2026年中考物理一轮复习课件（广东）第17讲机械效率

第17讲　机械效率 课标导航 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 考情 导航 年份 2025年 2024年 2023年 题型(分值) — — — 考点 — — — 1. 有用功：为完成某项任务而必须做的功，用符号W有用表示。 2. 额外功：对人们无利用价值但又不得不做的功，用符号W额外表示。 3. 总功：有用功与额外功之 ，即W总＝W有用＋W额外。 和　 考点1　有用功、额外功和总功 1. 定义： 跟 的比值。常用百分数表示，用符 号 表示。 2. 符号是η，其表达式为 ⁠。 3. 使用任何机械都不可避免要做额外功，因此W有用 W总。机械 效率总是 1。(均选填“大于”“小于”或“等于”) 有用功　 总功　 η　 η＝×100％　 小于　 小于　 考点2　机械效率 4. 常见的简单机械的机械效率 机械种类 滑轮组 斜面 杠杆 示意图 机械种类 滑轮组 斜面 杠杆 有用功W有用 Gh fs物 Gh Gh 总功W总 Fs(s＝nh) Fs(s＝ns物) Fs1 Fs2 机械效率η ＝＝ (不计绳重摩擦) ＝ ＝ 注意　其中G为物体的重力，f为接触面对物体的摩擦力，h为物体上升的 高度，s物为物体水平方向移动的距离，F为绳子自由端的拉力，s为绳子 自由端移动的距离，s1为物体沿斜面移动的距离，s2为杠杆动力端上升高 度，n为吊着动滑轮的绳子段数。 5. 提高机械效率的方法 (1)改进结构，使机械更合理、更轻巧(减小机械 )。 (2)使用时要经常保养，定时加润滑油( 机械间的摩擦)。 (3)同一机械， 载重。 注意　机械效率是反映机械性能好坏的物理量，其高低与机械是否省力 无关。 自重　 减小　 增大　 1. (YH九上习题改编)一个人利用如图所示的滑轮组提起一个重2 400 N的 重物，所用的拉力是500 N，绳子自由端被拉下4 m。下列说法正确的是 (　B　) A. 总功是9 600 J，机械效率是21％ B. 有用功是1 200 J，机械效率是60％ C. 有用功是2 400 J，机械效率是83％ D. 总功是2 000 J，机械效率是50％ 第1题图 B 2. (YH九上习题改编)如图是我国古代劳动者利用简易机械将巨木抬起施 工的情景。若这些劳动者竖直向下施力2 000 N，将横杆一端压下50cm， 使420 kg巨木的重心上升10 cm，则该简易机械的机械效率为 ⁠ 。 (g取10 N/kg) 第2题图 42％ 重难点1　有用功、额外功、总功和机械效率 【例1】在测量滑轮组机械效率的实验中，装置如图所示，欲使滑轮组的 机械效率提高，下列措施中可行的是(　A　) 【例1】图 A. 转轴加润滑油 B. 增加提升高度 C. 增大提升速度 D. 减小物体的质量 A 【例2】用如图所示的动滑轮，先后将两个不同重物在相同时间内匀速提 升相同高度，两次做功的情况如图所示。第一次的额外功为900 J，不计 绳重和摩擦，则(　D　) 【例2】图 D A. 第二次提升重物时机械效率较高 B. 第二次提升重物时的额外功较大 C. 先后两次提升重物的重力之比为7∶9 D. 先后两次提升重物的总功率之比为6∶5 【例3】(2025·河南)如图，某工人利用滑轮在时间t内，将重为G的物料匀 速提升了h的高度，工人对绳子竖直向上的拉力大小为F，不计绳重及滑 轮的摩擦。下列说法正确的是(　C　) 【例3】图 C A. 该工人使用的是定滑轮 B. 提升物料做的有用功为2Gh C. 拉力做功的功率为 D. 该滑轮的机械效率为 重难点2　简单机械的相关计算 【例4】如图所示为“测滑轮组机械效率”的实验。在弹簧测力计拉力作 用下，重6 N的物体2 s内匀速上升0.1 m，弹簧测力计示数如图所示(不计 绳重与摩擦)。下列说法错误的是(　C　) 【例4】图 C A. 弹簧测力计的拉力是2.4 N B. 物体上升的速度为 0.05 m/s C. 弹簧测力计拉力的功率为0.12 W D. 滑轮组的机械效率约为83.3％ 【例5】如图所示，用滑轮组帮助汽车脱困，滑轮B的作用是 ⁠ ；汽车被水平匀速拉动1.2 m，用时4 s，作用在绳子自由端的拉 力F为1 000 N，汽车受到的摩擦力f为1 600 N，则此过程中拉力F做功的 功率为 W，滑轮组的机械效率为 ⁠。 【例5】图 改变拉力 的方向　 600　 80％　 【例6】中国龙门吊技术全球领先，其中宏海号龙门吊在航母组装过程中 起到重要作用，如图为其工作原理的简化示意图。在福建舰组装过程 中，某次工作时，主起升电机输出功率为1 000 kW，将一个质量为800 t 的航母组件以0.1 m/s的速度竖直提升了10 m。该过程用时 s，滑 轮组做的有用功是 J，机械效率是 ⁠。 100　 8×107　 80％　 【例6】图 【例7】为了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”)。若将重600 N的小车沿8 m长的斜面推至 2 m高的入口处，沿斜面所用的推力为200 N，在此过程中斜面的机械效率 为 ⁠。 【例7】图 省力　 75％　 【例8】(2024·呼和浩特)杠杆是一种让人类突破自身力量极限的简单机 械。