11.3 机械效率 讲义-2025-2026学年沪科版物理八年级全一册

本讲义聚焦“机械效率”核心知识点，系统梳理有用功、额外功、总功的概念及计算，通过滑轮组、斜面的实验探究影响机械效率的因素，构建从功的原理到实际应用的知识脉络，提供课前预习填空、实验步骤指导、例题解析等学习支架。 该资料以科学探究为主线，设计滑轮组机械效率对比实验与斜面效率分析，培养学生模型建构与科学论证能力。融入脑机接口机械臂、古典桔槔等跨学科案例，渗透科学态度与社会责任，课中助力教师实验教学，课后通过分层检测与知识清单帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

2025-2026学年沪科版八年级物理《第十一章简单机械第三节机械效率》讲义 ( 一．学习 目标 1.理解有用功、额外功和总功的概念，能区分三种功的实际实例。 2.掌握机械效率的定义、计算公式，知道机械效率的物理意义及取值范围。 3.能通过实验探究影响滑轮组、斜面等简单机械效率的因素，学会测算机械效率。 4.了解提高机械效率的实际方法，认识机械效率在生产生活中的应用价值。 5.能运用机械效率相关知识解决实际问题，提升理论联系实际的能力。 ) ( 二．重点难点 （一）重点 1.有用功、额外功、总功的概念辨析及计算。 2.机械效率的定义、公式及测算方法。 3.实验探究影响简单机械效率的因素。 （二）难点 1.额外功的产生原因及分析。 2.结合滑轮组、斜面等机械，综合运用功和机械效率公式解决实际问题。 3.理解 “ 机械效率永远小于1 ” 的物理本质。 ) 三．课前预习 1.我们把对人们有用的功叫做______，用符号______表示；并非我们需要但又不得不做的功叫做______，用符号______表示；总功等于______与______之和，用符号______表示，计算公式为______。 2.机械效率是______与______的比值，用符号______表示，计算公式为______或______（百分数形式）。 3.由于额外功的存在，总功总是______有用功，因此机械效率总是______1（选填“大于”“小于”或“等于”），其取值范围是______。 4.用滑轮组提升物体时，有用功是克服______做的功，额外功主要来自______和______；用斜面推物体时，有用功是克服______做的功，额外功主要来自______。 5.提高机械效率的方法有：减小______、增大______、改进机械结构等（写出两点即可）。 四．课堂探秘 生活中我们常会强调提高效率，如学习效率、工作效率等。利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题。那么机械做功与效率有怎样的关系呢?本节我们将学习有关内容。 探究一：有用功、额外功和总功 如图所示，在使用动滑轮提升物体时，尽管省力，但需要移动更长的距离。使用滑轮提升物体做的功与不使用滑轮直接提升物体做的功相同吗? 1. 有用功（W有） （1）定义：对人们有用的、为了达到目的必须做的功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。 （2）本质：我们完成任务的核心目标所对应的功。 例子：（1）用滑轮组提升钩码时，克服钩码重力做的功 W有 = Gh（G 为钩码重力，h 为钩码上升高度）。 （2）用斜面推物体时，克服物体重力做的功 W有= Gh（h 为物体上升高度）。 2. 额外功（W额） （1）定义：并非我们需要，但为了完成有用功不得不额外做的功。 （2）本质：克服机械自身重力、摩擦等无用阻力所做的功。 例子：（1）用动滑轮提升钩码时，克服动滑轮自重、绳与滑轮摩擦做的功。 （2）用斜面推物体时，克服物体与斜面间摩擦做的功。 3. 总功（W总） （1）定义：动力对机械做的总功，等于有用功与额外功之和。 （2）公式：W总 = W有+ W额 例子：（1）用弹簧测力计拉绳子时，拉力做的功 W总 = Fs（F 为拉力，s 为绳子自由端移动距离）。 （2）用斜面推物体时，推力做的功 W总 = Fs（s 为斜面长度）。 探究二：功的原理（简单机械的核心规律） 【探究实验】探究机械做功 如图(a)所示，直接用弹簧测力计将钩码匀速提升一定高度。再借助一个动滑轮用弹簧测力计将同样的钩码匀速提升相同高度[图(b)]。比较两次拉力所做的功，你发现了什么?你能找出其中的原因吗? 【功的原理】（简单机械的核心规律） 1.定义：使用任何机械时，动力对机械做的总功（W总）等于机械对物体做的有用功（W有）与额外功（W额）之和；理想情况下（忽略额外功，无摩擦、机械自重为0），使用机械所做的功等于不使用机械直接对物体做的功。 2.公式表达 （1）实际情况（有额外功）：W总 = W有 + W额 （2）理想情况（无额外功）：W动 = W直接（动力做功 = 直接对物体做功） 3.理解 （1）功的原理揭示：机械不能省功，只能实现“省力费距离”或“省距离费力”的转换（如动滑轮省力但费一倍距离，定滑轮不省力也不省距离）。 （2）额外功的存在导致实际使用机械时，总功一定大于有用功，这也是机械效率永远小于1的根本原因。 4.实例验证 （1）用动滑轮提升钩码：理想情况下 Fs = Gh（s=2h，故 F=G/2，省力但费距离）；实际中 Fs = Gh + G动h + W摩擦，总功增加。 （2）用斜面推物体：理想情况下 Fs = Gh（s>L，故 F<G，省力费距离）；实际中 Fs = Gh + W摩擦。 探究三：机械效率的大小 人们希望在总功中有用功所占比例更大些，这就涉及机械效率问题。那么，什么是机械效率呢? 1. 定义：我们把有用功和总功之比叫做机械效率(mechanical efficiency)。机械效率通常用百分率表示。 2.计算公式：η= 3.理解： （1）使用任何机械时，都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功。因此，机械效率总小于100%。 （2）机械效率是比值，没有单位，用百分数表示。 （3）机械效率的高低反映了机械对能量的利用效率，与机械是否省力、做功快慢（功率）无关。 4.提高机械效率的方法 生产生活中，人们利用多种方式提高机械效率，但都不能使其达到100%，如起重机的机械效率一般为40%-50%，皮带传动的机械效率一般为90%-98%。 （1）减小额外功：如减轻机械自重、减小摩擦（加润滑油）。 （2）增加有用功：在额外功不变时，尽可能增大被提升物体的重量。 探究四：滑轮组的机械效率与哪些因素有关 1.提出问题 使用同一滑轮组提升不同重物时，机械效率是否相同？动滑轮自重、摩擦等因素会影响滑轮组的机械效率吗？ 2. 猜想与假设 猜想1：提升的物重越大，滑轮组的机械效率越高。 猜想2：动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 猜想3：减小滑轮与轴之间的摩擦，滑轮组的机械效率会升高。 4.实验原理：　 5.待测数据：物重G、拉力F、重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离S 6.实验器材：钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。 7.实验步骤： （1）用所给器材组装如图所示滑轮组。 （2）将钩码挂在滑轮组下方，记录下所挂钩码的重力，用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端。 （3）将刻度尺放在如图所示的位置，分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置。 （4）用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端，使物体匀速上升一段距离，记录弹簧测力计的读数，并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置。 （5）根据测量数据，分别计算出钩码上升的距离ｈ和绳子自由端移动的距离ｓ，然后根据Ｗ有用＝Ｇｈ和Ｗ总＝Ｆｓ计算出有用功和总功，按 计算该滑轮组的机械效率。 （6）改变所挂钩码的重力，重复以上实验步骤。 （7）钩码重力不变，改变动滑轮个数重复上述实验步骤。 次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 滑轮组有用功/J 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm 滑轮组总功/J 机械效率% 单滑轮组 1 4 10 0.4 1.6 30 0.48 83.3 2 6 10 0.6 2.6 30 0.78 76.9 双滑轮组 1 4 10 0.4 1.1 50 0.55 72.7 2 6 10 0.6 1.4 50 0.7 85.7 （8）实验结论： ①滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关； ②同一滑轮组，提起的物重越重，滑轮组的机械效率越高； ③不同的滑轮组机械效率不同，且在物重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低 （9）注意事项： ① 必须匀速竖直向上拉动弹簧测力计，目的是：保证拉力大小恒定，且弹簧测力计的示数稳定，便于准确读数。 ② 结论：影响滑轮组机械效率的主要因素有：物重大小、动滑轮自重、摩擦阻力。 【讨论】 ① 同一滑轮组，物重越大，滑轮组机械效率越高。 ② 测量机械效率时为什么不能使弹簧测力计静止？ ③ 实验中改变钩码的数量、改变动滑轮的个数进行多次实验的目的是什么？ ④ 通过实验我们可以得知：增加提升的物重或减小动滑轮的自重可以提高滑轮组的机械效率。 探究五：斜面的机械效率 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η＝×100%＝×100%，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。 【经典例题】 例1.如图所示晓明用两个质量相同的滑轮，分别将同一物体以相同速度匀速提高到相同高度，滑轮的机械效率分别为η1、η2，拉力分别为F1、F2，拉力的功率分别为P1、P2，不计绳重及摩擦。下列关系可能正确的是（　　） A．F1＞F2，η1＜η2，P1＝P2 B．F1＜F2，η1＞η2，P1＜P2 C．F1＞F2，η1＝η2，P1＞P2 D．F1＞F2，η1＞η2，P1＝P2 例2.下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（　　） A．有用功越多，机械效率越高 B．功率越大的机械，机械效率越高 C．机械效率越高的机械，功率越大 D．做相同的总功，额外功越少，机械效率越高 例3.如图所示，用F＝12N的拉力竖直向上匀速提升木块，2s内木块升高的高度为0.1m，木块重力G＝30N，下列判断正确的是（　　） A．拉力F做功为1.2J B．滑轮组做的有用功为9J C．滑轮组机械效率为83.3% D．拉力F做功的功率为0.6W 例4.如图，用相同的滑轮装配成甲、乙两个滑轮组，分别将相同重物匀速提升相同高度，不计绳重和摩擦。对比甲、乙两个滑轮组，下列说法正确的是（　　） A．绳端移动的距离s甲＞s乙 B．绳端拉力F甲＝F乙 C．滑轮组的机械效率η甲＝η乙 D．拉力F对滑轮组所做的功W甲＜W乙 例5.物理兴趣小组的小强设计了如图所示的装置传送物品，现有质量m＝25kg的木箱，长L＝5m、高h＝3m的固定斜面他用F＝100N的力拉绳，使木箱以v＝0.2m/s的速度沿斜面匀速地由低端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝20J。已知动滑轮质量m＝1kg，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，g取10N/kg，则下列说法错误的是（　　） A．木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间是25s B．F做功的功率为40W C．整个装置的机械效率是75% D．斜面对木箱的摩擦力大小是50N 例6．如图所示，用F＝16N平行于斜面的拉力将重为20N的物体匀速拉上长5m、高3m的斜面，使用斜面 　（选填“可以”或“不可以”）省功，该斜面的机械效率为 　 　。 例7. 如图所示，用滑轮组拉动重为70N的物体A，使物体A在水平方向上移动5m，所用拉力F为20N，地对物体A的摩擦力为30N，则拉力F做的功为______J，滑轮组的机械效率为______。 例8. 如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是提升物体时收集到的信息。 物重G/N OA/m OB/m A端上升的高度h/m B端下降的竖直距离s/m 40 0.8 0.4 0.2 0.1 若不计杠杆自重和摩擦，拉力应为______N；若实际拉力F为90N，则该杠杆的机械效率为______。 例9. 图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图．用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，将重为4.5N的物体从A位置提升到A′位置，同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示．请你根据他们做的实验完成下列问题： （1）物体提升的高度是_____cm，拉力是_____N，该滑轮组的机械效率η=_____； （2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效率_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）． 例10. 建筑工地上，工人想把一个手推车推到2m高的平台上，用木板在地面上与平台间搭一个6m长的斜面。工人用平行斜面的240N的力将手推车推上平台，用时5s，若斜面的机械效率是50%，试求： （1）工人推车所做的功是多少？ （2）工人做功功率是多少？ （3）手推车的重力是多少？ 五．课堂检测 （一）．选择题 1．关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功越多，功率一定越大 B．功率越大，机械效率一定越高 C．功率越大，做功一定越快 D．机械效率越高，做的额外功一定越少 2．某同学用同一滑轮组分别将两个质量不等的重物匀速提升相同的高度（摩擦力不计），则在两次提升重物的过程中（　　） A．机械效率相等 B．做的额外功相等 C．