第3节 机械效率（举一反三讲义）物理沪粤版2024九年级上册

第3节 机械效率 目录 【学科素养】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 3 知识点1：有用功与额外功 3 知识点2：机械效率 3 知识点3：测量滑轮组的机械效率 4 【方法技巧】 6 方法技巧1 与滑轮组机械效率无关的因素 6 方法技巧2 用控制变量的思想比较机械效率大小 6 【巩固训练】 6 【学科素养】 1．科学观念：理解 有用功、额外功、总功 的定义，建立 “机械做功存在‘有用’与‘额外’区分” 的能量观念；掌握机械效率概念、公式，明确其物理意义（有用功在总功中的占比）； 2．科学思维：通过分析滑轮组、挖掘机的做功过程，区分有用功与额外功，推导 W总​=W有用​+W额外​，培养逻辑推理能力。解释 “机械效率为何小于 1”（因W额外​>0），突破 “比例关系” 的抽象思维障碍； 3．科学探究：设计并完成 “测量滑轮组机械效率” 的实验：明确实验原理（η的公式）、器材选择（滑轮组、弹簧测力计等）、操作要点（匀速拉动测力计）。处理实验数据，分析 物重、滑轮绕法 对机械效率的影响，提升实验探究与数据分析能力； 4．科学态度与责任：认识 “提高机械效率” 对节能、生产的重要性，联系生活（如起重机、水泵的效率差异），树立节约能源、规范操作的科学态度。 重点： 1．概念辨析：清晰界定有用功、额外功、总功的内涵及关系（W总​=W有用​+W额外​）； 2．机械效率核心：理解公式的物理意义，明确 “效率是比例，与‘省力’‘做功多少’无直接关联”； 3．实验落实：掌握滑轮组机械效率的 测量方法（步骤、数据记录） 与 实验结论分析（如物重对效率的影响） 难点： 1．情境化判断：在复杂情境中（如不同机械、不同任务），准确区分有用功与额外功（例：挖掘机 “挖泥” vs “克服自身重力、 摩擦”）； 2．概念误解突破：纠正 “省力的机械效率一定高”“做功多效率就高” 等错误认知，理解 效率是 “比例” 而非 “绝对值”。深入解释 “机械效率为何恒小于 1”（从能量损耗的本质分析，如摩擦、机械自重）。 3．实验操作细节：掌握 “匀速直线拉动弹簧测力计” 的操作逻辑（保证拉力等于动力，避免数据误差）。分析实验中 “绕法、物重” 对效率的影响，建立 “控制变量法” 的应用思维。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：有用功与额外功 1. 有用功：提升物体所做的功，是我们需要的、有价值的功，记作W有用。 2. 额外功：使用机械做功时，克服机械部件自身的重力和摩擦力等所做的功，是对人们无利用价值却不得不做的功，记作W额外。 3. 总功：动力对机械做的功叫做总功，记作W总。 在使用机械做功时，W总＝W有用＋W额外，W总＞ W有用。 在使用机械做功时，人们总是希望有用功越多、额外功(总功)越少越好，即有用功在总功中占的比例越大越好。 事例 目的 有用功 额外功 总功 1、用桶从井中提水 提水 G水h G桶h G水h+G桶h 2、水桶掉进井里 要把桶捞起来 捞桶 G桶h G水h G桶h+G水h水 3、用书包把书背上楼 背书 G书h (G包+G人)h G书h书+(G包+G人)h 深度理解 额外功产生的两种情况： (1) 提升重物时,克服机械自重、容器重力等做的功。 (2)克服机械构件之间的摩擦做的功。 【典例1】（24-25八年级下·云南昆明·期末）我们用水桶从井中汲水，那么对桶中的水做的功是 ；若水桶掉进了井中，打捞起水桶的过程中，对桶中的水做的功是 。（两空均选填“有用功”“额外功”或“总功”） 【答案】 有用功 额外功 【难度】0.65 【知识点】有用功和额外功 【详解】[1]用水桶从井中提水的时候，目的是提水，所以对水做的是有用功，同时还要将水桶提起来，所以对桶做的是额外功。 [2]从井中打捞水桶的过程中，目的是捞桶，所以对桶做的是有用功，同时，还要将桶中的部分水提起来，所以对桶中水做的是额外功。 【变式1】如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别利用两个滑轮组将A、B两物体从地面匀速拉到相同高度，对物体做功情况如图乙所示，则琴琴操作的滑轮组对物体A做的有用功是 J，提升物体B时做的额外功是 J。 【答案】 2 0.5 【难度】0.85 【知识点】功的计算和估算、有用功和额外功 【详解】[1]由图乙可知，滑轮组对物体A做的总功为，额外功为，故对物体A做的有用功为 [2]A、B是两个完全相同的物体，都拉到相同高度，故对物体B做的有用功和对物体A做的有用功相同；由图乙可知，对物体B做的总功为，故对物体B做的额外功为 【变式2】（2025·江苏南京·三模）如图甲，用定滑轮将重物匀速提升50cm，滑轮重40N．整个过程中，有用功和额外功的大小如图乙，则物重为 ，克服绳重和摩擦所做的额外功为 J． 【答案】 50 【难度】0.85 【知识点】定滑轮的概念、实质及特点、有用功和额外功、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】[1]已知，，根据可得， [2]定滑轮的额外功仅来自绳重和摩擦（滑轮未被提升，无需克服滑轮重做功），因此图乙中额外功即为克服绳重和摩擦的功。 【变式3】如图所示，用弹簧测力计沿斜面匀速拉动木块至斜面顶端，木块的重力为G，弹簧测力计的示数为F，其他量已在图中标出。则在此过程中，力F做的总功是 ，有用功是 ，额外功是 。（均用所给字母表示） 【答案】 【难度】0.85 【知识点】有用功和额外功 【详解】[1]拉力做的总功W总＝Fs [2]拉力做的有用功W有用＝Gh [3]因为W总＝W有用+W额 所以克服摩擦做的额外功W额＝W总﹣W有用＝Fs﹣Gh 知识点2：机械效率 1. 定义：在物理学中，把有用功W有用与总功W总之比，叫做机械效率，用η表示。 2. 公式：η＝W有用/W总×100%。 3. 特点：对于实际的机械，因额外功的存在，机械效率总小于100%。 概念辨析 机械效率和功率是两个完全不同的物理量，二者之间没有直接的联系，功率大的机械做功快，但机械效率不一定高；机械效率高的机械，性能好些，做功时的利用率较高，但功率不一定大。 【典例1】（24-25八年级下·山东临沂·期末）甲、乙两台电动起重机工作时的机械效率分别为70%和60%，这说明（　　） A．甲起重机更省力 B．甲起重机做功更多 C．乙起重机做功更慢 D．乙起重机工作时，有用功占总功比例小 【答案】D 【难度】0.85 【知识点】机械效率的定义 【详解】机械效率是有用功与总功的比值，机械效率越高，说明有用功占总功比例更大，机械效率与机械是否省力、机械做功多少、机械做功快慢无关，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【变式1】正确理解物理概念是学好物理的关键，关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功越快的机械，其功率一定越大 B．机械效率高的机械，所做的有用功一定多 C．机械效率高的机械，做功一定快 D．功率大的机械，所做的功一定多 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】功率的定义及意义、功和功率的区别和联系、机械效率的定义 【详解】A．功率是表示做功快慢的物理量，做功越快，说明功率越大，故A正确； B．机械效率，即使机械效率高，若总功很小，有用功也不一定多，故B错误； C．机械效率反映的是有用功在总功中所占的比例，与做功快慢无关，故C错误； D．由W=Pt可知，功的多少不仅取决于功率，还与做功时间有关；功率大的机械，若做功时间很短，所做的功也不一定多，故D错误。 故选A。 【变式2】（24-25八年级下·山东淄博·期末）如图所示，小李沿斜面用的拉力，将重的物体匀速拉到高处，斜面长，高。则（　　） A．小李做的有用功是0.54J B．小李做的额外功是 C．物体沿斜面受到的摩擦力为 D．