如图所示，OA长20 cm，OB长120 cm，张宇同学竖直下压B端，重 物被竖直匀速顶起10 cm，已知重物质量为270 kg，(g取10 N/kg)求： 【例8】图 (1)若不计杆重和摩擦，上述过程在B端施加多大的力； 解：(1)重物的重力G＝mg＝270 kg×10 N/kg＝ 2700 N 由杠杆平衡条件可得GlOA＝FlOB，则 F＝＝＝450 N 答：(1)B端施加的力为450 N。 (2)若实际使用600 N的力，则这个过程的机械效率。 解：(2)B段下降的高度hB＝·h重＝ ×10 cm＝60 cm 这个过程的机械效率η＝×100％＝ ×100％＝75％ 答：(2)这个过程的机械效率为75％。 【例8】(2024·呼和浩特)杠杆是一种让人类突破自身力量极限的简单机 械。如图所示，OA长20 cm，OB长120 cm，张宇同学竖直下压B端，重 物被竖直匀速顶起10 cm，已知重物质量为270 kg，(g取10 N/kg)求： 【例8】图 【例9】如图所示，斜面长s＝8 m，高h＝3 m。用平行于斜面F＝50 N的 拉力，将重力为G＝100 N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝ 10 s。求： 【例9】图 (1)有用功W有； 解：(1)物体克服重力所做的有用功 W有用＝Gh＝100 N×3 m＝300 J 答：(1)有用功W有用为300 J。 解：(1)物体克服重力所做的有用功 W有用＝Gh＝100 N×3 m＝300 J 答：(1)有用功W有用为300 J。 (2)拉力做功的功率P； 解：(2)拉力做的总功W总＝Fs＝50 N×8 m＝400 J 拉力做功的功率P＝＝＝40 W 答：(2)拉力做功的功率为40 W。 解：(2)拉力做的总功W总＝Fs＝50 N×8 m＝400 J 拉力做功的功率P＝＝＝40 W 答：(2)拉力做功的功率为40 W。 【例9】如图所示，斜面长s＝8 m，高h＝3 m。用平行于斜面F＝50 N的 拉力，将重力为G＝100 N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝ 10 s。求： 【例9】图 (3)物体受到的摩擦力f； 解：(3)物体克服摩擦力做的额外功 W额外＝W总－W有用＝400 J－300 J＝100 J 物体受到的摩擦力f＝＝＝12.5 N 答：(3)物体受到的摩擦力为12.5 N。 解：(3)物体克服摩擦力做的额外功 W额外＝W总－W有用＝400 J－300 J＝100 J 物体受到的摩擦力f＝＝＝12.5 N 答：(3)物体受到的摩擦力为12.5 N。 【例9】图 【例9】如图所示，斜面长s＝8 m，高h＝3 m。用平行于斜面F＝50 N的 拉力，将重力为G＝100 N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝ 10 s。求： (4)该斜面的机械效率η。＝75％ 解：(4)该斜面的机械效率η＝×100％＝×100％＝75％ 答：(4)该斜面的机械效率η为75％。 【例9】如图所示，斜面长s＝8 m，高h＝3 m。用平行于斜面F＝50 N的 拉力，将重力为G＝100 N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝ 10 s。求： 【例9】图 实验　测量滑轮组的机械效率 【例】某实验小组在测滑轮组的机械效率时，实验装置如图。 (1)实验原理： ⁠。 (2)为测量滑轮组的机械效率，需要用到的测量工具有 和 ⁠ ⁠。 (3)实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计，由图1可知拉力大小 为 N。 η＝×100％　 刻度尺　 弹 簧测力计　 匀速　 2.4　 (4)下面是某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下 表所示，第1、2、3次实验装置分别如图2中的甲、乙、丙所示。 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 有用功 W有用/J 测力计 拉力F/N 测力计移 动距离s/m 总功W总/J 机械 效率η 1 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 74.1％ 2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.3％ 3 4 0.1 1.1 0.5 0.55 ①比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的 钩码越重，滑轮组的机械效率越 。假设绳子不会断，如果继续增 加钩码数量，该滑轮组的机械效率 (选填“能”或“不能”)达到 100％。 