做的总功相等 D．绳子自由端移动的距离不等 3．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（　　） A．有用功增加，总功增加 B．有用功不变，总功增加 C．有用功不变，总功不变 D．有用功不变，总功减少 4．如图所示，将细绳的一端固定在天花板上，细绳绕过滑轮后，手作用在细绳的B点，利用滑轮匀速提升物体。若不计摩擦，下列说法正确的是（　　） A.物体克服重力做的功是总功 B．物体和绳子上B点移动的距离相等 C手对B点施加的拉力所做的功是有用功 D．绳子上A点和B点受到的拉力大小相同 5.关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是（　　） A．机械的效率越高，做功越多 B．机械的效率越高，做功越快 C．机械的功率越大，做功越快 D．机械的功率越大，做功越多 6．如图，用60N的拉力将80N的重物匀速提升2m，不计绳重和摩擦，下列选项正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离是6m B．有用功是80J C．拉力做的总功是180J D．动滑轮的重力是40N 7．如图所示、利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上的重为300N的物体，拉力F的大小为30N。滑轮组的机械效率为75%，则A处的拉力大小及物体对地面的摩擦力大小分别为（　　） A．45N、45N B．60N、45N C．90N、90N D．90N、67.5N 8.如图所示，小明用5m长的长木板搭成一个斜面，帮助爸爸把一个质量为240kg的重物搬到2m高的卡车上。他和爸爸沿斜面共用了1200N向上的力F，在1min内将重物匀速推到车上，g取10N/kg。下列关于此过程中的说法正确的是（　　） A．他们对重物做了480J的功 B．他们做功的功率为80J C．斜面的机械效率为80% D．使用斜面可以省力，也可以省功 9．用如图滑轮组提升重物（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A.重物提升得越高，滑轮组的效率越高 B．匀速提升的速度越大，滑轮组的效率越高 C.重物越重，滑轮组的效率越高 D．动滑轮越重，滑轮组的效率越高 10．如图所示，重为100N的物体A，在40N的拉力F作用下，5s内水平匀速运动了1m，已知物体A与地面间摩擦力为60N，若绳子和滑轮所受重力忽略不计，下列分析正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.2m/s B．有用功的功率为16W C．该滑轮组的机械效率为75% D．拉力F做功为40J 11．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的两个滑轮组，相同时间内把相同的重物匀速提升相同的高度，若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F1和F2大小相等 B．拉力F1对滑轮组做的功多 C．拉力F2对滑轮组做功的功率大 D．两滑轮组的机械效率相等 12．在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为2N，斜面长1.2m、高0.3m。下列有关斜面的说法错误的是（　　） A．物体受到斜面施加的摩擦力大小为2N B．沿斜面拉物体时所做的有用功为1.5J C．沿斜面拉物体时做的额外功为0.9J D．这个斜面的机械效率为62.5% 实验次数 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% 13．如图所示是测量滑轮组机械效率的实验情境，得到的数据记录在表格中。下列说法错误的是（　　） A．第1次实验是使用甲图装置完成的 B．第3次实验的机械效率为83.3% C．分析比较第1、3次实验可得出：同一滑轮组提升的物重越大，滑轮组的机械效率越高 D．分析比较第2、3次实验可得出：动滑轮重越小.，滑轮组的机械效率越高 14．如图所示，物体重180N，滑轮重20N，绳重和摩擦不计。在拉力F的作用下，物体以0.1m/s的速度匀速上升，以下说法正确的是（　　） A．此滑轮是定滑轮 B．滑轮的机械效率90% C．用此滑轮增加物重，滑轮的效率不变 D．拉力做功的功率为10W 15．塔吊是工程建设中经常采用的起重装置，如图甲是根据塔吊抽象出来的物理模型，其水平臂AOB可视为杠杆，O为其支点，配重可以在AO之间水平移动，起吊重物的滑轮组也可以在OB之间水平移动。图乙是滑轮组的局部放大图，它将重为5000N的重物竖直匀速提升10m用时20s，滑轮组自由端绳子的拉力F为3000N，若不计绳重及摩擦，以下说法正确的是（　　） A.拉力F的功率为3000W B.滑轮组的机械效率为60% C.塔吊宽大的底座可以增大它对地面的压强 D.当所吊重物向B端移动时，配重应适当向O点移动 （二）．填空题 16. 工人用如图所示的甲、乙两种滑轮，使同样一桶沙子以相同速度匀速上升，所用的拉力分别是F甲、F乙，滑轮机械效率分别是η甲、η乙，拉力的功率分别是P甲、P乙，若不计绳重和摩擦，且沙子的重力大于动滑轮重力，则F甲_______F乙，η甲_______η乙，P甲_______P乙。（选填“＞”、“＜”或“=”） 17. 如图所示，搬运工人用滑轮组在20s内将重为540N的重物匀速提升3m，所用拉力为200N，则他所做的有用功是_______J，滑轮组的机械效率是_______． 18. 用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为720N的货物匀速提高10m，所做的总功为12000J，此时滑轮组的机械效率为_______；用该滑轮组提升更重的物体，机械效率会_______（选填“变小”、“不变”或“变大”）． 19. 如图所示，一根均匀的细木棒OC，OC=4OA，B为OC的中点。在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%，不计摩擦，提升该物体做的有用功是_______J，总功_______J，木棒重为_______N。 20. 如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N，实验时要竖直向上且匀速拉动弹簧测力计．若物体上升高度为10cm，此时弹簧秤如图中所示，是_______N，则滑轮组机械效率为_______． 21. 如图所示，将一块lm长的木板一端架高0.4m，用50N沿木板的拉力把一个重为100N的小铁块从底端匀速拉到顶端．此过程中拉力做的总功是_______J，机械效率为_______，木板对小铁块的摩擦力为_______N． 22. 从深为5m的井中直接将一桶水提出井口，已知桶重20N，桶中水重80N。若此人的目的是为了提水，则机械效率为______，若此人的目的是为了捞桶，则机械效率为______。 23.某一动滑轮在使用时的机械效率为80%，则此时W额外：W有=________，额外功占总功的________，造成机械效率小于1的原因有：________，________． （三）．解答题 24. 在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下： 实验序号 钩码重/N 动滑轮重/N 拉力/N 钩码上升的高度/m 测力计移动的距离/m 有用功/J 总功/J 机械效率/% 1 4 0.5 2.3 0.2 04 0.8 0.92 87.0 2 4 0.9 2.5 0.2 0.4 0.8 1.0 80.0 3 6 0.5 3.3 0.2 0.4 （1）完成表格中第3次数据空白处的计算___________； （2）通过比较 ________ 两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重________ （选填“有关”或“无关”）； （3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”通过比较 ________ 两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是________ 的（选填“正确”或“错误”）。 25.重为2.5t的越野车户外游玩时，陷入泥沼中。车上自备牵引设备。如图所示为施救简图。施救过程中，自备牵引设备显示，钢丝绳的拉力F为2000N，机械效率60%。设系统的额外阻力不变。求： （1）该越野车的重力。 （2）汽车受到的阻力。 （3）若牵引设备显示的机械效率为80%时，牵引力是多少？ 26. 如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg．（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦） （1）求工人放绳的速度． （2）求滑轮组的效率η1 （3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知η1：η2=4：3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg）．求当物体完全浸没水中后，工人对地面的压力． 27.阅读短文，回答问题。 脑机接口机械臂与古典桔槔的效率探究 2026年1月中科院完成侵入式脑机接口临床突破，WRS02系统让ALS患者通过意念控制机械臂完成进食动作，该机械臂采用滑轮组提升餐具，是前沿科技与简单机械的结合。而我国古代劳动人民发明的桔槔，作为杠杆类提水工具，对应古诗“桔槔烽火照，机杼管弦鸣”，与机械臂同为提升类装置，二者均可通过机械效率衡量工作性能。某物理兴趣小组为探究科技与传统装置的效率，开展实验：用脑机接口控制的滑轮组提升重12N的餐具，拉力8N，餐具上升0.2m时绳子移动0.6m；同时模拟桔槔提水，克服水的重力做有用功30J，提水过程总功50J，小组同学通过计算对比二者效率，体会科技进步对机械效率的提升，也感受到传统工艺的物理智慧。该实验是八年级物理课堂的拓展探究内容，同学们通过动手操作，加深了对有用功、额外功和机械效率的理解，也将时事科技、传统文化与物理知识紧密结合。（1）实验中滑轮组提升餐具时，做的有用功为______J，总功为______J。 （2）该滑轮组的机械效率为（ ） A. 33.3% B. 50% C. 60% D. 75% （3）模拟桔槔提水的机械效率为（ ） A. 40% B. 50% C. 60% D. 80% （4滑轮组工作时，克服绳子与滑轮间摩擦、______做的功为额外功；桔槔提水时，额外功为______J。 （5）下列措施能提高滑轮组机械效率的是（ ） A. 减小提升的餐具重力 B. 给滑轮轴加润滑油 C. 增加提升的高度 D. 换用更粗的绳子 六．课后作业 （一）完成知识清单 1.对人们完成任务有用的功叫做有用功，用符号______表示；并非我们需要但不得不做的功叫做额外功，用符号______表示；有用功与额外功的______叫做总功，用符号______表示，三者的定量关系为______。 2.机械效率是______与______的比值，用符号______表示，其计算公式为______（用符号书写），机械效率通常用______表示，由于额外功始终存在，机械效率永远______100%（选填“大于”“等于”或“小于”）。 3.用滑轮组提升物体时，有用功的计算公式为______（克服物体重力做功），总功的计算公式为______（拉力做的功）；若忽略绳重和摩擦，额外功主要来自克服______做的功，此时额外功的计算公式为______。 4.影响滑轮组机械效率的主要因素有：被提升物体的______、动滑轮的______、绳子与滑轮间的______；增大滑轮组机械效率的常用方法有______（写出一种即可）、减小摩擦、换用轻质动滑轮等。 5.使用杠杆提升物体时，有用功是克服______做的功，总功是作用在杠杆上的______做的功，额外功主要来自杠杆自身______和轴与轴之间的______。 6.斜面作为简单机械，使用时的有用功为______（用物体重力G、斜面高度h表示），总功为______（用拉力F、斜面长度s表示），斜面的机械效率与______和______有关（写出两种关键影响因素）。 7.某机械的机械效率为60%，其物理意义是______；若该机械做的总功为300J，则有用功为______J，额外功为______J。 8.用同一滑轮组提升不同重物时，提升的物重越______，机械效率越高；若提升同一物体，增加提升的高度，机械效率______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 9.测量滑轮组机械效率的实验中，需要测量的物理量有：物体的______、物体上升的______、拉力的______、绳子自由端移动的______，实验原理是______。 10.日常生活中，起重机的机械效率一般在80%左右，这个数值反映了起重机工作时，______占______的比例为80%左右，剩余部分的能量用于克服摩擦、钢铁结构自重等做额外功。 （二）强化训练 一．选择题 1．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较（　　） A．额外功减少，总功增多 B．有用功不变，总功减少 C．功率变大，机械做功更多 D．机械效率提高，机械做功加快 2.如图所示，小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中（　　） A．小明克服自身重力所做的功是总功 B．小明克服沙子重力所做的功是有用功 C．小明克服沙子重力所做的功是额外功 D．小明克服桶的重力所做的功是有用功 3.质量是40kg的小王同学用重10N的水桶，提起重力为100N的水，沿楼梯送到三楼，每层楼高3m，完成这一次提水，她对水做的功为有用功，则她做的有用功和额外功分别是（ ） A．600J，2400J B．600J，2460J C．600J，60J D．3000J，60J 4.体重为600N的小阅用如图所示的滑轮组来提升重1350N的物体，他用500N的拉力使该物体缓慢匀速上升，5s内物体上升了1m。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，下列说法中正确的是（　　） A.小阅拉力做功的功率为100W B.此时滑轮组的机械效率为75% C.提升重物的过程中克服动滑轮重力做功450J D.小阅用该滑轮组能提起的最大物重为1650N 5.