斜面的机械效率为75% 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】有用功和额外功、斜面机械效率的计算 【详解】A．小李做的有用功是 故A不符合题意； B．小李做的总功是 小李做的额外功是 故B不符合题意； C．物体沿斜面受到的摩擦力为 故C符合题意； D．斜面的机械效率为 故D不符合题意。 故选C。 【变式3】工人用如图所示的滑轮组提升建筑材料A，将质量为120kg的建筑材料A以0.2m/s的速度匀速提升了5s，在这个过程中，拉力F为500N。（不计绳重与摩擦，g取10N/kg）求： (1)建筑材料的重力大小； (2)工人做的有用功； (3)滑轮组的机械效率。 【答案】(1)1200N (2)1200J (3)80% 【难度】0.65 【知识点】重力的计算与估算、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、有用功和额外功、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）建筑材料的重力大小为 （2）物体上升的高度为 工人做的有用功 （3）由图可知，承担物重的绳子段数为，绳子自由端移动的距离为 工人做的总功 滑轮组的机械效率 知识点3：测量滑轮组的机械效率 实验目的：探究滑轮组机械效率与 物重、绕法 的关系。 实验器材：滑轮组、钩码、弹簧测力计、刻度尺、铁架台。 实验原理： 关键测量点：拉力 F：匀速拉动弹簧测力计时的示数（为什么要匀速？） 距离关系：绳子段数 n 决定 s=nh（如何确定 n？） 实验步骤： 1．组装滑轮组：尝试两种绕法（图 11-3-2 的 a 和 b）。 2．测量物理量： 钩码重力 G（弹簧测力计测静止钩码）； 拉力 F（匀速拉动钩码时，弹簧测力计示数）； 钩码上升高度 h、绳子自由端移动距离 s（刻度尺测量）。 3．计算：W有用=Gh，W总=Fs，η=(W有用/W总)×100%。 4．重复实验：改变钩码数量、换绕法，记录数据。 序号 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 有用功W有用/J 绳端的拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/ J 机械效率η 1 2 3 4 5. 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。 注意： 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 深度理解 只有匀速直线拉动弹簧测力计时对物体的拉力才等于物体重力，有用功才满足W有用＝Gh。 6. 提高滑轮组机械效率的方法 小结：提高滑轮组机械效率的方法：(1)减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；(2)增加提升物体的重力，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。 【典例1】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，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码重力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 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 方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计； (2)分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 （选填“甲”“乙”或“丙”）的装置完成的，它的机械效率 ； (3)比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是 （选填“正确”或“错误”）的； (4)通过比较1、2两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物体的重力 ，滑轮组的机械效率越高； (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重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 。 【答案】(1)竖直 (2) 丙 (3)错误 (4)越大 (5)低 【难度】0.65 【知识点】测量滑轮组的机械效率 【详解】（1）实验时应沿竖直方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计。只有竖直向上拉，弹簧测力计的拉力才能全部用来提升物体，不会使物体和滑轮水平方向发生偏移。只有匀速拉动，才能使物体匀速上升，才能使动滑轮对物体的拉力等于物体的重力。所以，实验时应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计。 （2）[1]第 3 次实验中，绳端移动距离s = 0.4m，钩码上升高度h = 0.1m，由s=nh（n为承担物重的绳子段数）可得n=4，图丙中承担物重的绳子段数为4，所以第 3 次实验是利用了图丙的装置完成的。 [2]有用功 总功 它的机械效率 （3）比较 2、4 两次实验数据，钩码重力相同，钩码上升高度不同，机械效率相同，所以可验证猜想Ⅰ是错误的。 （4）通过比较 1、2 两次实验数据，同一滑轮组（动滑轮重力相同），第二次提升物体的重力大，第二次机械效率高，所以得出结论：同一滑轮组提升重物时，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高。 （5）根据滑轮组省力情况 第二次实验动滑轮重 第三次实验动滑轮重 通过比较 2、3 两次实验数据，提升物体的重力相同，第三次动滑轮重，第三次机械效率低，所以可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 【变式1】（24-25八年级下·湖南湘潭·期末）选用图中所示一套装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表： 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳子自由端移动距离s/cm 机械效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% 4 6.0 5 2.5 15 (1)实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码匀速直线上升，由记录的数据可知，该实验使用的是图 所示的实验装置； (2)第4次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 %； (3)分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）。 【答案】(1)甲 (2) 0.3 80 (3) 大 无关 【难度】0.65 【知识点】测量滑轮组的机械效率、机械效率的简单计算 【详解】（1）根据表格数据可知，绳子自由端移动的距离是钩码移动距离的3倍，根据可知，连接动滑轮绳子的股数是3股，因此实验中使用的是图甲所示的实验装置。 （2）[1]第4次实验时钩码的重力是6N，移动的距离是5cm，则滑轮做的有用功为 [2]第4次实验时滑轮组的机械效率是 （3）[1]分析1、2、4次实验的数据可知，其他因素相同时，钩码越重，滑轮组的机械效率越高；说明使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高。 [2]分析2、3次实验的数据可知，其他因素相同时，物体上升的高度和自由端移动的距离不同，结果滑轮组的机械效率相同；说明滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。 【变式2】小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表：   物理量实验次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% (1)为了测量绳子自由端的拉力，A同学认为应该在测力计静止时读数，B同学认为应该在缓慢匀速提升钩码时读数，正确的是 （选填“A”或“B”）； (2)第1次实验测得的机械效率为 （结果保留整数）； (3)分析表中数据可知：第3次实验是用 （选填“a”、“b”或“c”）装置图进行的实验： (4)分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组， 可以提高滑轮组的机械效率，分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）； (5)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是______。 A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加快物体提升的速度 【答案】(1)B (2)74% (3)c (4) 增大物重 无关 (5)B 【难度】0.65 【知识点】测量滑轮组的机械效率 【详解】（1）测量绳子自由端的拉力F时，应该在缓慢匀速提升钩码时读数，因为此时系统处于平衡状态，拉力等于弹簧测力计的示数，且能准确反映滑轮组工作时的拉力情况；若在测力计静止时读数，没有考虑滑轮与轴之间的摩擦，会导致测量的拉力偏小。所以正确的是B。 （2）由表中实验数据可知，第一次实验，有用功 总功 滑轮组效率 （3）第3次实验中，s3=0.5m，h3=0.1m，根据s=nh（n是承担物重的绳子段数），可得 观察装置图，c装置承担物重的绳子段数为5，所以第3次实验是用c装置图进行的实验。 （4）[1]分析第 1、2 次实验数据，使用同一滑轮组（额外功不变），提升的钩码重力越大，机械效率越高，所以增大物重可以提高滑轮组的机械效率。 [2]分析第 3、4 次实验数据，钩码上升的高度不同，但机械效率相同，所以滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。 （5）A．增大绳重，会增大额外功，总功增大，有用功不变，机械效率会降低，故A不符合题意； B．减轻动滑轮重，会减小额外功，总功减小，有用功不变，机械效率会提高，故B符合题意； C．滑轮组的机械效率与物体提升的速度无关，故C不符合题意。 故选B。 【变式3】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。实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 N；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 （计算结果精确到0.1%）；将三个相同的钩码仍悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2 （选填“＜”“＝”或“＞”）η1。 【答案】 0.5 66.7% ＞ 【难度】0.85 【知识点】机械效率的大小比较、测量杠杆的机械效率 【详解】[1]由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。 [2]在实验过程中，有用功是W有用＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J 总功是W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J 所以杠杆的机械效率是η66.7% [3]三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，所做的额外功相同，有用功增大，即有用功在总功中占的比例增大，杠杆的机械效率变大，则η2＞η1。 【方法技巧】 方法技巧1 与滑轮组机械效率无关的因素 由η＝W有用/W总×100% ＝G物h/Fnh×100%＝G物/nF×100%可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。 由此可见没有刻度尺测量距离时，可根据绕绳股数计算滑轮组机械效率。 方法技巧2 用控制变量的思想比较机械效率大小 不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率： 因物体的重力G越大，G动/G越小，1/（1＋G动/G）越大，所以GA＞GB时，η甲＞η乙 【巩固训练】 1．用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A，使物体A在4s内匀速前进了4m。则物体A克服摩擦力所做的功是 ，拉力F所做的功是 。（均选填“有用功”“额外功”或“总功”） 【答案】 有用功 总功 【难度】0.94 【知识点】有用功和额外功 【详解】[1]物体匀速运动，滑轮对物体的拉力大小等于地面对物体的摩擦力大小，拉动物体即克服摩擦力做功，所以A物体克服摩擦力所做的功是有用功。 [2]绳子拉力所做的功是全部的功，为总功。 2．（2025·山东滨州·二模）沿着4m长的斜面把重180N的物体推到1.5m高处，推力是100N，则总功是 J，有用功是 J，额外功是 J，物体与斜面间的摩擦力是 N．该斜面的机械效率为 。 【答案】 400 270 130 32.5 67.5 【难度】0.65 【知识点】有用功和额外功、斜面机械效率的计算 【详解】[1]推力做的总功是W总=Fs=100N×4m=400J [2]有用功是W有用=Gh=180N×1.5m=270J [3]额外功是W额外=W总-W有用=400J-270J=130J [4]物体与斜面间的摩擦力是 [5]该斜面的机械效率为 3．如图所示，用始终竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重的物体缓慢升高，拉力大小为，拉力移动的距离为。将物体从该位置拉到水平位置时，杠杆的机械效率为 。若将物体移到B点，用同样大小的力把物体提升到相同的高度，机械效率 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 90% 变大 【难度】0.65 【知识点】杠杆机械效率的计算 【详解】[1]拉力所做的总功为 克服物体重力做的有用功为 所以杠杆的机械效率为 [2]物体从A点移动到B点，用同样大小的力提升到相同的高度，即物体重心还升高相同的高度，有用功不变，而杠杆上旋的角度减小，拉力F上升的高度变小，则总功变小，根据可知，机械效率变大。 4．如图，某建筑工地上，工人利用电动机和滑轮组来搬运物体。某次搬运过程中，将480N的物体以0.2m/s的速度匀速提起了5m，绳子自由端的拉力为200N（不计摩擦和绳重）。求： (1)该滑轮组做的有用功； (2)拉力的功率； (3)若该滑轮组的机械效率为75%时，所提升物体的重力。 【答案】(1) (2) (3) 【难度】0.65 【知识点】滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、有用功和额外功、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）滑轮组做的有用功W有＝Gh＝480N×5m＝2400J （2）绳子的有效段数为3，绳子自由端的速度v＝3v物＝0.2m/s×3＝0.6m/s 拉力的功率P＝Fv＝200N×0.6m/s＝120W （3）不计摩擦和绳重，有，则动滑轮的重力G动＝3F﹣G＝3×200N﹣480N＝120N 不计摩擦和绳重，故克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源，机械效率为 解得G1=360N。 