高　 不能　 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 有用功 W有用/J 测力计 拉力F/N 测力计移 动距离s/m 总功W总/J 机械 效率η 1 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 74.1％ 2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.3％ 3 4 0.1 1.1 0.5 0.55 ②第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮重力增大，对动滑轮 所做的额外功 (选填“增大”或“减小”)，比较第2次实验和第3 次实验，可得结论：滑轮组的机械效率与动滑轮的 大小有关。 ③第3次实验的机械效率η＝ 。(结果保留到0.1％) 增大　 自重　 72.7％　 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 有用功 W有用/J 测力计 拉力F/N 测力计移 动距离s/m 总功W总/J 机械 效率η 1 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 74.1％ 2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.3％ 3 4 0.1 1.1 0.5 0.55 (5)如果在钩码静止时读出测力计拉力F的大小，则测得的拉力F ⁠ (选填“偏大”或“偏小”)，机械效率 (选填“偏大”或 “偏小”)。是因为没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。 (6)若实验时弹簧测力计没有沿竖直方向拉动，则测出的机械效率 ⁠ (选填“变大”“变小”或“不变”)。 (7)若实验时弹簧测力计加速沿竖直方向拉动，则测出的机械效率 ⁠ (选填“变大”“变小”或“不变”)。 偏小 偏大　 摩擦力　 变小 变小 易错点　机械效率和功率的区别 【例1】关于功、功率和机械效率，下列说法中正确的是(　C　) A. 物体受力且运动时，力对物体就做了功 B. 功率大的机器做功一定多 C. 功率大的机器做功就快 D. 做功快的机器其机械效率一定高 C 【例2】关于功率、机械效率，下列说法正确的是(　D　) A. 做功越多的机械，其功率就越大 B. 越省力的机械，其功率就越小 C. 做功越慢的机械，其机械效率就越低 D. 有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高 D 考点1　有用功、额外功和总功 1. 如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体 拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功 是 J，对物体B做的额外功是 J。 第1题图 2　 0.5　 2. 如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械 效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6 N的物体沿斜面向上 匀速拉动0.6 m，物体上升的高度为0.3 m，弹簧测力计的示数为4 N。求 此过程中拉力： (1)做的有用功； 解：(1)克服物体重力做的有用功 W有用＝Gh＝6 N×0.3 m＝1.8 J 答：(1)做的有用功为1.8 J。 第2题图 (2)做的额外功。 第2题图 解：(2)弹簧测力计的示数大小即为拉力大小， 故拉力做的总功 W总＝Fs＝4 N×0.6 m＝2.4 J 装置做的额外功 W额外＝W总－W有用＝2.4 J－1.8 J＝0.6 J 答：(2)做的额外功为0.6 J。 2. 如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械 效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6 N的物体沿斜面向上 匀速拉动0.6 m，物体上升的高度为0.3 m，弹簧测力计的示数为4 N。求 此过程中拉力： 考点2　机械效率 3. (2024·内蒙古)如图所示，固定的斜面长s＝2 m，高h＝0.5 m，沿斜面 向上用50 N的拉力在4 s内把一个重60 N的物体从斜面底端匀速拉到顶 端，这一过程中(　C　) A. 对物体做的有用功为120 J B. 物体受的摩擦力为50 N C. 拉力做功的功率为25 W D. 斜面的机械效率为70％ 第3题图 C 4. 如图所示，某同学利用动滑轮将质量为9 kg的物体竖直向上匀速提升1 m，用时4 s，所做额外功为10 J。下列选项中正确的是(　C　) A. 动滑轮重为10 N B. 拉力F做功的功率为22.5 W C. 动滑轮的机械效率为90％ D. 绳子自由端上升的速度为1 m/s 第4题图 C 5. (2025·达州)“奇思妙想”小组的同学在劳动实践基地，用如图所示的 机械将400 N的物体匀速提升12 m，用时1 min。已知G动＝100 N，G人＝ 600 N，人与地面接触总面积为3.5×10－2 m2。(空气阻力、摩擦力及绳重 不计)该过程中下列说法正确的是(　C　) A. 人拉力的功率为80 W B. 物体上升速度为0.4 m/s C. 人对地面压强为10 000 Pa D. 该滑轮组机械效率为66.7％ 第5题图 C 6. (2025·广元)用如图所示的滑轮组将重450 N的物体M沿水平地面匀速拉 动1 m，绳子末端拉力F大小为40 N，物体M所受摩擦力大小是物重的。 