如图所示，在拉力F的作用下，滑轮组将重为300N的货物匀速提升，在20s内货物竖直上升了2m，该过程中滑轮组的机械效率为80%。下列说法正确的是（　　） A．A滑轮的作用是改变拉力的方向 B．人拉绳子的速度为0.3m/s C．拉力F做的功为750J D．此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 6.在学校的科技节上，小强和小明体验滑轮组座椅。如图所示，座椅和动滑轮的总重为150N。当重为600N的小明坐在座椅上，小强对绳子自由端施加恒定的拉力，小明10s内被匀速拉升3m，不计绳重和摩擦。下面有关说法正确的是（　　） A．使用该装置既省力又省功 B．小强拉绳子的速度为0.1m/s C．小强拉力的功率为225W D．滑轮组的机械效率为25% 7．如图所示，重为100N的物体M分别在拉力F1和F2的作用下竖直提升了1m，图甲中物体M做加速运动，图乙中物体M做匀速直线运动，绳长不变。已知F1＝150N，F2＝110N。在本次实验中，下列说法中正确的是（　　） A．使用该动滑轮能省力 B．该动滑轮所做的有用功为150J C．利用该动滑轮做的额外功大于有用功 D．使用动滑轮时，当物体M被提升1m时，绳子自由端也移动了1m 8．如图所示，物体A在水平力F作用下以0.2m/s的速度在水平面上做直线运动时，弹簧测力计示数为3N，不计绳子与滑轮间的摩擦，物体A受地面的摩擦力是4N，则下列说法正确的是（　　） A．拉力F的大小是2N B．5s内拉力F做的功是3J C．拉力F的功率是1.2W D．滑轮的机械效率为50% 9．如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人竖直向上拉动绳子，使货物以0.1m/s的速度匀速上升20s。已知工人体重为600N，货物重为1200N，动滑轮重为300N。不计滑轮组的绳重和摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．工人做的有用功为240J B．工人的拉力为400N C．拉力的功率为150W D．工人对水平台面的压力为600N 10．分别使用甲、乙两个滑轮组将重为10N的物体A在2s内匀速拉升20cm，拉力大小如图所示，下列说法正确的是（　　） A．甲更省力 B．乙绳子自由端移动距离更大 C．两次所做的有用功都是200J D．此过程F1做的功比F2做的功多 11．如图所示，用一个动滑轮在5s将一重为300N的物体向上提起3m，拉力为200N，这个动滑轮的机械效率和拉力的功率分别是（　　） A．66.7% 120W B．66.7% 240W C．75% 120W D．75% 240W 12．用如图所示的实验装置测量一形状规则，质量均匀的杠杆的机械效率（不考虑摩擦）.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，钩码总重G为1.2N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，下列说法正确的是（　　） A．动力×动力臂＝G×OA B．杠杆自重为0.2N C．钩码位于A和B机械效率不变 D．机械效率是66.7% 13．道路救援车对故障车辆拖移时可构建成如图所示的模型，当钢绳对车辆施加沿斜面的拉力为5000N，将重为1×104N的小车A沿斜面底端匀速拉至斜面顶端。已知斜面高为2m，斜面长为5m。在小车A从水平路面被拖上救援车的过程中，说法正确的是（　　） A．拉力所做的功是2×104J B．斜面的机械效率为80% C．小车受到斜面的摩擦力为2000N D．该模型中的斜面和滑轮都可以省力 14. 如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，动滑轮的重力不可忽略。现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的（ ） A. B. C. D. 15. 工人利用如图所示的滑轮组，将重800 N的物体竖直向上匀速提升1 m，工人对绳的拉力为500 N，则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是 ( ) A. W有＝500J η＝62.5% B. W有＝500J η＝80% C. W有＝800 J η＝62.5% D. W有＝800 J η＝80% 二．填空题 16. 如图所示，用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物体的物重G，甲图中拉力做的功为W甲，乙图中拉力做的功W乙，则所用的拉力F甲____F乙，W甲___W乙，其机械效率η甲____η乙。（均选填“＞”“＜”或“=”） 17. 小勇用如图所示滑轮组拉着物体匀速前进了0.2 m，则绳子自由端移动的距离为______m，若物体与地面的摩擦力为9 N，则他所做的功是______J，如果小勇对绳的拉力F＝4 N，该滑轮组的机械效率为______%。 18. 如右图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，则在这一过程中对铁块所做的总功为________J；有用功为________J；斜面的机械效率为____． 19. 如图是人抬起独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个 ________杠杆（省力/费力/等臂）；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N，抬起车把的力F=500N，则此杠杆的机械效率为 ________　 20．如图甲，用塔吊来搬运建筑材料，图乙为局部放大图，其中货箱重300N。将重2100N的建筑材料以0.8m/s的速度，沿竖直方向匀速提升5s，绳子自由端的拉力F为1000N，不计绳重及摩擦，则此过程中建筑材料提升的高度为 　 　m，塔吊提升建筑材料做的有用功是 　 J，塔吊的机械效率为 　 　。 21.某工人用如图所示的滑轮组提升沙子，已知沙子重为800N，沙子上升速度为1m/s，绳端处拉力F为400N，在10s的提升过程中，拉力F做功为 　 　J，滑轮组的机械效率为 　 　，若增加沙子重，滑轮组的机械效率 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 23．如图甲所示是我国古人使用绞车和滑轮吊起石材时的模拟图，其简化结构图如图乙所示，绞盘横杆长度L与滚轴直径d之比为4∶1，已知每块大理石的重力为280N，吊框的重力为100N，不计绳重和机械间的所有摩擦，g取10N/kg。 （1）绞车可以看做 （选填“轮轴”或“斜面”）； （2）一位工匠的最大推力为400N，在某次工作中，该工匠匀速推动绞车提升大理石板10m； ①在绳子最大拉力足够的情况下该工匠最多一次能够借助绞车吊起多少块大理板 ？ ②此时绞车的机械效率为多少 ？（百分号前保留1位小数） 三．解答题 24.. 在探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”时，某物理兴趣小组的同学提出了三种不同的猜想： A.斜面越倾斜斜面机械效率越大； B.斜面越倾斜斜面机械效率越小； C.斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关 他们用如图所示探究装置，在不同的倾斜程度下做了三次实验．请回答下列问题： (1)每次实验时，斜面的光滑程度和沿斜面被拉的物体应该__________(选填“相同”或“不相同”)；改变斜面的倾斜程度是指改变____________________(选填“斜面的长度”“斜面的高度”或“斜面与水平面的夹角”)；实验时应把物体沿着斜面往上缓慢拉动． (2)在以下六个物理量中：被拉物体的重力G、弹簧测力计的拉力F、斜面的长度L、斜面的高度H、物体在斜面上通过的距离s、物体上升的高度h，实验必须要测量的物理量是______________(只填所测物理量符号)；用需要测量的物理量符号表示的斜面机械效率的计算式是η=_________________． (3)如果猜想C是正确的，则在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值就应该_______(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“基本不变”)．如果在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值逐渐增大，说明实验前的猜想__________是正确的． 25．深圳特区建设如火如荼，图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空处理楼体外墙的情景。吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构如图乙所示。吊篮自重600N，静置在水平地面时，它与地面的接触面积是200cm2，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m，工人及工具的总重为2400N，电动机对绳子的拉力做功1.92×104J，耗电功率为800W。求：（取g＝10N/kg，不计滑轮重、绳重和摩擦） （1）工人带工具进入吊篮，电动机对绳子的拉力为零时，此吊篮对水平地面的压强多大？ （2）吊升过程中，人上升的速度？ （3）电动机对绳子的拉力大小？ （4）电动机的效率是多少？ 26. 小李家新买的房子位于12m高的5楼上，装修时利用如图所示的滑轮组提升装修材料。小李站在地面上把一件重为400N的材料匀速提升到楼上，此过程中滑轮组的机械效率为80%。若小李质量为65kg。（不计绳重及摩擦，g取10N/kg）求： （1）在此过程中小李所做的总功是多少？ （2）若物体上升速度为1m/s，则拉力功率为多大？ （3）小李利用此滑轮组提升其他装修材料时，一次能提起重物的重力不能超过多少N？ 27.阅读短文，回答问题。 校园科技节与古诗中的滑轮效率实践 2025-2026学年全国多地中学开展校园科技节，八年级物理项目为“基于航天滑轮原理的重物提升挑战赛”，灵感源于2025年蓝箭航天朱雀三号可回收火箭的滑轮牵引系统，同时结合古诗“辘轳金井梧桐晚，几树惊秋”中的辘轳（定滑轮与动滑轮组合的提水装置），让学生在实践中探究机械效率。某校物理社团参与该项目，用自制滑轮组提升参赛器材，器材重18N，匀速提升0.3m时，作用在绳子自由端的拉力为10N，绳子自由端移动0.9m，过程中克服摩擦做功0.9J。社团同学在实验中记录数据、计算效率，还发现更换不同动滑轮、改变提升物重时，机械效率会发生变化，这正是课堂上所学的机械效率影响因素。同学们将航天科技、古典诗词中的物理知识融入校园实践，不仅掌握了η=W有用/W总×100%的计算方法，还理解了有用功是对人们有价值的功，额外功是不得不做的功，总功为二者之和，真正实现了物理知识的学以致用。 （1）社团提升器材时，有用功为______J，总功为______J。 （2）该滑轮组的机械效率为（ ） A. 50% B. 60% C. 70% D. 80% （3）此次实验中，动滑轮的自重为______N，滑轮组的额外功为______J。 （4）下列关于该实验的说法正确的是（） A. 提升器材的速度越快，机械效率越高 B. 有用功是克服动滑轮自重和器材重力做的功 C. 总功是拉力对滑轮组做的功 D. 机械效率能达到100% （5）若社团想提高滑轮组机械效率，可行的方案是（） A. 用更轻的动滑轮 B. 减少提升器材的高度 C. 增大绳子的拉力 D. 在滑轮上缠绕更多绳子 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年沪科版八年级物理《第十一章简单机械第三节机械效率》讲义 ( 一．学习 目标 1.理解有用功、额外功和总功的概念，能区分三种功的实际实例。 2.掌握机械效率的定义、计算公式，知道机械效率的物理意义及取值范围。 3.能通过实验探究影响滑轮组、斜面等简单机械效率的因素，学会测算机械效率。 4.了解提高机械效率的实际方法，认识机械效率在生产生活中的应用价值。 5.能运用机械效率相关知识解决实际问题，提升理论联系实际的能力。 ) ( 二．重点难点 （一）重点 1.有用功、额外功、总功的概念辨析及计算。 2.机械效率的定义、公式及测算方法。 3.实验探究影响简单机械效率的因素。 （二）难点 1.额外功的产生原因及分析。 2.结合滑轮组、斜面等机械，综合运用功和机械效率公式解决实际问题。 3.理解 “ 机械效率永远小于1 ” 的物理本质。 ) 三．课前预习 1.我们把对人们有用的功叫做______，用符号______表示；并非我们需要但又不得不做的功叫做______，用符号______表示；总功等于______与______之和，用符号______表示，计算公式为______。 2.机械效率是______与______的比值，用符号______表示，计算公式为______或______（百分数形式）。 3.由于额外功的存在，总功总是______有用功，因此机械效率总是______1（选填“大于”“小于”或“等于”），其取值范围是______。 4.用滑轮组提升物体时，有用功是克服______做的功，额外功主要来自______和______；用斜面推物体时，有用功是克服______做的功，额外功主要来自______。 5.提高机械效率的方法有：减小______、增大______、改进机械结构等（写出两点即可）。 【答案】1.有用功；W有；额外功；W额；有用功；额外功；W总；W总 = W有 + W额 2.有用功；总功；η；η = W有/W总；η = (W有/W总)×100% 3.大于；小于；0 < η < 1（或0% < η < 100%） 4.物体重力；动滑轮自重；绳与滑轮间的摩擦；物体重力；物体与斜面间的摩擦 5.机械间的摩擦；被提升物体的重力（合理即可） 四．课堂探秘 生活中我们常会强调提高效率，如学习效率、工作效率等。利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题。那么机械做功与效率有怎样的关系呢?本节我们将学习有关内容。 探究一：有用功、额外功和总功 如图所示，在使用动滑轮提升物体时，尽管省力，但需要移动更长的距离。使用滑轮提升物体做的功与不使用滑轮直接提升物体做的功相同吗? 【解析】使用动滑轮提升物体做的功不相同，且用动滑轮时做的总功比直接提升时更多。 原因分析：（1）直接提升物体，拉力做的功仅用于克服物体重力，即W直接 = Gh，这就是有用功。