5．如图所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和轴摩擦不计。在拉力作用下，物体上升了4m。求： (1)此过程中所做的有用功； (2)动滑轮的机械效率。 【答案】(1)720J (2)90% 【难度】0.65 【知识点】有用功和额外功、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）此过程中所做的有用功为 （2）绳重和轴摩擦不计，动滑轮重20N，故此过程中所做的额外功为 因此总功为 故动滑轮的机械效率为 6．（24-25八年级下·北京通州·期末）小强用如图所示滑轮组向楼上搬重物A。他在绳子自由端用200N竖直向下的力，将重为360N的物体A在10s内匀速提升了2m。求： (1)拉力的功率； (2)拉力所做的额外功； (3)匀速提升物体时的机械效率。 【答案】(1)80W (2)80J (3)90% 【难度】0.65 【知识点】滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、功的计算和估算、P=W/t、有用功和额外功、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）如图，有两根绳承担物体，，绳子自由端移动的距离 拉力做的功 拉力的功率 （2）使用滑轮组做的有用功 拉力所做的额外功 （3）匀速提升物体时的机械效率 7．（24-25八年级下·广西钦州·期末）关于机械效率，下列说法正确的是（　　） A．机械效率可以大于100% B．额外功占比越少，机械效率越高 C．功率大的机械效率一定高 D．机械效率与做功快慢有关 【答案】B 【难度】0.65 【知识点】功率的定义及意义、机械效率的定义 【详解】A．机械效率是有用功与总功的比值，由于总功包含额外功，机械效率必然小于100%，故A错误； B．额外功占比越少，有用功占比越大，机械效率是有用功与总功的比值，越高，故B正确； CD．功率反映做功快慢，机械效率与有用功和总功的比例有关，两者无直接关系，故CD错误。 故选B。 8．（24-25八年级下·广东惠州·期末）关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功快的机械，功率一定大，机械效率也一定高 B．使用省力杠杆可以省功 C．额外功在总功中所占比例越小的机械，其机械效率越高 D．功率大的机械，做功一定多 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】功率的定义及意义、机械效率的定义 【详解】A．机械效率指的是有用功占总功的百分比，做功快的机械，功率一定大，不代表有用功占总功的百分比高，故A错误； B．使用任何机械都不能省功，使用省力杠杆可以省力，但不能省功，故B错误； C．有用功加上额外功等于总功，额外功在总功中所占比例越小，说明有用功在总功中占比越大，机械效率越高，故C正确； D．功率大的机器，做功快，但不一定做功多，还要考虑做功的时间，故D错误。 故选C。 9．（2025·安徽六安·一模）小刚用如图所示的均匀杠杆将重为的物块匀速提升。经测量，，小刚所用拉力，且方向始终竖直向上，小刚所用杠杆的机械效率是 。 【答案】62.5% 【难度】0.65 【知识点】有用功和额外功、杠杆机械效率的计算 【详解】支点为O点，动力臂为OB=OA+AB=0.4m+2m=2.4m 根据相似比的知识，拉力方向上移动的距离为 拉力所做的总功为W总=Fs=4N×0.6m=2.4J 克服重力所做的有用功为W有=Gh=15N×0.1m=1.5J 杠杆的机械效率为 10．（24-25八年级下·陕西咸阳·期末）工人师傅要将质量80kg的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的长板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用300N的拉力在20s内将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示，求：（取） (1)若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 ；（选填“变大”“变小”或“不变”） (2)工人做功的功率； (3)斜面的机械效率； (4)物体和斜面之间的摩擦力。 【答案】(1)变大 (2) (3) (4) 【难度】0.65 【知识点】斜面模型及相关计算、P=W/t、斜面机械效率的计算 【详解】（1）物体对水平面的压力大小等于物体的重力，说明如果物体放在斜面上，斜面越平缓，物体对斜面的压力越大，越接近于物体的重力，反之则斜面的倾角越大，物体对斜面的压力越小。所以若增大该斜面的倾角，压力变小，摩擦力变小，因为斜面高一定，斜面长会变小，则克服摩擦做的额外功变小，有用功一定，则总功变小，所以有用功占总功的比值增大，即机械效率变大。 （2）工人做的总功 工人做功的功率 （3）工人做的有用功 斜面的机械效率 （4）物体克服摩擦力所做的额外功 由可得，物体和斜面之间的摩擦力 11．图甲是小延测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到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，在此过程中，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。（g取10N/kg） (1)弹簧测力计应在 时读数； (2)弹簧测力计示数为 N； (3)钩码上升 m，有用功 J； (4)拉力F所做的功为 J； (5)此实验中动滑轮的机械效率约为 ；机械效率的大小和 有关？ (6)设计实验表格 【答案】(1)匀速上升 (2)1.2 (3) 0.1 0.2 (4)0.24 (5) 83.3% 见解析 (6) 实验次数 钩码重力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 3 【难度】0.65 【知识点】测量滑轮组的机械效率 【详解】（1）弹簧测力计应在匀速直线拉动时读数，因为此时系统处于平衡状态，拉力等于弹簧测力计的示数，且能准确测量机械效率。 （2）由图乙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，其示数为1.2N。 （3）[1][2]由图甲可知，钩码上升的高度为0.1m；钩码的质量m=200g=0.2kg 钩码重力 有用功 （4）由图甲可知，弹簧测力计上升的距离s=0.2m，拉力F=1.2N。拉力F所做的功 （5）[1]动滑轮的机械效率 [2]机械效率的大小和动滑轮的重力、提升物体的重力有关。动滑轮重力越大，额外功越大，机械效率越低；提升物体的重力越大，有用功在总功中所占的比例越大，机械效率越高。 （6）设计实验表格： 实验次数 钩码重力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 3 12．如图所示，“测滑轮组的机械效率”的实验数据如表： 实验次数 物重G（N） 物体上升高度h（m） 拉力F（N） 绳子自由端移动距离s（m） 机械效率 1 4 0.1 2.0 0.3 66.7% 2 5 0.1 0.3 69.4% 3 6 0.1 2.6 0.3 (1)实验时，应沿竖直向上的方向 拉动弹簧测力计。 (2)第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示为 N。 (3)第3次实验滑轮组的机械效率是 （保留一位小数）。 (4)如果用这个滑轮组提升7N的重物，则它的机械效率可能是______。 A．60% B．70% C．80% 【答案】(1)匀速 (2)2.4 (3)76.9% (4)C 【难度】0.65 【知识点】测量滑轮组的机械效率 【详解】（1）实验时，应沿竖直向上的方向匀速拉动弹簧测力计。因为只有匀速拉动时，弹簧测力计的示数才等于拉力的大小，这样才能准确测量拉力。 （2）第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示，测力计分度值为0.2N，示数为2.4N。 （3）第3次实验滑轮组的机械效率是 （4）由实验数据可知，用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高，所以，使用该滑轮组提升7N的重物，此时物重比第3次实验的物重还大，则此时滑轮组的机械效率大于76.9%，可能为80%，故选C。 13．（24-25八年级下·陕西咸阳·期末）在“探究不同滑轮的特点”实验中，如图所示，小明先用弹簧测力计测出物体的重力，然后用图乙装置做了两次实验，将实验数据填入表格序号1、2；接着用同一个滑轮按图丙装置进行两次实验，将实验数据填入表格序号3、4；最后用丁、戊所示装置（滑轮相同）各做了一次实验，将实验数据分别填入表格序号5、6。 实验序号 物体重 物体上升的高度 拉力 绳子自由端移动的距离 1 1.0 10.0 1.0 10.0 2 2.0 10.0 2.0 10.0 3 1.0 10.0 0.7 20.0 4 2.0 10.0 1.2 20.0 5 2.0 10.0 1.3 20.0 6 2.0 10.0 0.9 30.0 (1)分析上表序号1、2的数据及观察到的现象，可以得出结论∶使用定滑轮 （选填“能”或“不能”）省距离， （选填“可以”或“不能”）改变力的方向； (2)用图丙装置进行实验时，应沿 方向匀速拉动绳子自由端。分析上表序号3、4的数据发现，拉力的大小总比物体重力的一半要大，除摩擦因素外，还因为拉力要承担 的重力； (3)丁滑轮组中有2段绳子承担物重，戊滑轮组中有3段绳子承担物重，用图丁、戊所示滑轮组分别提升同一重物，则 滑轮组更省力一些。由表中数据可知，戊滑轮组的机械效率是 %；（结果精确到0.1%） (4)综合分析实验可知，使用滑轮组的好处是：既可以 ，又可以改变动力的方向；缺点是 。 【答案】(1) 不能 可以 (2) 竖直 动滑轮 (3) 戊 74.1 (4) 省力 费距离 【难度】0.65 【知识点】定滑轮的概念、实质及特点、动滑轮的概念、实质及特点、测量滑轮组的机械效率 【详解】（1）[1]图乙中为定滑轮，用图乙装置做了两次实验，将实验数据填入表格序号1、2；由第1、2次数据及实验现象知，钩码上升的高度与绳子自由端移动的距离相等，所以使用定滑轮不能省距离。 [2]图乙中，向下拉动绳子可向上提升钩码，所以使用定滑轮能改变力的方向。 （2）[1]图丙中，应沿竖直向上方向匀速拉动绳子自由端，在竖直方向拉动时，才能让动滑轮的动力臂是阻力臂的两倍。 [2]由第3、4次数据知，拉力的大小比钩码重力的一半大，因为在提升钩码的同时，也提升了动滑轮，动滑轮自身也有重力。 （3）[1]由可知，用图丁、戊所示滑轮组分别提升同一重物，承担物重的绳子股数越多，越省力，丁滑轮组中有2段绳子承担物重，戊滑轮组中有3段绳子承担物重，因此使用戊滑轮组更省力一些。 [2]戊滑轮组中有3段绳子承担物重，因，由表格数据可知，第6组数据中承担物重的绳子股数为 则第6组数据是使用戊滑轮组做实验得到的，因此戊滑轮组的机械效率是 （4）[1][2]用丁、戊所示装置（滑轮相同）各做了一次实验，实验数据为表格序号5、6。由第5、6组数据可知，使用滑轮组可以省力，但是费距离，由图丁和图戊可知，滑轮组还可以改变力的方向。因此使用滑轮组的好处是：既可以省力，又可以改变力的方向，缺点是费距离。 14．斜面是简单机械的一种，可用于克服竖直提升重物的困难。小红猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关，她利用图甲的装置进行实验，用弹簧测力计匀速拉动物块并记录数据如表： 实验次数 斜面倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度 机械效率 1 较缓 20 0.2 11 1 2 较陡 20 0.4 14 1 3 最陡 20 0.6 17 1 (1)表格的空白处应该填的数据是 ； (2)已知乙图B斜面对物体的支持力为5N，斜面长1m，物体沿斜面下滑到底端，支持力在这个过程中做功 J； (3)通过对比实验数据，可以得出的探究结论是：其他方面一定时，斜面倾斜程度越 ，机械效率越高。 【答案】(1)70.6% (2)0 (3)陡 【难度】0.85 【知识点】测量斜面的机械效率 【详解】（1）第3次实验中，利用斜面所做的有用功为 所做的总功为 则第3次实验的机械效率为 因此表格的空白处应该填的数据是70.6% （2）物体沿斜面下滑到底端，因支持力与移动的距离垂直，所以，支持力在这个过程中不做功，即做功0J。 （3）分析表格数据可知，其他方面一定时，第1次实验中，斜面倾斜程度较缓，机械效率为36.4%；第2次实验中，斜面倾斜程度较陡，机械效率为57.1%；第3次实验中，斜面倾斜程度最陡，机械效率为70.6%；可以得出的探究结论是：其他方面一定时，斜面倾斜程度越陡，机械效率越高。 15．（24-25八年级下·广东深圳·期末）小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验。 (1)实验前小明发现杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节； (2)如图乙所示，小红在A位置再增加2个钩码，为使杠杆再次水平平衡，应将B位置的钩码向右移动 格； (3)小红用图丙测量杠杆的机械效率，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F如图丙所示，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 ； (4)若小红只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则杠杆的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”），分析原因可知 。 【答案】(1) 平衡 右 (2)2 (3)66.7% (4) 变大 杠杆的机械效率不同是由于克服杠杆的重力所做的额外功不同引起的 【难度】0.65 【知识点】探究杠杆的平衡条件的实验装置和操作步骤、探究杠杆的平衡条件的实验结论和数据处理、测量杠杆的机械效率 【详解】（1）[1]杠杆处于静止状态或匀速转动状态都为杠杆的平衡状态，图甲中杠杆静止，因此杠杆处于平衡状态。 [2]图甲中杠杆左端下沉，说明左端重，因此应将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡。 （2）假设一个钩码重G，杠杆一格为L；根据杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂得出3G×2L=2G×nL 解得n=3。因此应将B位置的钩码向右移动2格。 （3）图丙中，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为F=0.5N 总功 有用功 （4）[1][2]由（3）中 杠杆的中点B上升的高度 所以杠杆的重力 只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，钩码上升相同的高度，有用功W有不变，仍为0.1J，由三角形相似数学知识可知重心B上升的距离 克服杠杆重力所做额外功 此时杠杆的机械效率 故机械效率变大；由此可知，杠杆的机械效率不同是由于克服杠杆的重力所做的额外功不同引起的。 16．