内容正文:
物 理
八年级下册 LK
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第十章 功与能
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第三节
机械效率
课时2 计算和测量机械效率
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刷基础
刷提升
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基础
知识点1 计算简单机械的机械效率
1.【2025山东淄博模拟】如图甲所示的履带式起重机可以用来吊装重型材料,其前
端滑轮组的放大图如图乙所示。某次作业中,起重机将重 的物体匀速吊起
高,若绳端拉力为 ,则下列说法正确的是( )
甲
乙
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A.若增大提升物体的速度,可提高起重机的机械效率
B.绳自由端移动的距离是
C.起重机做的有用功是
D.起重机做的总功是
【解析】增大提升物体的速度,不会影响有用功和额外功,则不能提高起重机的机
械效率,故A错误;动滑轮上承担物重的绳子股数 ,则绳自由端移动的距离
,故B错误;起重机做的有用功
,故C错误;起重机做的总功
,故D正确。故选D。
√
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2.【2024湖北武汉模拟】在斜面上将一个重 的物体(体积忽略不计)匀速拉到顶
端,沿斜面向上的拉力为,斜面长、高 。下列有关说法错误的是
( )
A
A.物体受到斜面施加的摩擦力大小为
B.沿斜面拉物体时所做的有用功为
C.沿斜面拉物体时做的额外功为
D.这个斜面的机械效率为
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【解析】物体在斜面上受到重力、拉力、支持力和摩擦力,将物体拉至斜面顶端的
过程中所做的有用功为 ,所做的总功为
,则此过程所做的额外功为
,由 可得,摩擦力为
,此斜面的机械效率为 。故选A。
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3.【2024江苏南京模拟】如图所示,杠杆重 ,用此杠杆先后两次将挂在同一位
置的重为和的重物匀速提升,分别使重物上升了 和
,则下列说法正确的是( )
D
A.第1次做的有用功多 B.第2次做的额外功多
C.第1次做的总功少 D.第2次机械效率大
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【解析】第1次做的有用功 ,第2次做的有用功
,则第1次做的有用功和第2次做的有用功相同,
故A错误;克服杠杆重力做的功为额外功,由题意可知,第1次将杠杆提升的高度大,
故第1次做的额外功多,根据 可知第1次做的总功多,故B、C错误;
前后两次做的有用功相同,第1次做的总功多,根据 可知,第2次机械效率
大,故D正确。
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关键点拨
(1)根据 可求出有用功,克服杠杆重力做的功为额外功,根据
可比较前后两次做的总功的大小关系;
(2)根据 可比较前后两次机械效率的大小。
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知识点2 测量滑轮组的机械效率
4.【2025山东潍坊模拟】在“测量滑轮组机械效率”的实验中,实验小组进行了三
次实验,实验数据如下表。
实验次数 1 2 3
物重 6 8 10
物体上升的高度 3 3 3
测力计示数 2.5 3.2 3.9
测力计移动的距离 9 9 9
机械效率
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(1)由表中数据可知,该实验是用____图(填“甲”或“乙”)所示的滑轮组进行
操作的;
甲
甲
乙
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【解析】由表格数据可知,当物体上升的高度为时,测力计移动的距离为 ,
可知滑轮组承重绳子的股数 ;由题图可知,甲滑轮组承重绳子的股数为3股,
乙滑轮组承重绳子的股数为2股,所以该实验是用甲图所示的滑轮组进行操作的。
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(2)第2次实验中,滑轮组的机械效率是_______(结果保留到 );
【解析】第2次实验中,滑轮组的机械效率 。
(3)分析三次实验数据,可以得到的实验结论是:____________________;
见解析(合理即可)
【解析】分析实验数据可知,使用同一滑轮组,提升物体的重力越大,滑轮组的机
械效率越高。
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(4)实验过程中发现,拉动弹簧测力计时不易读数,某同学认为应该静止时读数,
老师说该想法是错误的,原因是____________________。
见解析(合理即可)
【解析】静止时读数忽略了滑动摩擦力的影响,则静止时测得的拉力可能偏小,因
此该同学的想法是不正确的。
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刷易错
易错点 误认为机械效率的高低与滑轮组绳子的绕法和重物被提升
的高度有关
5.用如图所示的滑轮组提升重物(忽略绳重及摩擦),下列做法能提高滑轮
组机械效率的是( )
B
A.增加重物被提升的高度
B.减小动滑轮的重力
C.改变绳子的绕法,减少承担物重的绳子的段数
D.减小重物的重力
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【解析】不计绳重和摩擦时,滑轮组的机械效率 ,
由表达式可知,滑轮组的机械效率与重物被提升的高度无关,故A错误;由表达式可
知,减小动滑轮的重力, 变小,则滑轮组的机械效率变大,故B正确;由
表达式可知,滑轮组的机械效率与承担物重的绳子的段数无关,故C错误;由表达式
可知,减小重物的重力, 变大,则滑轮组的机械效率变小,故D错误。故选B。
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易错警示
滑轮组的机械效率不是固定不变的,它与提升物体的重力、绳重、动滑轮重以及滑
轮内部的摩擦等有关;不计绳重和摩擦时,滑轮组的机械效率与滑轮组绳子的绕法
和物体被提升的高度无关。
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提升
1.【2025山东泰安模拟,中】如图所示,重力为 的物体在滑轮组的作用下,
以的速度沿水平地面向右匀速运动了。滑轮组绳子自由端向右的拉力
为,滑轮组的机械效率为 ,在此过程中,下列说法正确的是( )
C
①有用功为
②额外功为
A.只有①② B.只有①③ C.只有②④ D.只有③④
③物体与地面间的滑动摩擦力为
④若物体的重力和运动速度不变,只增大地面的粗糙程度,则
滑轮组的机械效率会提高
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【解析】物体移动的距离 ,滑轮组有效绳子段数
,则绳子自由端移动距离 ,则总功
,有用功 ,
额外功为 ,故①错误,②正确;物体与地
面间的滑动摩擦力 ,故③错误;若物体的重力和运动速度不
变,只增大地面的粗糙程度,则物体与地面间的滑动摩擦力变大,有用功增加,额
外功基本不变,则滑轮组的机械效率会提高,故④正确。故选C。
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2.【2024山东淄博模拟,中】(多选)第一次用力直接将物体匀速提升
(如图甲),第二次借助斜面用力把 匀速提升相同的高度(如图乙),已知物
体沿斜面运动的过程中受到斜面的摩擦力为,运动的距离为 ,忽略空气阻力,
根据以上条件,此过程中斜面机械效率的表达式正确的是( )