（2）使用动滑轮提升物体，拉力做的总功不仅要克服物体重力（有用功 W有= Gh），还要克服动滑轮自身的重力和绳与滑轮间的摩擦（额外功 W额），因此W动滑轮 = W有+ W额= Gh + W，因为 W额 > 0，所以 W动滑轮 > Gh = W直接。简单来说：动滑轮虽然省力，但不得不对动滑轮和摩擦做功，导致总功增加。 1. 有用功（W有） （1）定义：对人们有用的、为了达到目的必须做的功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。 （2）本质：我们完成任务的核心目标所对应的功。 例子：（1）用滑轮组提升钩码时，克服钩码重力做的功 W有 = Gh（G 为钩码重力，h 为钩码上升高度）。 （2）用斜面推物体时，克服物体重力做的功 W有= Gh（h 为物体上升高度）。 2. 额外功（W额） （1）定义：并非我们需要，但为了完成有用功不得不额外做的功。 （2）本质：克服机械自身重力、摩擦等无用阻力所做的功。 例子：（1）用动滑轮提升钩码时，克服动滑轮自重、绳与滑轮摩擦做的功。 （2）用斜面推物体时，克服物体与斜面间摩擦做的功。 3. 总功（W总） （1）定义：动力对机械做的总功，等于有用功与额外功之和。 （2）公式：W总 = W有+ W额 例子：（1）用弹簧测力计拉绳子时，拉力做的功 W总 = Fs（F 为拉力，s 为绳子自由端移动距离）。 （2）用斜面推物体时，推力做的功 W总 = Fs（s 为斜面长度）。 探究二：功的原理（简单机械的核心规律） 【探究实验】探究机械做功 如图(a)所示，直接用弹簧测力计将钩码匀速提升一定高度。再借助一个动滑轮用弹簧测力计将同样的钩码匀速提升相同高度[图(b)]。比较两次拉力所做的功，你发现了什么?你能找出其中的原因吗? 【解析】发现的现象：借助动滑轮提升钩码时，拉力做的总功比直接提升钩码时做的功更多。 原因分析：（1）直接提升（图a）拉力做的功仅用于克服钩码重力，即W直接= Gh这就是有用功。（2）使用动滑轮提升（图b）拉力做的总功不仅要克服钩码重力（有用功 W有= Gh），还要克服动滑轮自身的重力和绳与滑轮间的摩擦（额外功 W额），因此 W动滑轮 = W有 + W额= Gh + W额，因为额外功 W额> 0，所以 W动滑轮 > W直接。简单来说：动滑轮虽然省力，但不得不对动滑轮和摩擦做功，导致总功增加。 【功的原理】（简单机械的核心规律） 1.定义：使用任何机械时，动力对机械做的总功（W总）等于机械对物体做的有用功（W有）与额外功（W额）之和；理想情况下（忽略额外功，无摩擦、机械自重为0），使用机械所做的功等于不使用机械直接对物体做的功。 2.公式表达 （1）实际情况（有额外功）：W总 = W有 + W额 （2）理想情况（无额外功）：W动 = W直接（动力做功 = 直接对物体做功） 3.理解 （1）功的原理揭示：机械不能省功，只能实现“省力费距离”或“省距离费力”的转换（如动滑轮省力但费一倍距离，定滑轮不省力也不省距离）。 （2）额外功的存在导致实际使用机械时，总功一定大于有用功，这也是机械效率永远小于1的根本原因。 4.实例验证 （1）用动滑轮提升钩码：理想情况下 Fs = Gh（s=2h，故 F=G/2，省力但费距离）；实际中 Fs = Gh + G动h + W摩擦，总功增加。 （2）用斜面推物体：理想情况下 Fs = Gh（s>L，故 F<G，省力费距离）；实际中 Fs = Gh + W摩擦。 探究三：机械效率的大小 人们希望在总功中有用功所占比例更大些，这就涉及机械效率问题。那么，什么是机械效率呢? 1. 定义：我们把有用功和总功之比叫做机械效率(mechanical efficiency)。机械效率通常用百分率表示。 2.计算公式：η= 3.理解： （1）使用任何机械时，都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功。因此，机械效率总小于100%。 （2）机械效率是比值，没有单位，用百分数表示。 （3）机械效率的高低反映了机械对能量的利用效率，与机械是否省力、做功快慢（功率）无关。 4.提高机械效率的方法 生产生活中，人们利用多种方式提高机械效率，但都不能使其达到100%，如起重机的机械效率一般为40%-50%，皮带传动的机械效率一般为90%-98%。 （1）减小额外功：如减轻机械自重、减小摩擦（加润滑油）。 （2）增加有用功：在额外功不变时，尽可能增大被提升物体的重量。 探究四：滑轮组的机械效率与哪些因素有关 1.提出问题 使用同一滑轮组提升不同重物时，机械效率是否相同？动滑轮自重、摩擦等因素会影响滑轮组的机械效率吗？ 2. 猜想与假设 猜想1：提升的物重越大，滑轮组的机械效率越高。 猜想2：动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 猜想3：减小滑轮与轴之间的摩擦，滑轮组的机械效率会升高。 4.实验原理：　 5.待测数据：物重G、拉力F、重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离S 6.实验器材：钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。 7.实验步骤： （1）用所给器材组装如图所示滑轮组。 （2）将钩码挂在滑轮组下方，记录下所挂钩码的重力，用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端。 （3）将刻度尺放在如图所示的位置，分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置。 （4）用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端，使物体匀速上升一段距离，记录弹簧测力计的读数，并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置。 （5）根据测量数据，分别计算出钩码上升的距离ｈ和绳子自由端移动的距离ｓ，然后根据Ｗ有用＝Ｇｈ和Ｗ总＝Ｆｓ计算出有用功和总功，按 计算该滑轮组的机械效率。 （6）改变所挂钩码的重力，重复以上实验步骤。 （7）钩码重力不变，改变动滑轮个数重复上述实验步骤。 次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 滑轮组有用功/J 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm 滑轮组总功/J 机械效率% 单滑轮组 1 4 10 0.4 1.6 30 0.48 83.3 2 6 10 0.6 2.6 30 0.78 76.9 双滑轮组 1 4 10 0.4 1.1 50 0.55 72.7 2 6 10 0.6 1.4 50 0.7 85.7 （8）实验结论： ①滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关； ②同一滑轮组，提起的物重越重，滑轮组的机械效率越高； ③不同的滑轮组机械效率不同，且在物重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低 （9）注意事项： ① 必须匀速竖直向上拉动弹簧测力计，目的是：保证拉力大小恒定，且弹簧测力计的示数稳定，便于准确读数。 ② 结论：影响滑轮组机械效率的主要因素有：物重大小、动滑轮自重、摩擦阻力。 【讨论】 ① 同一滑轮组，物重越大，滑轮组机械效率越高。 ② 测量机械效率时为什么不能使弹簧测力计静止？ 答：静止时没有克服摩擦阻力做功，测得的拉力会偏小，计算出的总功也会偏小，最终导致机械效率偏大。 ③ 实验中改变钩码的数量、改变动滑轮的个数进行多次实验的目的是什么？ 答：寻找普遍规律，避免实验结论的偶然性，确保结论具有普遍性。 ④ 通过实验我们可以得知：增加提升的物重或减小动滑轮的自重可以提高滑轮组的机械效率。 探究五：斜面的机械效率 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η＝×100%＝×100%，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。 【经典例题】 例1.如图所示晓明用两个质量相同的滑轮，分别将同一物体以相同速度匀速提高到相同高度，滑轮的机械效率分别为η1、η2，拉力分别为F1、F2，拉力的功率分别为P1、P2，不计绳重及摩擦。下列关系可能正确的是（　　） A．F1＞F2，η1＜η2，P1＝P2 B．F1＜F2，η1＞η2，P1＜P2 C．F1＞F2，η1＝η2，P1＞P2 D．F1＞F2，η1＞η2，P1＝P2 【答案】B 【解析】设物体的重力为G，左图是定滑轮，右图是动滑轮，不计绳重及摩擦，将同一物体以相同速度匀速提高到相同高度，定滑轮不省力，F1＝G，动滑轮可以省一半力，F2＝（G+G动），如果G动＞2G，则F1＜F2， 因忽略绳重与摩擦时，克服物体重力做的功为有用功，且两物体提升相同高度，所以，由W有＝Gh可知，两滑轮组做的有用功相等，左图中总功等于有用功，机械效率是100%，右图克服物体和动滑轮总重力做的功为总功，机械效率小于1，所以η1＞η2，右图中总功大于左图中的总功，由P＝可知P1＜P2。故选：B。 例2.下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（　　） A．有用功越多，机械效率越高 B．功率越大的机械，机械效率越高 C．机械效率越高的机械，功率越大 D．做相同的总功，额外功越少，机械效率越高 【答案】D 【解析】A、机械效率指使用机械时做的有用功占总功的比值，有用功多，机械效率不一定大，故A错误；BC、功率表示做功的快慢，功率与机械效率无关，故BC错误；D、做相同的总功，额外功越少，则总功越少，有用功所占的比值越大，机械效率越高，故D正确。故选：D。 例3.如图所示，用F＝12N的拉力竖直向上匀速提升木块，2s内木块升高的高度为0.1m，木块重力G＝30N，下列判断正确的是（　　） A．拉力F做功为1.2J B．滑轮组做的有用功为9J C．滑轮组机械效率为83.3% D．拉力F做功的功率为0.6W 【答案】C 【解析】AB、滑轮组做的有用功为：W有用＝Gh＝30N×0.1m＝3J，由图可知，n＝3，s＝3h＝3×0.1m＝0.3m，拉力F做功为：W总＝Fs＝12N×0.3m＝3.6J，故AB错误；C、机械效率为：η＝×100%＝×100%≈83.3%，故C正确；D、拉力F做功的功率为：P＝＝＝1.8W，故D错误。故选：C。 例4.如图，用相同的滑轮装配成甲、乙两个滑轮组，分别将相同重物匀速提升相同高度，不计绳重和摩擦。对比甲、乙两个滑轮组，下列说法正确的是（　　） A．绳端移动的距离s甲＞s乙 B．绳端拉力F甲＝F乙 C．滑轮组的机械效率η甲＝η乙 D．拉力F对滑轮组所做的功W甲＜W乙 【答案】C 【解析】A、左图中n甲＝2，不计绳重和摩擦，则s甲＝n甲h＝2h；右图中n乙＝3，不计绳重和摩擦，则s乙＝n乙h＝3h；所以可得s甲＜s乙；故A错误；B、左图中n甲＝2，不计绳重和摩擦，则；右图中n2＝3，不计绳重和摩擦，则；所以可得F甲＞F乙；故B错误；C、将重物匀速提升相同高度h，动滑轮的重力相同，则额外功相同，因为G相同，所以由W有用＝Gh可知W有用甲＝W有用乙，W总＝W额+W有用，η＝，可知η甲＝η乙，故C正确；D、同一重物G以相同的速度匀速提升相同的高度，则甲中拉力移动的距离s甲＝2h，乙中拉力移动的距离s乙＝3h，F甲＞F乙，W甲＝F甲s甲，W乙＝F乙s乙，所以W甲＝W乙；故D错误。故选：C。 例5.物理兴趣小组的小强设计了如图所示的装置传送物品，现有质量m＝25kg的木箱，长L＝5m、高h＝3m的固定斜面他用F＝100N的力拉绳，使木箱以v＝0.2m/s的速度沿斜面匀速地由低端上升到顶端，此过程因绳和滑轮间的摩擦而做的额外功W0＝20J。已知动滑轮质量m＝1kg，连接动滑轮的绳子拉直且与斜面平行，不计绳的质量、木箱大小和木箱到动滑轮间的绳长，g取10N/kg，则下列说法错误的是（　　） A．木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间是25s B．F做功的功率为40W C．整个装置的机械效率是75% D．斜面对木箱的摩擦力大小是50N 【答案】D 【解析】A、木箱移动的距离：s＝L＝5m，木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间：木箱由斜面底端上升到顶端所用的时间t＝＝＝25s，故A正确；B、由图知，动滑轮上绳子的股数n＝2，绳子自由端移动的速度：v绳＝nv＝2×0.2m/s＝0.4m/s，拉力的功率：P＝＝＝Fv绳＝100N×0.4m/s＝40W，故B正确；C．绳端移动距离为s＝2L＝2×5m＝10m，拉力做总功为W总＝Fs＝100N×10m＝1000J，克服木箱重力所做有用功为W有＝G箱h＝m箱gh＝25kg×10N/kg×3m＝750J，机械效率为η＝×100%＝×100%＝75%，故C正确； D、克服动滑轮重力所做功为W滑＝G滑h＝m滑gh＝1kg×10N/kg×3m＝30J，克服斜面摩擦力做功为W摩＝W总﹣W0﹣W有﹣W滑＝1000J﹣20J﹣750J﹣30J＝200J，斜面对木箱的摩擦力大小是f＝＝＝40N，故D错误。故选：D。 例6．如图所示，用F＝16N平行于斜面的拉力将重为20N的物体匀速拉上长5m、高3m的斜面，使用斜面 　（选填“可以”或“不可以”）省功，该斜面的机械效率为 　 　。 【答案】不可以；75% 【解析】根据功的原理：使用任何机械都不省功，利用斜面可以省力，但费了距离，所以使用斜面不可以省功。使用该斜面做的有用功等于克服物体的重力做的功，即W有＝Gh＝20N×3m＝60J，拉力做的功为W总＝Fs＝16N×5m＝80J，则该斜面的机械效率为。 例7. 如图所示，用滑轮组拉动重为70N的物体A，使物体A在水平方向上移动5m，所用拉力F为20N，地对物体A的摩擦力为30N，则拉力F做的功为______J，滑轮组的机械效率为______。 【答案】 200 75% 【解析】由图可知：n=2，绳子自由端移动的距离s=ns′=2×5m=10m，拉力F做的功WF=F拉s=20N×10m=200J，该装置的机械效率 例8. 如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是提升物体时收集到的信息。 物重G/N OA/m OB/m A端上升的高度h/m B端下降的竖直距离s/m 40 0.8 0.4 0.2 0.1 若不计杠杆自重和摩擦，拉力应为______N；若实际拉力F为90N，则该杠杆的机械效率为______。 【答案】 80 88.9% 【解析】如图，不计杠杆自重和摩擦，根据杠杆的平衡条件可得则 ，由表中数据可知，提升物体所做的有用功为W有用＝Gh＝40N×0.2m＝8J，总功为，杠杆的机械效率 例9. 