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，实验装置如下图。 实验次数 1 2 3 钩码重 4 4 6 钩码上升高度 0.1 0.1 0.1 绳端拉力 1.8 1.4 2.4 绳端移动距离 0.3 0.5 0.3 机械效率 74.1% 57.1% (1)实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计，通过表中数据可分析出实验1是用 图做的实验，表中空白处应填的数据是 。 (2)实验1和实验2是为了研究滑轮组机械效率与 的关系。 (3)小鸣在实验中，测出动滑轮的重力G0，然后利用式子计算出机械效率，结果发现与用计算出的结果不同。小鸣的计算方法比用计算出的结果 （选填“偏大”、“相同”或“偏小”），原因是小鸣没有考虑 ，使所测量的额外功偏小。 【答案】(1) 匀速直线 甲 83.3% (2)动滑轮重 (3) 偏大 克服绳重及摩擦所做额外功 【难度】0.65 【知识点】测量滑轮组的机械效率、影响机械效率大小的因素 【详解】（1）[1]实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样才能保证弹簧测力计示数稳定，测量准确。 [2]由实验 1 中绳端移动距离s=0.3m，钩码上升高度h=0.1m，根据s=nh，可得 观察装置图，甲图中承担物重的绳子段数是3，所以实验 1 是用甲图做的实验。 [3]根据机械效率公式 实验3中 G=6N ， h=0.1m ， F=2.4N ， s=0.3m ，则 （2）实验 1 和实验 2 中，钩码重 G 相同，绳端移动距离 s 不同，即承担物重的绳子段数不同，动滑轮个数不同，所以是为了研究滑轮组机械效率与 动滑轮重的关系。 （3）[1][2]小鸣的计算方法比用计算出的结果偏大。原因是小鸣没有考虑绳重和摩擦，在实际情况中，绳重和摩擦会产生额外功，小鸣只考虑了动滑轮重力产生的额外功，使所测量的额外功偏小，根据 可知，额外功偏小，机械效率就会偏大。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 机械效率 目录 【学科素养】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 3 知识点1：有用功与额外功 3 知识点2：机械效率 3 知识点3：测量滑轮组的机械效率 4 【方法技巧】 6 方法技巧1 与滑轮组机械效率无关的因素 6 方法技巧2 用控制变量的思想比较机械效率大小 6 【巩固训练】 6 【学科素养】 1．科学观念：理解 有用功、额外功、总功 的定义，建立 “机械做功存在‘有用’与‘额外’区分” 的能量观念；掌握机械效率概念、公式，明确其物理意义（有用功在总功中的占比）； 2．科学思维：通过分析滑轮组、挖掘机的做功过程，区分有用功与额外功，推导 W总​=W有用​+W额外​，培养逻辑推理能力。解释 “机械效率为何小于 1”（因W额外​>0），突破 “比例关系” 的抽象思维障碍； 3．科学探究：设计并完成 “测量滑轮组机械效率” 的实验：明确实验原理（η的公式）、器材选择（滑轮组、弹簧测力计等）、操作要点（匀速拉动测力计）。处理实验数据，分析 物重、滑轮绕法 对机械效率的影响，提升实验探究与数据分析能力； 4．科学态度与责任：认识 “提高机械效率” 对节能、生产的重要性，联系生活（如起重机、水泵的效率差异），树立节约能源、规范操作的科学态度。 重点： 1．概念辨析：清晰界定有用功、额外功、总功的内涵及关系（W总​=W有用​+W额外​）； 2．机械效率核心：理解公式的物理意义，明确 “效率是比例，与‘省力’‘做功多少’无直接关联”； 3．实验落实：掌握滑轮组机械效率的 测量方法（步骤、数据记录） 与 实验结论分析（如物重对效率的影响） 难点： 1．情境化判断：在复杂情境中（如不同机械、不同任务），准确区分有用功与额外功（例：挖掘机 “挖泥” vs “克服自身重力、 摩擦”）； 2．概念误解突破：纠正 “省力的机械效率一定高”“做功多效率就高” 等错误认知，理解 效率是 “比例” 而非 “绝对值”。深入解释 “机械效率为何恒小于 1”（从能量损耗的本质分析，如摩擦、机械自重）。 3．实验操作细节：掌握 “匀速直线拉动弹簧测力计” 的操作逻辑（保证拉力等于动力，避免数据误差）。分析实验中 “绕法、物重” 对效率的影响，建立 “控制变量法” 的应用思维。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：有用功与额外功 1. 有用功：提升物体所做的功，是我们需要的、有价值的功，记作W有用。 2. 额外功：使用机械做功时，克服机械部件自身的重力和摩擦力等所做的功，是对人们无利用价值却不得不做的功，记作W额外。 3. 总功：动力对机械做的功叫做总功，记作W总。 在使用机械做功时，W总＝W有用＋W额外，W总＞ W有用。 在使用机械做功时，人们总是希望有用功越多、额外功(总功)越少越好，即有用功在总功中占的比例越大越好。 事例 目的 有用功 额外功 总功 1、用桶从井中提水 提水 G水h G桶h G水h+G桶h 2、水桶掉进井里 要把桶捞起来 捞桶 G桶h G水h G桶h+G水h水 3、用书包把书背上楼 背书 G书h (G包+G人)h G书h书+(G包+G人)h 深度理解 额外功产生的两种情况： (1) 提升重物时,克服机械自重、容器重力等做的功。 (2)克服机械构件之间的摩擦做的功。 【典例1】（24-25八年级下·云南昆明·期末）我们用水桶从井中汲水，那么对桶中的水做的功是 ；若水桶掉进了井中，打捞起水桶的过程中，对桶中的水做的功是 。（两空均选填“有用功”“额外功”或“总功”） 【变式1】如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别利用两个滑轮组将A、B两物体从地面匀速拉到相同高度，对物体做功情况如图乙所示，则琴琴操作的滑轮组对物体A做的有用功是 J，提升物体B时做的额外功是 J。 【变式2】（2025·江苏南京·三模）如图甲，用定滑轮将重物匀速提升50cm，滑轮重40N．整个过程中，有用功和额外功的大小如图乙，则物重为 ，克服绳重和摩擦所做的额外功为 J． 【变式3】如图所示，用弹簧测力计沿斜面匀速拉动木块至斜面顶端，木块的重力为G，弹簧测力计的示数为F，其他量已在图中标出。则在此过程中，力F做的总功是 ，有用功是 ，额外功是 。（均用所给字母表示） 知识点2：机械效率 1. 定义：在物理学中，把有用功W有用与总功W总之比，叫做机械效率，用η表示。 2. 公式：η＝W有用/W总×100%。 3. 特点：对于实际的机械，因额外功的存在，机械效率总小于100%。 概念辨析 机械效率和功率是两个完全不同的物理量，二者之间没有直接的联系，功率大的机械做功快，但机械效率不一定高；机械效率高的机械，性能好些，做功时的利用率较高，但功率不一定大。 【典例1】（24-25八年级下·山东临沂·期末）甲、乙两台电动起重机工作时的机械效率分别为70%和60%，这说明（　　） A．甲起重机更省力 B．甲起重机做功更多 C．乙起重机做功更慢 D．乙起重机工作时，有用功占总功比例小 【变式1】正确理解物理概念是学好物理的关键，关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功越快的机械，其功率一定越大 B．机械效率高的机械，所做的有用功一定多 C．机械效率高的机械，做功一定快 D．功率大的机械，所做的功一定多 【变式2】（24-25八年级下·山东淄博·期末）如图所示，小李沿斜面用的拉力，将重的物体匀速拉到高处，斜面长，高。则（　　） A．小李做的有用功是0.54J B．小李做的额外功是 C．物体沿斜面受到的摩擦力为 D．斜面的机械效率为75% 【变式3】工人用如图所示的滑轮组提升建筑材料A，将质量为120kg的建筑材料A以0.2m/s的速度匀速提升了5s，在这个过程中，拉力F为500N。