ABD
A. B. C. D.
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【解析】提升过程中做的有用功,总功 ,斜面的机械效率为
,故A正确;提升过程中做的有用功,额外功 ,
总功,斜面的机械效率 ,故B正确;
总功,额外功,则有用功 ,斜面
的机械效率,故C错误,D正确。故选 。
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关键点拨
方法一:利用 计算提升过程中克服物体重力做的有用功,利用
计算使用斜面时拉力做的总功。方法二:利用 计算提升
过程中克服物体重力做的有用功,额外功为 ,总功为
。方法三:使用斜面时总功为 ,额外功为
,则有用功 。用以上三种方法都可以表示
出有用功和总功,斜面的机械效率等于有用功与总功的比值。
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(第3题图)
3.【2024广东广州模拟,偏难】如图,用甲、乙两机械分别将重
为、的两物体、匀速提升,物体上升高度分别为 、
。绳子自由端的拉力分别为、,机械效率分别为 、
,忽略两机械的一切摩擦和绳重,两机械的动滑轮重力未知。
下列说法正确的是( )
D
A.若、,则 B.若、,则
C.若、,则 D.若、,则
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【解析】由图可知,甲滑轮组绳子有效段数,乙滑轮组绳子有效段数 。
甲中绳子自由端的拉力 ,乙中绳子自由端的拉
力,若、 ,由于不知道甲、
乙两滑轮组中动滑轮的重力是否相等,所以无法比较和 的大小,故A错误;若
、,根据甲中绳子自由端的拉力 ,乙中绳子自
由端的拉力可知,,根据
可知,,故B错误;若、 ,根据甲中绳子自由端的拉力
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,乙中绳子自由端的拉力可知, ,
根据可知,,故C错误;若、 ,
根据甲中绳子自由端的拉力 ,乙中绳子自由端的拉力
可知,,根据 可知,
,故D正确。故选D。
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(第4题图)
4.【四川泸州中考,中】小聪探究斜面的机械效率时,将粗糙程
度均匀的长木板用支架支撑构成斜面,如图所示。用刻度尺量出
斜面底端点到斜面上点的距离为,点距水平地面高度
为。 沿斜面向上用的拉力将重为 的木块匀速拉到
0.32
62.5
0.3
点,用时,则这段过程中拉力做功的功率______,斜面的机械效率 ___
___,木块在该斜面上受到的滑动摩擦力_____ (忽略空气阻力)。
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【解析】拉力做的总功 ,拉力做功的功率
;拉力做的有用功 ,斜面
的机械效率 ;克服滑动摩擦力做的额外功
,由 可得木块受到的滑动摩擦力
。
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5.[中]如图所示,是体积为、密度为 的实心铁
块,将它浸没在水中,始终未提出水面。若不计摩擦和动滑轮重, 受力
平衡,取 ,则:
(1)作用于绳子自由端的拉力 是多少?
【解】实心铁块的体积为 ,则浸没在水中时,
,铁块受到的浮力
,铁块的重力
,由题图可知 ,
不计摩擦和动滑轮重,所以作用于绳子自由端的拉力
。
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(2)若实际所用拉力为 ,此时该滑轮组的机械效率是多少?
【解】绳子自由端移动的距离,拉力做的功 ,使用滑轮组所
做的有用功 ,此时该滑轮组的机械效率
。
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刷素养 走向重高
6.核心素养 科学思维【2025安徽池州调研,偏难】如图所示,
是一轻质杠杆,为支点,将重的物体悬挂在 点,当杠杆在
水平位置平衡时,在 点施加一竖直向上的恒力将重物从水平位置
匀速向上提升了,此时杠杆的机械效率为 (不计空气阻力
和摩擦),保持物体悬挂点不变,如果此动力作用点由点向支点 靠近一些后,再
将该物体匀速提升,此时机械效率为,则___。(填“ ”“ ”或“
”)
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【解析】假设,则 ,由杠杆平衡
条件可知,则 ,如图所示:
由数学知识可知,则 ,故
,机械效率 ,
如果动力作用点由点向支点靠近一些后,假设 ,同理由上述分析
可知,改变作用点的位置不影响机械效率的大小,
即,因此 。
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