图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图．用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，将重为4.5N的物体从A位置提升到A′位置，同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示．请你根据他们做的实验完成下列问题： （1）物体提升的高度是_____cm，拉力是_____N，该滑轮组的机械效率η=_____； （2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效率_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）． 【答案】（1）5.0 2 75% （2）变小 【解析】（1）如图刻度尺的单位是cm，分度值为1cm，A’的位置对应的刻度为0刻度上面第5格，所以物体提升的高度h是5.0cm，拉力移动的距离为； 如图测力计的分度值为0.2N，拉力是2N；该动滑轮的机械效率： ； （2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，有用功不变，而滑轮的重增加，由于对滑轮做的功为额外功，所以额外功增大，则滑轮组的机械效率变小． 例10. 建筑工地上，工人想把一个手推车推到2m高的平台上，用木板在地面上与平台间搭一个6m长的斜面。工人用平行斜面的240N的力将手推车推上平台，用时5s，若斜面的机械效率是50%，试求： （1）工人推车所做的功是多少？ （2）工人做功功率是多少？ （3）手推车的重力是多少？ 【答案】（1）1440J ；（2）288W ；（3）360N 【解析】（1）由题意可知，工人的推力为F=240N，斜面的长度为s=6m，故由W=Fs可得，工人推车所做的功为W=Fs=240N×6m=1440J （2）工人推车所用时间为t=5s，故由可得，工人做功的功率为 （3）因为使用斜面的机械效率为η=50%，故可知所做的有用功 故由W有=Gh可得，手推车重力为 答：（1）工人推车所做的功是1440J；（2）工人做功的功率是288W；（3）手推车的重力是360N。 五．课堂检测 （一）．选择题 1．关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功越多，功率一定越大 B．功率越大，机械效率一定越高 C．功率越大，做功一定越快 D．机械效率越高，做的额外功一定越少 【答案】C 【解析】A、功率是功与时间的比值，做功多，时间不确定，功率大小不能确定，故A错误； B、机械效率是指有用功与总功的比值，功率是表示做功的快慢，功率大的机器机械效率不一定高，故B错误；C、功率是描述物体做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，故C正确；D、机械效率越高说明有用功在总功中占的比例越大，也就是额外功在总功中占的比例越小，因不知道总功的多少，所以不能说机械效率越高，做的额外功越少，故D错误。故选：C。 2．某同学用同一滑轮组分别将两个质量不等的重物匀速提升相同的高度（摩擦力不计），则在两次提升重物的过程中（　　） A．机械效率相等 B．做的额外功相等 C．做的总功相等 D．绳子自由端移动的距离不等 【答案】B 【解析】同一滑轮组分别拉质量不等的重物，说明两次拉动的动滑轮质量相等，两次拉动时有几段绳子在拉重物也是一样的。故可以做如下判断：（1）有用功W＝Gh，两次质量不等的重物，提升相同的高度，故有用功是不相等的。（2）额外功在本题中就是拉升动滑轮所做的功，即W＝G动h因是同一滑轮组，故动滑轮重力是相同的，又拉升相同的高度，故额外功是相等的。（3）总功等于有用功加上额外功，两次额外功相等，有用功不相等，故总功肯定也是不相等的。故选：B。 3．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（　　） A．有用功增加，总功增加 B．有用功不变，总功增加 C．有用功不变，总功不变 D．有用功不变，总功减少 【答案】D 【解析】把同一物体匀速提升同样的高度，则根据W有＝Gh可知利用滑轮组做的有用功相同；滑轮组经改进后提高了机械效率，由η＝＝可知，改进后与改进前相比，总功减少或额外功减少。故选：D。 4．如图所示，将细绳的一端固定在天花板上，细绳绕过滑轮后，手作用在细绳的B点，利用滑轮匀速提升物体。若不计摩擦，下列说法正确的是（　　） A.物体克服重力做的功是总功 B．物体和绳子上B点移动的距离相等 C手对B点施加的拉力所做的功是有用功 D．绳子上A点和B点受到的拉力大小相同 【答案】D 【解析】由图可知，该滑轮为动滑轮；AC、不计摩擦，使用动滑轮时，手对绳端B点拉力所做的功是总功，物体克服重力做的功是有用功，故A、C错误；B、由图可知绳子的有效股数n＝2，物体和绳子上B点移动的距离s＝2h，移动的距离不相等，故B错误；D、A、B是绳子的始末端，一根绳子上各处拉力的大小是相同的，则A点和B点绳子受到的拉力大小相同，故D正确。故选：D。 5.关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是（　　） A．机械的效率越高，做功越多 B．机械的效率越高，做功越快 C．机械的功率越大，做功越快 D．机械的功率越大，做功越多 【答案】C 【解析】A、机械效率高，说明有用功占总功的比值大，做功不一定多，故A错误；B、机械效率高，说明有用功占总功的比值大，做功不一定快，故B错误；C、功率是表示做功快慢的物理量，机械的功率越大，做功越快，故C正确；D、功率是表示做功快慢的物理量，机械的功率越大，不知道做功时间，做功不一定多，故D错误。故选：C。 6．如图，用60N的拉力将80N的重物匀速提升2m，不计绳重和摩擦，下列选项正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离是6m B．有用功是80J C．拉力做的总功是180J D．动滑轮的重力是40N 【答案】D 【解析】A、由图可知n＝，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×2m＝4m，故A错误；B、对重物做的有用功：W有用＝Gh＝80N×2m＝160J，故B错误；C、拉力F做的总功：W总＝Fs＝60N×4m＝240J，故C错误；D、因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×60N﹣80N＝40N，故D正确。故选：D。 7．如图所示、利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上的重为300N的物体，拉力F的大小为30N。滑轮组的机械效率为75%，则A处的拉力大小及物体对地面的摩擦力大小分别为（　　） A．45N、45N B．60N、45N C．90N、90N D．90N、67.5N 【答案】A 【解析】（1）由图知，n＝2，拉力端移动的距离s＝ns物，使用该滑轮组时，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，则物体A受到的摩擦力：f＝nηF＝2×75%×30N＝45N；由于力的作用是相互的，物体A对地面的摩擦力等于物体A受到的摩擦力，等于45N；（2）因为物体做匀速直线运动，受到的拉力、摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以A处的拉力大小FA＝f＝45N。 8.如图所示，小明用5m长的长木板搭成一个斜面，帮助爸爸把一个质量为240kg的重物搬到2m高的卡车上。他和爸爸沿斜面共用了1200N向上的力F，在1min内将重物匀速推到车上，g取10N/kg。下列关于此过程中的说法正确的是（　　） A．他们对重物做了480J的功 B．他们做功的功率为80J C．斜面的机械效率为80% D．使用斜面可以省力，也可以省功 【答案】C 【解析】A、重物的重力：G＝mg＝240kg×10N/kg＝2400N，对重物做的有用功：W有用＝Gh＝2400N×2m＝4800J，故A错误；B、拉力做的总功：W总＝Fs＝1200N×5m＝6000J，拉力做功功率：P＝＝＝100W，故B错误；C、斜面的机械效率：η＝＝×100%＝80%，故C正确；D、斜面是一种省力机械，但不能省功，故D错误。故选：C。 9．用如图滑轮组提升重物（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（　　） A.重物提升得越高，滑轮组的效率越高 B．匀速提升的速度越大，滑轮组的效率越高 C.重物越重，滑轮组的效率越高 D．动滑轮越重，滑轮组的效率越高 【答案】C 【解析】使用滑轮组时，克服物体重力做的功为有用功W有用＝Gh，忽略摩擦和绳重，提升动滑轮做的功为额外功W额＝G动h，拉力做的总功W总＝W有用+W额＝Gh+G动h，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，由此可知：AB、滑轮组的机械效率与重物提升的高度、提升的速度无关，故AB错误；C、使用同一滑轮组（隐含条件），重物越重，滑轮组的效率越高，故C正确；D、提升同一重物（隐含条件），动滑轮越重，滑轮组机械效率越低，故D错误。故选：C。 10．如图所示，重为100N的物体A，在40N的拉力F作用下，5s内水平匀速运动了1m，已知物体A与地面间摩擦力为60N，若绳子和滑轮所受重力忽略不计，下列分析正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.2m/s B．有用功的功率为16W C．该滑轮组的机械效率为75% D．拉力F做功为40J 【答案】C 【解析】A、由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nsA＝2×1m＝2m，绳子自由端移动的速度：v＝＝＝0.4m/s，故A错误；B、拉力做的有用功：W有＝fsA＝60N×1m＝60J，有用功的功率：P有＝＝＝12W，故B错误；D、拉力做的总功：W总＝Fs＝40N×2m＝80J，故D错误；C、滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%，故C正确。故选：C。 11．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的两个滑轮组，相同时间内把相同的重物匀速提升相同的高度，若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F1和F2大小相等 B．拉力F1对滑轮组做的功多 C．拉力F2对滑轮组做功的功率大 D．两滑轮组的机械效率相等 【答案】D 【解析】不计绳重及摩擦，则有拉力F＝（G+G动），n1＝3，n2＝2；故绳子受到的拉力：F1＝（G+G动），F2＝（G+G动）；显然F1≠F2；因为动滑轮重相同，并且提升的物体重和高度相同，W额＝G动h，W有用＝Gh，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，故B错误；由η＝可得，滑轮组的机械效率相同，故A错误，D正确；因W1＝W2，做功的时间相同，根据P＝可知，拉力F1和F2对滑轮组做功的功率相同，故C错误。故选：D。 12．在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为2N，斜面长1.2m、高0.3m。下列有关斜面的说法错误的是（　　） A．物体受到斜面施加的摩擦力大小为2N B．沿斜面拉物体时所做的有用功为1.5J C．沿斜面拉物体时做的额外功为0.9J D．这个斜面的机械效率为62.5% 【答案】A 【解析】物体受到重力、拉力、支持力和摩擦力，此过程所做的有用功为：W有用＝Gh＝5N×0.3m＝1.5J，所做的总功为：W总＝Fs＝2N×1.2m＝2.4J，则此过程所做的额外功为：W额＝W总﹣W有＝2.4J﹣1.5J＝0.9J，由W额＝fs可得，摩擦力为：f＝＝＝0.75N， 此斜面的机械效率为：η＝。故选：A。 实验次数 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% 13．如图所示是测量滑轮组机械效率的实验情境，得到的数据记录在表格中。下列说法错误的是（　　） A．第1次实验是使用甲图装置完成的 B．第3次实验的机械效率为83.3% C．分析比较第1、3次实验可得出：同一滑轮组提升的物重越大，滑轮组的机械效率越高 D．分析比较第2、3次实验可得出：动滑轮重越小.，滑轮组的机械效率越高 【答案】D 【解析】A、根据s＝nh，第1次实验绳子的有效段数：n＝＝＝3；第1次实验绳子的有效段数为3，故第1次实验是使用甲图做的实验；故A正确；B、第3次实验的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%；C、第1、2次实验使用的装置不同，提升物体的重力相同，第2次实验要克服两个动滑轮做额外功，由表中数据可知，两次实验滑轮组的机械效率不同，故滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关，故C正确；D、因滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关，故研究滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关，要控制使用不相同的装置，保持提升物体的重力大小不变，第2、3次中，所用装置不同（动滑轮重不同），所提钩码的重力大小不同，故由第2、3次数据可知不能得出滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关，故D错误。故选：D。 14．如图所示，物体重180N，滑轮重20N，绳重和摩擦不计。在拉力F的作用下，物体以0.1m/s的速度匀速上升，以下说法正确的是（　　） A．此滑轮是定滑轮 B．滑轮的机械效率90% C．用此滑轮增加物重，滑轮的效率不变 D．拉力做功的功率为10W 【答案】B 【解析】A、由图可知，该滑轮与物体一起运动，是动滑轮，故A错误；B、不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝＝×100%＝90%，故B正确；C、忽略摩擦及绳重，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝，由此可知，增加物重时，此滑轮组机械效率增大，故C错误； D、由图可知，n＝2；自由端移动的速度为v自＝nv物＝2×0.1m/s＝0.2m/s； 拉力：F＝（G+G动）＝×（180N+20N）＝100N，则拉力做功的功率为：P＝＝＝Fv自＝100N×0.2m/s＝20W，故D错误。