（不计绳重与摩擦，g取10N/kg）求： (1)建筑材料的重力大小； (2)工人做的有用功； (3)滑轮组的机械效率。 知识点3：测量滑轮组的机械效率 实验目的：探究滑轮组机械效率与 物重、绕法 的关系。 实验器材：滑轮组、钩码、弹簧测力计、刻度尺、铁架台。 实验原理： 关键测量点：拉力 F：匀速拉动弹簧测力计时的示数（为什么要匀速？） 距离关系：绳子段数 n 决定 s=nh（如何确定 n？） 实验步骤： 1．组装滑轮组：尝试两种绕法（图 11-3-2 的 a 和 b）。 2．测量物理量： 钩码重力 G（弹簧测力计测静止钩码）； 拉力 F（匀速拉动钩码时，弹簧测力计示数）； 钩码上升高度 h、绳子自由端移动距离 s（刻度尺测量）。 3．计算：W有用=Gh，W总=Fs，η=(W有用/W总)×100%。 4．重复实验：改变钩码数量、换绕法，记录数据。 序号 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 有用功W有用/J 绳端的拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/ J 机械效率η 1 2 3 4 5. 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。 注意： 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 深度理解 只有匀速直线拉动弹簧测力计时对物体的拉力才等于物体重力，有用功才满足W有用＝Gh。 6. 提高滑轮组机械效率的方法 小结：提高滑轮组机械效率的方法：(1)减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；(2)增加提升物体的重力，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。 【典例1】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，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码重力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 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 方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计； (2)分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 （选填“甲”“乙”或“丙”）的装置完成的，它的机械效率 ； (3)比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是 （选填“正确”或“错误”）的； (4)通过比较1、2两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物体的重力 ，滑轮组的机械效率越高； (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重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 。 【变式1】（24-25八年级下·湖南湘潭·期末）选用图中所示一套装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如表： 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳子自由端移动距离s/cm 机械效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% 4 6.0 5 2.5 15 (1)实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码匀速直线上升，由记录的数据可知，该实验使用的是图 所示的实验装置； (2)第4次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 %； (3)分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）。 【变式2】小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如表：   物理量实验次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% (1)为了测量绳子自由端的拉力，A同学认为应该在测力计静止时读数，B同学认为应该在缓慢匀速提升钩码时读数，正确的是 （选填“A”或“B”）； (2)第1次实验测得的机械效率为 （结果保留整数）； (3)分析表中数据可知：第3次实验是用 （选填“a”、“b”或“c”）装置图进行的实验： (4)分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组， 可以提高滑轮组的机械效率，分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）； (5)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是______。 A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加快物体提升的速度 【变式3】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。实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 N；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 （计算结果精确到0.1%）；将三个相同的钩码仍悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2 （选填“＜”“＝”或“＞”）η1。 【方法技巧】 方法技巧1 与滑轮组机械效率无关的因素 由η＝W有用/W总×100% ＝G物h/Fnh×100%＝G物/nF×100%可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。 由此可见没有刻度尺测量距离时，可根据绕绳股数计算滑轮组机械效率。 方法技巧2 用控制变量的思想比较机械效率大小 不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率： 因物体的重力G越大，G动/G越小，1/（1＋G动/G）越大，所以GA＞GB时，η甲＞η乙 【巩固训练】 1．用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A，使物体A在4s内匀速前进了4m。则物体A克服摩擦力所做的功是 ，拉力F所做的功是 。（均选填“有用功”“额外功”或“总功”） 2．（2025·山东滨州·二模）沿着4m长的斜面把重180N的物体推到1.5m高处，推力是100N，则总功是 J，有用功是 J，额外功是 J，物体与斜面间的摩擦力是 N．该斜面的机械效率为 。 3．如图所示，用始终竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重的物体缓慢升高，拉力大小为，拉力移动的距离为。将物体从该位置拉到水平位置时，杠杆的机械效率为 。若将物体移到B点，用同样大小的力把物体提升到相同的高度，机械效率 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 4．如图，某建筑工地上，工人利用电动机和滑轮组来搬运物体。某次搬运过程中，将480N的物体以0.2m/s的速度匀速提起了5m，绳子自由端的拉力为200N（不计摩擦和绳重）。求： (1)该滑轮组做的有用功； (2)拉力的功率； (3)若该滑轮组的机械效率为75%时，所提升物体的重力。 5．如图所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和轴摩擦不计。在拉力作用下，物体上升了4m。求： (1)此过程中所做的有用功； (2)动滑轮的机械效率。 6．（24-25八年级下·北京通州·期末）小强用如图所示滑轮组向楼上搬重物A。他在绳子自由端用200N竖直向下的力，将重为360N的物体A在10s内匀速提升了2m。求： (1)拉力的功率； (2)拉力所做的额外功； (3)匀速提升物体时的机械效率。 7．（24-25八年级下·广西钦州·期末）关于机械效率，下列说法正确的是（　　） A．机械效率可以大于100% B．额外功占比越少，机械效率越高 C．功率大的机械效率一定高 D．机械效率与做功快慢有关 8．（24-25八年级下·广东惠州·期末）关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功快的机械，功率一定大，机械效率也一定高 B．使用省力杠杆可以省功 C．额外功在总功中所占比例越小的机械，其机械效率越高 D．功率大的机械，做功一定多 9．（2025·安徽六安·一模）小刚用如图所示的均匀杠杆将重为的物块匀速提升。经测量，，小刚所用拉力，且方向始终竖直向上，小刚所用杠杆的机械效率是 。 10．（24-25八年级下·陕西咸阳·期末）工人师傅要将质量80kg的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的长板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用300N的拉力在20s内将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示，求：（取） (1)若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 ；（选填“变大”“变小”或“不变”） (2)工人做功的功率； (3)斜面的机械效率； (4)物体和斜面之间的摩擦力。 11．图甲是小延测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到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，在此过程中，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。（g取10N/kg） (1)弹簧测力计应在 时读数； (2)弹簧测力计示数为 N； (3)钩码上升 m，有用功 J； (4)拉力F所做的功为 J； (5)此实验中动滑轮的机械效率约为 ；机械效率的大小和 有关？ (6)设计实验表格 12．如图所示，“测滑轮组的机械效率”的实验数据如表： 实验次数 物重G（N） 物体上升高度h（m） 拉力F（N） 绳子自由端移动距离s（m） 机械效率 1 4 0.1 2.0 0.3 66.7% 2 5 0.1 0.3 69.4% 3 6 0.1 2.6 0.3 (1)实验时，应沿竖直向上的方向 拉动弹簧测力计。 (2)第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示为 N。 (3)第3次实验滑轮组的机械效率是 （保留一位小数）。 (4)如果用这个滑轮组提升7N的重物，则它的机械效率可能是______。 A．60% B．70% C．80% 13．（24-25八年级下·陕西咸阳·期末）在“探究不同滑轮的特点”实验中，如图所示，小明先用弹簧测力计测出物体的重力，然后用图乙装置做了两次实验，将实验数据填入表格序号1、2；接着用同一个滑轮按图丙装置进行两次实验，将实验数据填入表格序号3、4；最后用丁、戊所示装置（滑轮相同）各做了一次实验，将实验数据分别填入表格序号5、6。 实验序号 物体重 物体上升的高度 拉力 绳子自由端移动的距离 1 1.0 10.0 1.0 10.0 2 2.0 10.0 2.0 10.0 3 1.0 10.0 0.7 20.0 4 2.0 10.0 1.2 20.0 5 2.0 10.0 1.3 20.0 6 2.0 10.0 0.9 30.0 (1)分析上表序号1、2的数据及观察到的现象，可以得出结论∶使用定滑轮 （选填“能”或“不能”）省距离， （选填“可以”或“不能”）改变力的方向； (2)用图丙装置进行实验时，应沿 方向匀速拉动绳子自由端。分析上表序号3、4的数据发现，拉力的大小总比物体重力的一半要大，除摩擦因素外，还因为拉力要承担 的重力； (3)丁滑轮组中有2段绳子承担物重，戊滑轮组中有3段绳子承担物重，用图丁、戊所示滑轮组分别提升同一重物，则 滑轮组更省力一些。由表中数据可知，戊滑轮组的机械效率是 %；（结果精确到0.1%） (4)综合分析实验可知，使用滑轮组的好处是：既可以 ，又可以改变动力的方向；缺点是 。 14．斜面是简单机械的一种，可用于克服竖直提升重物的困难。小红猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关，她利用图甲的装置进行实验，用弹簧测力计匀速拉动物块并记录数据如表： 实验次数 斜面倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度 机械效率 1 较缓 20 0.2 11 1 2 较陡 20 0.4 14 1 3 最陡 20 0.6 17 1 (1)表格的空白处应该填的数据是 ； (2)已知乙图B斜面对物体的支持力为5N，斜面长1m，物体沿斜面下滑到底端，支持力在这个过程中做功 J； (3)通过对比实验数据，可以得出的探究结论是：其他方面一定时，斜面倾斜程度越 ，机械效率越高。 15．（24-25八年级下·广东深圳·期末）小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验。 (1)实验前小明发现杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节； (2)如图乙所示，小红在A位置再增加2个钩码，为使杠杆再次水平平衡，应将B位置的钩码向右移动 格； (3)小红用图丙测量杠杆的机械效率，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F如图丙所示，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 ； (4)若小红只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则杠杆的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”），分析原因可知 。 16．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，实验装置如下图。 实验次数 1 2 3 钩码重 4 4 6 钩码上升高度 0.1 0.1 0.1 绳端拉力 1.8 1.4 2.4 绳端移动距离 0.3 0.5 0.3 机械效率 74.1% 57.1% (1)实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计，通过表中数据可分析出实验1是用 图做的实验，表中空白处应填的数据是 。 (2)实验1和实验2是为了研究滑轮组机械效率与 的关系。 (3)小鸣在实验中，测出动滑轮的重力G0，然后利用式子计算出机械效率，结果发现与用计算出的结果不同。小鸣的计算方法比用计算出的结果 （选填“偏大”、“相同”或“偏小”），原因是小鸣没有考虑 ，使所测量的额外功偏小。 学科网（北京）股份有限公司 $