球木块的移动距离(2)变小(3)速度 不能(4)质量高度 思维拓展 AD 进阶突破 考向聚焦 1.力距离2200 3.小聪的质量n nmgh 4.20.5 5.B 6.解：(1)由图可知，20s内拉力做的功为4×10J,则 绳子拉力的功率 P=W至=410】=200w 20s W雀=Gh可知，货物的重力 (2)根据一W。W。 G=2W=80%×4×10」=800N h 4 m (3)根据Wa=W有十W=Gh十W可知，额外功 W亲=W-Gh=4×10'J-800N×4m=800J 克服摩擦力做的功为额外功，则货物与斜面的摩擦 力f=W=800J-100N s 8m 7.(1)乙(2)质量速度(3)乙、丙(4)保持安全 车距（或系好安全带，合理即可） 挑战中考 1,具有增大 2.3×10°1×10 3.C4.B 5.AC【解析】由图像可知，20s内拉力做的功为 4000J,因此拉力做功的功率P=W鱼=4000】 t 20s 200W,故A正确。205内滑轮组做的有用功W布雅 =Gh=800N×4m=3200J,则额外功W题外=W。 一W有附=4000J-3200J=800J,故B错误。绳子 自由端的拉力F-”-4000】=250N,故C正 16m 晚。滑轮组的机械效率7是×100%- ×100%=80%,故D错误。 6.(1)4×103Pa (2)1.6×104J (3)80% 7.不同短速度越大=A 第十二章内能与热机 12.1内能 知识清单 ①总和②运动③作用力④大⑤增加⑤减 小⑦传导⑧差⑨等效 上册参考各案 159