故选：B。 15．塔吊是工程建设中经常采用的起重装置，如图甲是根据塔吊抽象出来的物理模型，其水平臂AOB可视为杠杆，O为其支点，配重可以在AO之间水平移动，起吊重物的滑轮组也可以在OB之间水平移动。图乙是滑轮组的局部放大图，它将重为5000N的重物竖直匀速提升10m用时20s，滑轮组自由端绳子的拉力F为3000N，若不计绳重及摩擦，以下说法正确的是（　　） A.拉力F的功率为3000W B.滑轮组的机械效率为60% C.塔吊宽大的底座可以增大它对地面的压强 D.当所吊重物向B端移动时，配重应适当向O点移动 【答案】A 【解析】A．由图乙可知，动滑轮上绳子的根数为2，重物竖直匀速提升10m用时20s，则绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×10m＝20m，则拉力做的功为W＝Fs＝3000N×20m＝60000J，拉力F的功率为P＝＝3000W，故A正确；B．滑轮组所做的有用功为W有用＝Gh＝5000N×10m＝50000J，滑轮组的机械效率用η＝＝≈83.3%，故B错误； C．塔吊宽大的底座是通过增大受力面积来减小它对地面的压强，故C错误；D．根据杠杆平衡的条件，当所吊重物向B端移动时，动力不变，动力臂增大，在阻力不变的情况下，应该增大阻力臂，因此配重应适当远离O点移动，故D错误。故选：A。 （二）．填空题 16. 工人用如图所示的甲、乙两种滑轮，使同样一桶沙子以相同速度匀速上升，所用的拉力分别是F甲、F乙，滑轮机械效率分别是η甲、η乙，拉力的功率分别是P甲、P乙，若不计绳重和摩擦，且沙子的重力大于动滑轮重力，则F甲_______F乙，η甲_______η乙，P甲_______P乙。（选填“＞”、“＜”或“=”） 【答案】 ＞ ＞ ＜ 【解析】不计绳重和摩擦，使用定滑轮时，；使用动滑轮省一半力，即 因为滑轮重要小于物体的重，所以。不计绳重和摩擦时，使用定滑轮不做额外功，甲的效率为100%；使用动滑轮时要克服动滑轮的重做额外功，故，则。 沙子以相同速度匀速上升，根据知，甲做功的功率为乙做功的功率为，所以乙的功率大，即。 17. 如图所示，搬运工人用滑轮组在20s内将重为540N的重物匀速提升3m，所用拉力为200N，则他所做的有用功是_______J，滑轮组的机械效率是_______． 【答案】 1620 90% 【解析】（1）他所做有用功（2）已知滑轮组承担重物的绳子股数n=3，滑轮组的机械效率 18. 用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为720N的货物匀速提高10m，所做的总功为12000J，此时滑轮组的机械效率为_______；用该滑轮组提升更重的物体，机械效率会_______（选填“变小”、“不变”或“变大”）． 【答案】 60% 变大 【解析】用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为720N的货物匀速提高10m，做的有用功为： ；此时滑轮组的机械效率为：； 用该滑轮组提升更重的物体时，有用功增加，而动滑轮的重不变，即额外功不变，根据知，机械效率会变大． 19. 如图所示，一根均匀的细木棒OC，OC=4OA，B为OC的中点。在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%，不计摩擦，提升该物体做的有用功是_______J，总功_______J，木棒重为_______N。 【答案】 36 40 10 【解析】有用功，根据得，总功为 ，额外功为，因为，B为OC的中点，所以，故当物体上升0.2m时，B点即杠杆的重心将上升0.4m；不计摩擦，根据可得 20. 如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N，实验时要竖直向上且匀速拉动弹簧测力计．若物体上升高度为10cm，此时弹簧秤如图中所示，是_______N，则滑轮组机械效率为_______． 【答案】 2.4 75% 【解析】有用功为：；此时弹簧秤如图中所示，分度值为0.2N，读数为2.4N，由图知则三段绳子承重，所以拉力做功为：； 机械效率为：． 21. 如图所示，将一块lm长的木板一端架高0.4m，用50N沿木板的拉力把一个重为100N的小铁块从底端匀速拉到顶端．此过程中拉力做的总功是_______J，机械效率为_______，木板对小铁块的摩擦力为_______N． 【答案】 50 80% 10 【解析】有用功为拉力做的总功是 机械效率为，克服摩擦力做的额外功为 根据得摩擦力为 22. 从深为5m的井中直接将一桶水提出井口，已知桶重20N，桶中水重80N。若此人的目的是为了提水，则机械效率为______，若此人的目的是为了捞桶，则机械效率为______。 【答案】 80% 20% 【解析】把一桶水提出井口做的总功W总=(G桶+G水)h=(20N+80N)×5m=500J，目的是提水时，有用功W有=G水h=80N×5m=400J，机械效率，目的是为了捞桶时，有用功W有′=G桶h=20N×5m=100J，机械效率 23.某一动滑轮在使用时的机械效率为80%，则此时W额外：W有=________，额外功占总功的________，造成机械效率小于1的原因有：________，________． 【答案】1：4 20% 克服自身重力做功 克服零件间摩擦力做功 【解析】某一动滑轮在使用时的机械效率为80%，即有用功占总功的80%，额外功为1﹣80%=20%．所以W额外：W有=20%：80%=1：4； 机械做功就要做额外功，额外功主要包括克服机械自身的重力做功和克服零件间的摩擦做功，所以机械效率总小于1． （三）．解答题 24. 在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下： 实验序号 钩码重/N 动滑轮重/N 拉力/N 钩码上升的高度/m 测力计移动的距离/m 有用功/J 总功/J 机械效率/% 1 4 0.5 2.3 0.2 04 0.8 0.92 87.0 2 4 0.9 2.5 0.2 0.4 0.8 1.0 80.0 3 6 0.5 3.3 0.2 0.4 （1）完成表格中第3次数据空白处的计算___________； （2）通过比较 ________ 两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重________ （选填“有关”或“无关”）； （3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”通过比较 ________ 两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是________ 的（选填“正确”或“错误”）。 【答案】 （1） 90.9 （2）①与② 有关 （3） ①与③ 错误 【解析】（1）第3次数据中，有用功 总功 机械效率为 （2）①②两次实验中，钩码的重力相同，动滑轮的重力不同，机械效率也不同，因此可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重有关。 （3）比较①③，同一个机械，动滑轮重力不变，提升的物体重力不同时，机械效率也不同，提的物体越重，机械效率越大，可知小明的观点是错误的。 25.重为2.5t的越野车户外游玩时，陷入泥沼中。车上自备牵引设备。如图所示为施救简图。施救过程中，自备牵引设备显示，钢丝绳的拉力F为2000N，机械效率60%。设系统的额外阻力不变。求： （1）该越野车的重力。 （2）汽车受到的阻力。 （3）若牵引设备显示的机械效率为80%时，牵引力是多少？ 【答案】（1）25000N，（2）2400N，（3）1500N。 【解析】（1）越野车的质量为m＝2.5t＝2500kg；该越野车的重力为：G＝mg＝2500kg×10N/kg＝25000N；（2）根据题图可知，动滑轮上绳子的段数n＝2，根据可知，汽车受到的阻力为：f＝nFη＝2×2000N×60%＝2400N； （3）根据可得，当牵引设备显示的机械效率为80%时， 牵引力的大小为：。 26. 如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg．（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦） （1）求工人放绳的速度． （2）求滑轮组的效率η1 （3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知η1：η2=4：3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg）．求当物体完全浸没水中后，工人对地面的压力． 【答案】（1）4m/s．（2）80%；（3）525N 【解析】（1）根据题意知道，物体下降速度是：v=h/t=3m/3s=1m/s；由图知道滑轮组的有效绳子段数是n=4，所以工人放绳的速度是：v绳 =4v物 =4×1m/s=4m/s；（2）因为n=4，所以绳子运动距离是：s=4h=4×3m=12m；工人放绳子的有用功是：W有用=Gh=160N×3m=480J； 放绳子的总功是：W总 =Fs=50N×12m=600J；所以，滑轮组的效率是：η1 =W有用/W总×100%=480J/600J×100%=80%；（3）物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由F=（G动+G）/n知道，动滑轮重力是：G动=4F-G=4×50N-160N=40N；又因为η1：η2 =4：3，所以物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率是：η2 =3η1/4 =3/4×80%=60%；物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率是：η2 =W′有用/W′总=F拉物h/F拉物h+G动h=F拉物/F拉物+40N=60%，解得F拉物 =60N；当完全入水后，动滑轮受到重物向下的拉力、自身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可知：4F绳=F拉物+G动，故人对绳子的拉力是：F绳=（F拉物 +G动）/4=（60N+40N）/4=25N，此时人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，由于物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N；而人的重力是：G人=m人 g=50kg×10N/kg=500N，人受到竖直向上的支持力是：F支 =G人 +F绳=500N+25N=525N，根据物体间力的作用是相互的知道，则人对地面的压力是525N． 27.阅读短文，回答问题。 脑机接口机械臂与古典桔槔的效率探究 2026年1月中科院完成侵入式脑机接口临床突破，WRS02系统让ALS患者通过意念控制机械臂完成进食动作，该机械臂采用滑轮组提升餐具，是前沿科技与简单机械的结合。而我国古代劳动人民发明的桔槔，作为杠杆类提水工具，对应古诗“桔槔烽火照，机杼管弦鸣”，与机械臂同为提升类装置，二者均可通过机械效率衡量工作性能。某物理兴趣小组为探究科技与传统装置的效率，开展实验：用脑机接口控制的滑轮组提升重12N的餐具，拉力8N，餐具上升0.2m时绳子移动0.6m；同时模拟桔槔提水，克服水的重力做有用功30J，提水过程总功50J，小组同学通过计算对比二者效率，体会科技进步对机械效率的提升，也感受到传统工艺的物理智慧。该实验是八年级物理课堂的拓展探究内容，同学们通过动手操作，加深了对有用功、额外功和机械效率的理解，也将时事科技、传统文化与物理知识紧密结合。（1）实验中滑轮组提升餐具时，做的有用功为______J，总功为______J。 （2）该滑轮组的机械效率为（ ） A. 33.3% B. 50% C. 60% D. 75% （3）模拟桔槔提水的机械效率为（ ） A. 40% B. 50% C. 60% D. 80% （4滑轮组工作时，克服绳子与滑轮间摩擦、______做的功为额外功；桔槔提水时，额外功为______J。 （5）下列措施能提高滑轮组机械效率的是（ ） A. 减小提升的餐具重力 B. 给滑轮轴加润滑油 C. 增加提升的高度 D. 换用更粗的绳子 【答案】（1）2.4；4.8 （2）B （3）C （4）动滑轮自重；20 （5）B 【解析】（1）有用功W有用=Gh=12N×0.2m=2.4J；总功W总=Fs=8N×0.6m=4.8J。（2）滑轮组机械效率η=W有用/W总×100%=2.4J/4.8J×100%=50%，选B。（3）桔槔机械效率η=W有用/W总×100%=30J/50J×100%=60%，选C。（4）滑轮组额外功来源为克服动滑轮自重和摩擦做功；桔槔额外功W额外=W总-W有用=50J-30J=20J。（5）提高机械效率的核心是减少额外功或增加有用功，给滑轮轴加润滑油减小摩擦，减少额外功，B正确；减小提升重力会降低有用功占比，A错误；机械效率与提升高度无关，C错误；换粗绳子增大动滑轮自重，增加额外功，D错误。 六．课后作业 （一）完成知识清单 1.对人们完成任务有用的功叫做有用功，用符号______表示；并非我们需要但不得不做的功叫做额外功，用符号______表示；有用功与额外功的______叫做总功，用符号______表示，三者的定量关系为______。 2.机械效率是______与______的比值，用符号______表示，其计算公式为______（用符号书写），机械效率通常用______表示，由于额外功始终存在，机械效率永远______100%（选填“大于”“等于”或“小于”）。 3.用滑轮组提升物体时，有用功的计算公式为______（克服物体重力做功），总功的计算公式为______（拉力做的功）；若忽略绳重和摩擦，额外功主要来自克服______做的功，此时额外功的计算公式为______。 4.影响滑轮组机械效率的主要因素有：被提升物体的______、动滑轮的______、绳子与滑轮间的______；增大滑轮组机械效率的常用方法有______（写出一种即可）、减小摩擦、换用轻质动滑轮等。 5.使用杠杆提升物体时，有用功是克服______做的功，总功是作用在杠杆上的______做的功，额外功主要来自杠杆自身______和轴与轴之间的______。 6.