则下列说法错误的是(　C　) A. 物体所受摩擦力方向水平向左 B. 绳子末端移动的距离为3 m C. 该滑轮组的机械效率为70％ D. 在绳子与滑轮间加润滑油可提高滑轮组的机械效率 第6题图 C 7. (2025·大庆)如图所示，用滑轮组将汽车沿水平方向匀速拉动，20 s汽 车移动了5 m。已知绳端拉力F为900 N，汽车受到的阻力为1 500 N，不 计绳重和摩擦，下列说法正确的是(　B　) A. 绳端移动的距离为15 m B. 此滑轮组的机械效率约为83.3％ C. 汽车受到的拉力为1 800 N D. 绳端拉力F的功率为750 W 第7题图 B 8. (2024·广州)如图所示，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊 车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1 s内，将重为9×103 N的建 筑材料沿竖直方向匀速提升1 m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力 F为5×103 N。 第8题图 (1)支腿做成“ ”形而非“ ”形的作用是 ⁠。 增大受力面积，减小压强 (2)求钢丝绳自由端的移动速度。 解：(2)在1 s内，竖直方向匀速提升1 m， 由图可知有三段绳子承担物重， 钢丝绳自由端的移动速度v＝＝＝3 m/s 8. (2024·广州)如图所示，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊 车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1 s内，将重为9×103 N的建 筑材料沿竖直方向匀速提升1 m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力 F为5×103 N。 钢丝绳自由端的移动距离s＝3h＝3×1 m＝3 m， 第8题图 答：(2)钢绳自由端的移动速度为3 m/s。 (3)求拉力F的功率和滑轮组的机械效率。 8. (2024·广州)如图所示，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1 s内，将重为9×103 N的建筑材料沿竖直方向匀速提升1 m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为5×103 N。 解：(3)①钢丝绳自由端移动的速度v＝3 m/s，拉力做功的功率 P＝Fv＝5×103 N×3 m/s＝1.5×104 W ②滑轮组的机械效率 η＝＝＝＝0.6＝60％ 答：(3)拉力F的功率为1.5×104 W， 滑轮组的机械效率为60％。 第8题图 9. 阅读短文，回答问题。 材料一：《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性 著作。其中关于一种叫“筒车”的古代农业机械这样记载道：“凡河滨 有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于机 内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”图甲为文中记载的筒车，图乙 为筒车的简化示意图。 第9题图 材料二：现代灌溉系统具有定时、循环灌溉功能，结合土壤检测系统和 气象监控站，可实现设施农业和大田农业自动灌溉需求，高效又节省人 力资源。使用水泵灌溉梯田时，如图丙，水泵依靠电机运转抽水浇灌秧 苗，利用电机做功是为了对水产生稳定的压力，可以将水以一定速度推 到高处。某水泵出水管横截面积为1.2×10－2 m2，出水速度恒定为2m/s，灌溉不同高度所需的水压和电机效率如表所示。 第9题图 灌溉高度h/m 所需压强p/(×106 Pa) 电机效率η 8 0.25 62.5％ 40 0.55 85％ 50 0.65 80％ (1)材料一中，筒车工作时是把 能转化为重力势能； (2)取水筒的容积越大，筒车旋转一周提升的水就越多，那么对进入接水 槽的水所做的功越 ，当水流变湍急后，筒车提升水的功率会 变 ⁠。 动　 多　 大　 第9题图 (3)若接水槽离取水处高4 m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可 取水4 kg，筒车旋转一周所用时间为60 s，水流冲击筒车的总功率为40W，水流做的总功为 J，筒车旋转一周取水的机械效率为 ⁠ (接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10 N/kg)。 2 400　 80％ 第9题图 (4)材料二中，分析表中信息可知，灌溉高度为 m时，电机效率最 高。若用水泵灌溉50 m高的田地，需要电机提供的压力为 N，此时电机的总功率为 W。 40　 7.8×103　 1.95×104　 第9题图 灌溉高度h/m 所需压强p/(×106 Pa) 电机效率η 8 0.25 62.5％ 40 0.55 85％ 50 0.65 80％ $