第1部分 第12讲 第2课时 机械效率-【中考快车道】2026年中考物理总复习学生用书Word

第2课时　机械效率 知识点　机械效率 1．有用功和额外功 (1)有用功：无论是否使用机械，必须要做的功，用W有用表示。 (2)额外功：使用机械时，是人们不需要的但又不得不做的功，用W额表示。 (3)总功：有用功和额外功________，用W总表示，即W总＝________。 2．机械效率 (1)定义：有用功跟总功的________叫做机械效率，用字母η表示。 (2)公式：________。 关键点拨：(1)区分有用功与额外功的关键：为了目的而做的功——有用功(例：①用桶将水从水井中提上来，对水做的是有用功，而对桶做的是额外功；②若是捞出掉入水井中的水桶，则对桶做的是有用功，而对桶带出来的水所做的功是额外功)。 (2)使用任何机械都要做额外功，总有W有用<W总，则机械效率总小于1。 (3)机械效率与功率的辨析：①功率——做功的快慢；②机械效率——有用功在总功中占比大小。因此，机械效率与功率是两个不同的物理量，它们之间没有必然联系。 重难点1　机械效率的测量 【典例1】　(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，测得的实验数据如下表所示。 实验 次数 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________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__________的装置完成的，它的机械效率η＝__________。 (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__________(填实验序号)两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。 (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________。 [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【变式1】　小华对“探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？”提出以下的猜想： A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关。 B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。 他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验，记录的实验数据如下表： 实验 次数 物重 G/N 斜面高 h/m 斜面长 s/m 沿斜面 拉力F/N 机械 效率 1 5 0.3 1.25 2.0 2 8 0.3 1.25 60% 3 8 0.4 1.25 3.8 67% (1)第1次实验中，斜面的机械效率为______，第2次实验中，沿斜面的拉力为________N，通过对比实验1、2数据，可验证小华的猜想________(填写字母)。 (2)实验时要使斜面高变大，应该把木板下面的木块向________移动(选填“左”或“右”)；通过对比实验________数据，可知斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关。 重难点2　机械效率的计算 【典例2】　(2021·枣庄)如图所示，工人师傅用150 N的拉力，使重为1 000 N的物体以0.2 m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍。不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求： (1)工人师傅拉力的功率； (2)动滑轮的重力； (3)若物重增大到2 000 N，则滑轮组的机械效率是多少？ [听课记录]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【变式2】　(2023·聊城)如图所示，是为了搬运建筑材料而使用的简单机械。此滑轮组在1 min内将一批建材匀速提升了12 m，此过程中滑轮组的机械效率是75%，钢丝绳拉力F所做的功是7.2×104 J。则这批建材所受的重力是________N，拉力F的功率是________W。 【变式3】　(2024·枣庄三模)如图所示，工人用滑轮组将重为200 N的货物10 s内匀速提升6 m，拉力为150 N。忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是(　　) A．该滑轮组的动滑轮重为100 N B．该滑轮组的机械效率为80% C．绳子自由端移动的速度是1.8 m/s D．拉力做功的功率是90 W 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2课时　机械效率 过教材 串知识 夯基础 知识点 1．(3)总和　W有用＋W额　2．(1)比值　　(2)η＝ 研重难 学方法 提能力 典例1　解析：(1)实验时，需要读出测力计的示数，所以需要匀速缓慢的拉动测力计，以方便读数。 (2)由题表中数据可得，钩码移动的距离为0.1 m时，绳子端移动的距离为0.4 m，则绳子的股数为n＝＝4，即动滑轮上有4股绳，所以题图丙符合题意。由题表中数据可得，有用功为W有＝G3h3＝4 N×0.1 m＝0.4 J；总功为W总＝F3S3＝1.25 N×0.4 m＝0.5 J；机械效率为η＝＝＝80%。 (3)对比2、4的数据发现，其他条件不变，只改变重物提升的高度，机械效率是不变的，所以猜想Ⅰ是错误的。 (4)要想得到同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高的结论，需要保证滑轮组不变，重物提升的高度也不变，只改变重物的重力，所以题表中1、2号实验符合条件。 (5)对比2、3次实验可以发现，重物的重力不变，提升的高度也不变，但滑轮组中动滑轮的个数增多了，且动滑轮个数越多，机械效率越低，所以可得结论：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。 答案：(1)匀速　(2)丙　80%　(3)错误　(4)1、2　(5)越低 变式1　(1)60%　3.2　A　(2)左　2、3 典例2　解析：(1)由题图可知，有两段绳子拉着动滑轮，则绳子的自由端移动的速度为v＝2×0.2 m/s＝0.4 m/s；拉力的功率为P＝＝＝Fv＝150 N×0.4 m/s＝60 W。 (2)物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍，则物体受到的摩擦力为f＝0.2G＝0.2×1 000 N＝200 N；物体在水平面上做匀速直线运动，受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，则拉动物体的力F′＝f＝200 N；不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦，根据F＝(F′＋G动)可知，动滑轮的重力为G动＝2F－F′＝2×150 N－200 N＝100 N。 (3)若物重增大到2 000 N，则水平方向上拉动物体的力为F大＝0.2G′＝0.2×2 000 N＝400 N；设物体在水平方向上移动的距离为l，则动滑轮上升的高度为l，滑轮组的机械效率为η＝＝＝＝＝80%。 答案：(1)60 W　(2)100 N　(3)80% 变式2　解析：拉力F做的总功W总＝7.2×104 J，滑轮组的机械效率是75%，由η＝可得拉力做的有用功W有用＝η×W总＝75%×7.2×104 J＝5.4×104 J，由W有＝Gh可得这批建材所受的重力G＝＝＝4 500 N；做功时间t＝1 min＝60 s，拉力F的功率P＝＝＝1 200 W。 答案：4 500　1 200 变式3　A 微专题3　功、功率、机械效率计算 典例1　C　[滑轮组由3段绳子承担物重，即n＝3，A错误；物体上升的速度是0.5 m/s，则绳子自由端移动的速度为v绳＝nv物＝3×0.5 m/s＝1.5 m/s，故拉力F的功率为P＝＝＝Fv绳＝80 N×1.5 m/s＝120 W，B错误；该滑轮组的机械效率为η＝＝＝＝＝×100%≈83.3%，C正确；若增加所提升的物重，动滑轮重不变，不计绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率将变大，故D错误。] 变式1　A 典例2　解析：由题图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝ns物＝2×5 m＝10 m，拉力做的总功W总＝Fs＝20 N×10 m＝200 J；滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝×100%＝75%。 答案：200　75% 变式2　D　[物体移动的距离s物＝v物t＝0.1 m/s×10 s＝1 m，由题图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝ns物＝2×1 m＝2 m，A错误；拉力做的有用功W有＝fs物＝150 N×1 m＝150 J，B错误；拉力做的总功W总＝＝＝250 J，拉力做的额外功W额＝W总－W有＝250 J－150 J＝100 J，C错误；拉力做功的功率P＝＝＝25 W，D正确。] 典例3　解析：(1)物体M上升后，还未露出水面时，物体排开液体体积等于物体体积，V排＝V＝a3＝1 m3 物体受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1 m3＝1.0×104 N。 (2)物体M上表面在水面下0.2 m时，它的下表面深度h＝1 m＋0.2 m＝1.2 m 下表面受到水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.2 m＝1.2×104 Pa 下表面受到的水的压力F＝pS＝1.2×104Pa×(1 m)2＝1.2×104 N。 (3)物体重力G＝ρgV＝2.8×103 kg/m3×10 N/kg×1 m3＝2.8×104 N 由题图可知动滑轮上3股绳，所以n＝3 滑轮组的机械效率η＝×100%＝＝＝＝80%。 答案：(1)1.0×104 N　(2)1.2×104 N　(3)80% 变式3　(1)100 N　(2)75%　(3)250 N　1.2×104 Pa 学科网（北京）股份有限公司 $