斜面作为简单机械，使用时的有用功为______（用物体重力G、斜面高度h表示），总功为______（用拉力F、斜面长度s表示），斜面的机械效率与______和______有关（写出两种关键影响因素）。 7.某机械的机械效率为60%，其物理意义是______；若该机械做的总功为300J，则有用功为______J，额外功为______J。 8.用同一滑轮组提升不同重物时，提升的物重越______，机械效率越高；若提升同一物体，增加提升的高度，机械效率______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 9.测量滑轮组机械效率的实验中，需要测量的物理量有：物体的______、物体上升的______、拉力的______、绳子自由端移动的______，实验原理是______。 10.日常生活中，起重机的机械效率一般在80%左右，这个数值反映了起重机工作时，______占______的比例为80%左右，剩余部分的能量用于克服摩擦、钢铁结构自重等做额外功。 【答案】 1.W有 ：W额 ；总和； W总 ； W总=W有+W额； 2.有用功；总功； η ； η=W有/W总×100% ；百分数；小于 3. W有=Gh ； W总=Fs ；动滑轮自重； W额=G动h 4.重力；重力；摩擦力；增大被提升物体的重力（合理即可） 5.物体重力；动力；重力；摩擦力 6. W有=Gh ；W总=Fs ；斜面的粗糙程度；斜面的倾角（或物体重力，合理即可） 7.该机械做的有用功占总功的60%；180；120 8.大；不变 9.重力；高度；大小；距离； η=Gh/Fs×100% 10.有用功；总功 （二）强化训练 一．选择题 1．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较（　　） A．额外功减少，总功增多 B．有用功不变，总功减少 C．功率变大，机械做功更多 D．机械效率提高，机械做功加快 【答案】B 【解析】（1）机械效率提高，说明有用功在总功中占的比值大。滑轮组把同一物体匀速提升同样的高度，物重不变，物体升高的高度不变，有用功不变。因为有用功在总功中占的比值大，有用功不变，所以总功减少，额外功减少。所以选项A错，选项B正确。（2）功率大指机械做功快，跟机械做功多少没有直接的关系，所以选项C错误。（3）机械效率高指有用功在总功中占的比值大，机械做功快指机械功率大，机械效率和机械功率没有直接的关系。所以选项D错误。故选：B。 2.如图所示，小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中（　　） A．小明克服自身重力所做的功是总功 B．小明克服沙子重力所做的功是有用功 C．小明克服沙子重力所做的功是额外功 D．小明克服桶的重力所做的功是有用功 【答案】B 【解析】小明用桶把一些沙子运上三楼，对克服沙子重力做的功为有用功；为了提升沙子不得不克服自身重力、克服桶的重力所做的功为额外功；克服沙子重力做的功、克服自身重力、克服桶的重力所做的功之和为总功。可见，B正确、ACD错。故选：B。 3.质量是40kg的小王同学用重10N的水桶，提起重力为100N的水，沿楼梯送到三楼，每层楼高3m，完成这一次提水，她对水做的功为有用功，则她做的有用功和额外功分别是（ ） A．600J，2400J B．600J，2460J C．600J，60J D．3000J，60J 【答案】B 【解析】提水桶上楼，对水做的功：W有用＝G水h＝100N×6m＝600J，该同学的重力为：G人＝mg＝40kg×10N/kg＝400N，该同学上升的高度为：h＝2×3m＝6m，该同学的额外功：W额＝G人h+G桶h＝400N×6m+10N×6m＝2460J。故选：B。 4.体重为600N的小阅用如图所示的滑轮组来提升重1350N的物体，他用500N的拉力使该物体缓慢匀速上升，5s内物体上升了1m。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，下列说法中正确的是（　　） A.小阅拉力做功的功率为100W B.此时滑轮组的机械效率为75% C.提升重物的过程中克服动滑轮重力做功450J D.小阅用该滑轮组能提起的最大物重为1650N 【答案】D 【解析】A、由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×1m＝3m，拉力做的总功：W总＝Fs＝500N×3m＝1500J，拉力做功的功率：P＝＝＝300W，故A错误； B、滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝90%，故B错误； C、因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×500N﹣1350N＝150N，克服动滑轮重力做的功：W动＝G动h＝150N×1m＝150J，故C错误；D、小阅通过滑轮组向下拉绳子时的最大拉力：F最大＝G人＝600N，因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以小阅用该滑轮组能提起的最大物重：G最大＝nF最大﹣G动＝3×600N﹣150N＝1650N，故D正确。故选：D。 5.如图所示，在拉力F的作用下，滑轮组将重为300N的货物匀速提升，在20s内货物竖直上升了2m，该过程中滑轮组的机械效率为80%。下列说法正确的是（　　） A．A滑轮的作用是改变拉力的方向 B．人拉绳子的速度为0.3m/s C．拉力F做的功为750J D．此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 【答案】C 【解析】A、图中滑轮A为动滑轮，其作用是省力，故A错误；B、由图可知，n＝2，人拉绳子的速度为：v绳＝nv物＝＝＝0.2m/s，故B错误；C、拉力做的有用功为：W有＝Gh＝300N×2m＝600J，根据η＝可知，拉力F做的功为：W总＝＝＝750J，故C正确；D、滑轮组提升的货物越轻，拉力做的有用功变小，而额外功几乎不变，有用功在总功中所占的比例变小，滑轮组的械效率越小，故D错误。故选：C。 6.在学校的科技节上，小强和小明体验滑轮组座椅。如图所示，座椅和动滑轮的总重为150N。当重为600N的小明坐在座椅上，小强对绳子自由端施加恒定的拉力，小明10s内被匀速拉升3m，不计绳重和摩擦。下面有关说法正确的是（　　） A．使用该装置既省力又省功 B．小强拉绳子的速度为0.1m/s C．小强拉力的功率为225W D．滑轮组的机械效率为25% 【答案】C 【解析】A、使用该装置（滑轮组）能省力，但不能省功，故A错误；B、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×3m＝9m，小强拉绳子的速度为：v＝＝＝0.9m/s，故B错误；C、不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得小强的拉力为：F＝×（600N+150N）＝250N，小强拉力的功率为：P＝＝＝Fv＝250N×0.9m/s＝225W，故C正确；D、滑轮组机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝＝80%，故D错误。故选：C。 7．如图所示，重为100N的物体M分别在拉力F1和F2的作用下竖直提升了1m，图甲中物体M做加速运动，图乙中物体M做匀速直线运动，绳长不变。已知F1＝150N，F2＝110N。在本次实验中，下列说法中正确的是（　　） A．使用该动滑轮能省力 B．该动滑轮所做的有用功为150J C．利用该动滑轮做的额外功大于有用功 D．使用动滑轮时，当物体M被提升1m时，绳子自由端也移动了1m 【答案】C 【解析】A、物体的重力是100N，根据图乙可知，使用动滑轮时的拉力为110N，本题中使用动滑轮不能省力，故A错误； B、该动滑轮所做的有用功为：W有＝Gh＝100N×1m＝100J，故B错误； C、使用动滑轮做的总功为：W总＝F2s＝110N×2×1m＝220J，额外功为：W额＝W总﹣W有＝220J﹣100J＝120J；利用该动滑轮做的额外功大于有用功，故C正确； D、使用动滑轮时，当物体M被提升1m时，绳子自由端移动的距离为2m，故D错误。 故选：C。 8．如图所示，物体A在水平力F作用下以0.2m/s的速度在水平面上做直线运动时，弹簧测力计示数为3N，不计绳子与滑轮间的摩擦，物体A受地面的摩擦力是4N，则下列说法正确的是（　　） A．拉力F的大小是2N B．5s内拉力F做的功是3J C．拉力F的功率是1.2W D．滑轮的机械效率为50% 【答案】C 【解析】A、不计绳子与滑轮间的摩擦，水平拉力F与弹簧测力计的示数相等，则拉力F＝3N，故A错误；B、由v＝可得，物体A通过的路程：sA＝vt＝0.2m/s×5s＝1m，由图示可知，作用在动滑轮上绳子的条数为2，则绳子自由端移动的距离：s＝2sA＝2×1m＝2m，拉力做的功：W＝Fs＝3N×2m＝6J，故B错误；C、拉力F的功率：P＝＝＝1.2W，故C正确； D、滑轮此时的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%≈66.7%，故D错误。故选：C。 9．如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人竖直向上拉动绳子，使货物以0.1m/s的速度匀速上升20s。已知工人体重为600N，货物重为1200N，动滑轮重为300N。不计滑轮组的绳重和摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．工人做的有用功为240J B．工人的拉力为400N C．拉力的功率为150W D．工人对水平台面的压力为600N 【答案】C 【解析】A、货物上升的距离h＝vt＝0.1m/s×20s＝2m，有用功W有＝Gh＝1200N×2m＝2400J，故A错误；B、由图可知，绳子股数n＝3，由于不计滑轮组的绳重和摩擦，则有拉力F＝＝＝500N，故B错误；C、拉力的功率P＝＝＝＝150W，故C正确；D、由工人拉绳子时处于平衡状态，则有水平台面对工人的支持力F支＝G人+F＝600N+500N＝1100N，又因为工人对水平台面的压力与水平台面对工人的支持力是相互作用力，则工人对水平台面的压力F压＝F支＝1100N，D错误。故选：C。 10．分别使用甲、乙两个滑轮组将重为10N的物体A在2s内匀速拉升20cm，拉力大小如图所示，下列说法正确的是（　　） A．甲更省力 B．乙绳子自由端移动距离更大 C．两次所做的有用功都是200J D．此过程F1做的功比F2做的功多 【答案】D 【解析】A、使用两个滑轮组分别提升同一物体A，即提升物体的重力相同，使用甲滑轮组时拉力F1＝9N，使用乙滑轮组时拉力F2＝6N，所以乙更省力，故A错误；B、物体被提升的高度h＝20cm＝0.2m，由图知滑轮组承担物重的绳子股数分别为n1＝3、n2＝2，绳子自由端移动的距离分别为s1＝n1h＝3×0.2m＝0.6m，s2＝n2h＝2×0.2m＝0.4m，即s1＞s2，所以甲绳子自由端移动距离更大，故B错误；C、物体被提升的高度都为20cm，由W＝Gh可知，所做的有用功相同，都为：W有用＝Gh＝10N×0.2m＝2J，故C错误；D、使用甲滑轮组时拉力做的功W总1＝F1s1＝9N×0.6m＝5.4J，使用乙滑轮组时拉力做的功W总2＝F2s2＝6N×0.4m＝2.4J，此过程F1做的功比F2做的功多，故D正确。故选：D。 11．如图所示，用一个动滑轮在5s将一重为300N的物体向上提起3m，拉力为200N，这个动滑轮的机械效率和拉力的功率分别是（　　） A．66.7% 120W B．66.7% 240W C．75% 120W D．75% 240W 【答案】D 【解析】由图可知，n＝2；动滑轮的机械效率为：η＝＝＝＝＝×100%＝75%；动滑轮在5s将一重为300N的物体向上提起3m，则物体移动的速度为：v物＝＝＝0.6m/s，子自由端移动的速度：v自＝nv物＝2×0.6m/s＝1.2m/s，拉力的功率为：P＝Fv自＝200N×1.2m/s＝240W，故ABC错误，D正确。故选：D。 12．用如图所示的实验装置测量一形状规则，质量均匀的杠杆的机械效率（不考虑摩擦）.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，钩码总重G为1.2N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，下列说法正确的是（　　） A．动力×动力臂＝G×OA B．杠杆自重为0.2N C．钩码位于A和B机械效率不变 D．机械效率是66.7% 【答案】B 【解析】A、根据图示可知，阻力大小等于钩码总重G，只有当杠杆在水平位置时，阻力臂才为OA，所以该关系式不一定成立，故A错误；B、有用功：W有用＝Gh＝1.2N×0.1m＝0.12J；图中弹簧测力计的分度值是0.1N，读数为0.5N；测力计的拉力做的总功：W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J；则W额＝W总﹣W有＝0.15J﹣0.12J＝0.03J；测力计移动的距离s为0.3m，质量均匀的杠杆的重心在杠杆的中心，根据几何关系可知，杠杆重心上升的高度为弹簧测力计上升高度的一半，即h杠杆＝0.15m；不计摩擦，克服杠杆自重做的功是额外功，由W额＝G杠杆h杠杆可得杠杆自重：G杠杆＝＝＝0.2N，故B正确；C、钩码总重不变，保持钩码提升高度不变，则有用功不变；钩码分别位于A和B时，杠杆重心上升的高度不同，则额外功不同，总功也不同，根据η＝可知杠杆的机械效率会发生变化，故C错误。D、该实验中，杠杆的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故D错误。故选：B。 13．道路救援车对故障车辆拖移时可构建成如图所示的模型，当钢绳对车辆施加沿斜面的拉力为5000N，将重为1×104N的小车A沿斜面底端匀速拉至斜面顶端。已知斜面高为2m，斜面长为5m。在小车A从水平路面被拖上救援车的过程中，说法正确的是（　　） A．拉力所做的功是2×104J B．斜面的机械效率为80% C．小车受到斜面的摩擦力为2000N D．该模型中的斜面和滑轮都可以省力 【答案】B 【解析】A、拉力所做总功：W总＝Fs＝5000N×5m＝2.5×104J，故A错误； B、克服物体重力做的有用功：W有用＝Gh＝1×104N×2m＝2×104J，斜面的机械效率：η＝＝×100%＝80%，故B正确；C、使用斜面时，克服摩擦力做的功为额外功，W额＝W总﹣W有用＝2.5×104J﹣2×104J＝5×103J，由W额＝fs可得小车受到斜面的摩擦力为：f＝＝＝1000N，故C错误；D、该模型中，使用斜面可以省力；但图中滑轮为定滑轮，不能省力，但可以改变力的方向，故D错误。故选：B。 14. 如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，动滑轮的重力不可忽略。现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重和绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功，从摩擦角度考虑，随着物体重力的增加，滑轮与绳子间摩擦会一定程度增大；同时，物重增大，有用功逐渐增大，有用功占总功的比值在增大，所以机械效率逐渐增大，但由于摩擦也在增大，故机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，且机械效率逐渐趋近于100%，故B正确符合题意，故选B。 15. 工人利用如图所示的滑轮组，将重800 N的物体竖直向上匀速提升1 m，工人对绳的拉力为500 N，则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是 ( ) A. W有＝500J η＝62.5% B. W有＝500J η＝80% C. W有＝800 J η＝62.5% D. W有＝800 J η＝80% 【答案】D 【解析】滑轮组对重物所做的有用功W有=Gh=800N×1m=800J工人通过滑轮组提升物体，绳子股数n=2，则绳子移动的距离S=nh=2×1m=2m拉力做的总功W总=FS=500N×2m=1000J 该滑轮组此时的机械效率故选D 二．填空题 16. 如图所示，用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物体的物重G，甲图中拉力做的功为W甲，乙图中拉力做的功W乙，则所用的拉力F甲____F乙，W甲___W乙，其机械效率η甲____η乙。（均选填“＞”“＜”或“=”） 【答案】 ＞ ＜ ＞ 【解析】不计绳重与摩擦，使用定滑轮时，拉力为：，使用动滑轮时，拉力为：，因为动滑轮重G动小于物体的物重G，所以。当不计绳重与摩擦时，做功分别为故。当不计绳重与摩擦时，使用定滑轮做功时，没有额外功，即效率为100%，使用动滑轮时，提升动滑轮做的功为额外功，所以机械效率小于100%，故。 17. 小勇用如图所示滑轮组拉着物体匀速前进了0.2 m，则绳子自由端移动的距离为______m，若物体与地面的摩擦力为9 N，则他所做的功是______J，如果小勇对绳的拉力F＝4 N，该滑轮组的机械效率为______%。 【答案】 0.6 1.8 75 【解析】如图由三段绳子拉着动滑轮，所以绳子自由端移动的距离为 物体与地面的摩擦力为9 N，则他所做的有用功为，小勇对绳的拉力F＝4 N，则做的总功为 该滑轮组的机械效率为 18. 如右图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，则在这一过程中对铁块所做的总功为________J；有用功为________J；斜面的机械效率为____． 【答案】 5 4 80% 【解析】在这一过程中对铁块所做的总功，有用功：，斜面的机械效率． 19. 如图是人抬起独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个 ________杠杆（省力/费力/等臂）；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N，抬起车把的力F=500N，则此杠杆的机械效率为 ________　 【答案】 省力 80% 【解析】由人抬起独轮车车把的简化示意图可知，独轮车在使用时动力臂大于阻力臂，所以它属于省力杠杆。根据图示可知则杠杆的机械效率 20．如图甲，用塔吊来搬运建筑材料，图乙为局部放大图，其中货箱重300N。将重2100N的建筑材料以0.8m/s的速度，沿竖直方向匀速提升5s，绳子自由端的拉力F为1000N，不计绳重及摩擦，则此过程中建筑材料提升的高度为 　 　m，塔吊提升建筑材料做的有用功是 　 J，塔吊的机械效率为 　 　。 【答案】4；8400；70% 【解析】（1）由v＝得重物被提升的高度为：h＝vt＝0.8m/s×5s＝4m；（2）塔吊提升建筑材料做的有用功为：W有用＝Gh＝2100N×4m＝8400J；（3）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×4m＝12m，拉力做的总功：W总＝Fs＝1000N×12m＝12000J， 滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝70%。 21.某工人用如图所示的滑轮组提升沙子，已知沙子重为800N，沙子上升速度为1m/s，绳端处拉力F为400N，在10s的提升过程中，拉力F做功为 　 　J，滑轮组的机械效率为 　 　，若增加沙子重，滑轮组的机械效率 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】12000；66.7%；变大。 【解析】由图可知，n＝3，沙子上升速度为1m/s，在10s的提升过程中，沙子上升的高度为：h＝vt＝1m/s×10s＝10m，拉力F做的功为：W总＝Fs＝Fnh＝400N×3×10m＝12000J； 拉力F做的有用功为：W有＝Gh＝800N×10m＝8000J，滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%≈66.7%；若增加沙子重，拉力做的有用功变大，而额外功几乎不变，有用功在总功中所占的比例变大，滑轮组的械效率变大。 23．如图甲所示是我国古人使用绞车和滑轮吊起石材时的模拟图，其简化结构图如图乙所示，绞盘横杆长度L与滚轴直径d之比为4∶1，已知每块大理石的重力为280N，吊框的重力为100N，不计绳重和机械间的所有摩擦，g取10N/kg。 （1）绞车可以看做 （选填“轮轴”或“斜面”）； （2）一位工匠的最大推力为400N，在某次工作中，该工匠匀速推动绞车提升大理石板10m； ①在绳子最大拉力足够的情况下该工匠最多一次能够借助绞车吊起多少块大理板 ？ ②此时绞车的机械效率为多少 ？（百分号前保留1位小数） 【答案】（1）轮轴 （2）5块 93.3% 【解析】（1）通过转动绞盘使绳子绕道滚轴，从而拉起物体，绞盘相对于轮，滚轴相对于轴，所以绞车可以看做轮轴。（2）①一位工匠的最大推力为400N，绞盘横杆长度L与滚轴直径d之比为4∶1，则绳子的最大拉力每块大理石的重力为280N，吊框的重力为100N，则工匠最多一次能够借助绞车吊起大理石数量 ②吊起5块大理石时绞车的机械效率 三．解答题 24.. 在探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”时，某物理兴趣小组的同学提出了三种不同的猜想： A.斜面越倾斜斜面机械效率越大； B.斜面越倾斜斜面机械效率越小； C.斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关 他们用如图所示探究装置，在不同的倾斜程度下做了三次实验．请回答下列问题： (1)每次实验时，斜面的光滑程度和沿斜面被拉的物体应该__________(选填“相同”或“不相同”)；改变斜面的倾斜程度是指改变____________________(选填“斜面的长度”“斜面的高度”或“斜面与水平面的夹角”)；实验时应把物体沿着斜面往上缓慢拉动． (2)在以下六个物理量中：被拉物体的重力G、弹簧测力计的拉力F、斜面的长度L、斜面的高度H、物体在斜面上通过的距离s、物体上升的高度h，实验必须要测量的物理量是______________(只填所测物理量符号)；用需要测量的物理量符号表示的斜面机械效率的计算式是η=_________________． (3)如果猜想C是正确的，则在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值就应该_______(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“基本不变”)．如果在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值逐渐增大，说明实验前的猜想__________是正确的． 【答案】 （1）相同 斜面与水平面的夹角 （2） G、F、s、h ×100% （3） 基本不变 A 【解析】(1)斜面的机械效率跟斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关，探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”时，应控制斜面的光滑程度和物体相同；改变斜面的倾斜程度是指改变斜面与水平面的夹角。(2)根据公式η＝可知，实验必须要测量的物理量是G、F. s、h。(3)如果猜想C“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关”是正确的，则在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值就应该基本不变。如果在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值逐渐增大，说明斜面越倾斜斜面机械效率越大，说明实验前的猜想A是正确的。 25．深圳特区建设如火如荼，图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空处理楼体外墙的情景。吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构如图乙所示。吊篮自重600N，静置在水平地面时，它与地面的接触面积是200cm2，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m，工人及工具的总重为2400N，电动机对绳子的拉力做功1.92×104J，耗电功率为800W。求：（取g＝10N/kg，不计滑轮重、绳重和摩擦） （1）工人带工具进入吊篮，电动机对绳子的拉力为零时，此吊篮对水平地面的压强多大？ （2）吊升过程中，人上升的速度？ （3）电动机对绳子的拉力大小？ （4）电动机的效率是多少？ 【答案】（1）1.5×105Pa；（2）0.2m/s；（3）80% 【解析】（1）在水平地面上，吊篮对水平地面的压力：F＝G＝G总+G吊＝2400N+600N＝3000N， 吊篮对水平地面的压强：p＝＝＝1.5×105Pa； （2）吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m，吊升过程中，人上升的速度：v＝＝＝0.2m/s； （3）电动机消耗电能：W总＝pt＝800W×30s＝2.4×104J； 电动机对吊篮（包括人及工具）做的功，即总功为：W总′＝1.92×104J； 电动机的效率为：η＝＝×100%＝80%。 26. 小李家新买的房子位于12m高的5楼上，装修时利用如图所示的滑轮组提升装修材料。小李站在地面上把一件重为400N的材料匀速提升到楼上，此过程中滑轮组的机械效率为80%。若小李质量为65kg。（不计绳重及摩擦，g取10N/kg）求： （1）在此过程中小李所做的总功是多少？ （2）若物体上升速度为1m/s，则拉力功率为多大？ （3）小李利用此滑轮组提升其他装修材料时，一次能提起重物的重力不能超过多少N？ 【答案】（1）6000J；（2）500W；（3）1200N 【解析】（1）做的有用功为根据可得，小李所做的总功为 （2）提升物体所需要时间为拉力功率为 （3）额外功为 动滑轮的重为 最大拉力等于小李的重力，即 滑轮组有两段绳子承担物重，所以一次能提起重物的重力最大为 答：（1）在此过程中小李所做的总功是6000J； （2）若物体上升速度为1m/s，则拉力功率为500W； （3）小李利用此滑轮组提升其他装修材料时，一次能提起重物的重力不能超过1200N。 27.阅读短文，回答问题。 校园科技节与古诗中的滑轮效率实践 2025-2026学年全国多地中学开展校园科技节，八年级物理项目为“基于航天滑轮原理的重物提升挑战赛”，灵感源于2025年蓝箭航天朱雀三号可回收火箭的滑轮牵引系统，同时结合古诗“辘轳金井梧桐晚，几树惊秋”中的辘轳（定滑轮与动滑轮组合的提水装置），让学生在实践中探究机械效率。某校物理社团参与该项目，用自制滑轮组提升参赛器材，器材重18N，匀速提升0.3m时，作用在绳子自由端的拉力为10N，绳子自由端移动0.9m，过程中克服摩擦做功0.9J。社团同学在实验中记录数据、计算效率，还发现更换不同动滑轮、改变提升物重时，机械效率会发生变化，这正是课堂上所学的机械效率影响因素。同学们将航天科技、古典诗词中的物理知识融入校园实践，不仅掌握了η=W有用/W总×100%的计算方法，还理解了有用功是对人们有价值的功，额外功是不得不做的功，总功为二者之和，真正实现了物理知识的学以致用。 （1）社团提升器材时，有用功为______J，总功为______J。 （2）该滑轮组的机械效率为（ ） A. 50% B. 60% C. 70% D. 80% （3）此次实验中，动滑轮的自重为______N，滑轮组的额外功为______J。 （4）下列关于该实验的说法正确的是（） A. 提升器材的速度越快，机械效率越高 B. 有用功是克服动滑轮自重和器材重力做的功 C. 总功是拉力对滑轮组做的功 D. 机械效率能达到100% （5）若社团想提高滑轮组机械效率，可行的方案是（） A. 用更轻的动滑轮 B. 减少提升器材的高度 C. 增大绳子的拉力 D. 在滑轮上缠绕更多绳子 【答案】（1）5.4；9 （2）B （3）3；3.6 （4）C （5）A 【解析】（1）有用功W有用=Gh=18N×0.3m=5.4J；总功W总=Fs=10N×0.9m=9J。（2）机械效率η=W有用/W总×100%=5.4J/9J×100%=60%，选B。 （3）额外功W额外=W总-W有用=9J-5.4J=3.6J；克服动滑轮自重做功动=3.6J-0.9J=2.7J，动滑轮自G动=W动/h=2.7J/0.3m=3N。（4）机械效率与提升速度无关，A错误；有用功是克服器材重力做的功，B错误；总功是拉力对滑轮组做的功，C正确；由于额外功始终存在，机械效率永远小于100%，D错误。（5）用更轻的动滑轮可减少额外功，提高机械效率，A正确；机械效率与提升高度、绳子段数无关，B、D错误；增大拉力若未改变有用功和额外功占比，无法提高效率，C错误 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $