12.4 机械效率 知识解读 讲义-2025-2026学年人教版物理八年级下学期

本讲义聚焦初中物理“机械效率”核心知识点，系统梳理有用功、额外功、总功的定义及计算，功的原理，机械效率的概念、公式、提高方法，不同简单机械的机械效率计算与应用，以及滑轮组、斜面、杠杆的探究实验，构建从概念到应用的完整学习支架。 资料通过典例与变式题结合，强化科学推理与问题解决能力，实验部分详细阐述目的、原理及结论，培养科学探究素养。课中辅助教师高效授课，课后随堂检测助力学生巩固知识，查漏补缺，深化物理观念的理解与应用。

1（知识解读）（解析版） •知识点1 有用功和额外功 •知识点2 机械效率的概念 •知识点3 机械效率的计算和应用 •知识点4 有关机械效率的探究实验 •作业 随堂检测 知识点1 有用功和额外功 1、有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。 2、额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。 3、总功：有用功与额外功的和叫总功。 4、总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外。 5、有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外。 6、额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用。 7、功的原理 （1）使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于（大于或等于）不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。 （2）功的原理是人们经过长期的实验和研究得到的规律，是任何机械（不论是简单机械还是复杂的机器）都遵循的原理，它表明使用任何机械，能省力或省距离或改变力的方向，但都不能省功。 【典例1】如图所示，甲乙两位工人师傅用不同的方式将同一物体提升到同一高度，他们在做功的过程中，下列哪一个物理量是相同的（　　） A．拉力 B．总功 C．有用功 D．机械效率 【答案】C 【详解】A．由图可知，工人甲直接利用绳子提升物体，所以拉力 ，工人乙使用的是动滑轮。动滑轮可以省力，拉力约等于物体和动滑轮总重力的一半， 。即使忽略动滑轮的重力， ，即它们的拉力不相同，故A不符合题意； BC．总功是拉力所做的功，等于有用功与额外功之和 ， 额外功包括克服机械自身重力（如动滑轮的重力）和摩擦力所做的功。甲直接拉动物体，额外功主要来自克服摩擦。乙使用动滑轮，额外功除了克服摩擦，还需要克服动滑轮自身的重力。因此，乙做的额外功通常比甲多。本题中，目的是将物体提升到一定高度。所以有用功为，因为甲乙两人提升的是“同一物体”到“同一高度”，这意味着物体的重力 和提升的高度都是相同的。因此，两人做的有用功是完全相同的，所以甲的总功小于乙的总功，故B不符合题意，C符合题意； D．机械效率 ，从上面的分析可知，两人做的有用功相同，但总功不同，因此，他们的机械效率 也必然不同，故D不符合题意。 故选 C。 【变式1-1】用图甲所示的动滑轮，先后将两个不同重物在相等时间内匀速提升相同高度，两次所做的额外功相同，不计绳重和摩擦，根据图乙中两次有用功和额外功的百分比可知（    ） A．第一次提升重物时的有用功少 B．第二次提升的重物所受重力大 C．第一次提升重物时机械效率高 D．第二次提升重物拉力的功率大 【答案】C 【详解】C．动滑轮的机械效率 从图乙可知，第一次提升重物时有用功占比，额外功占比，机械效率；第二次提升重物时有用功占比，额外功占比，机械效率。所以第一次提升重物时机械效率较高，故C正确； A．已知两次所做的额外功相同，不计绳重和摩擦，额外功，因为将两个不同重物在相同时间内匀速提升相同高度，动滑轮上升高度也相同，所以两次额外功相同。因为两次额外功相同，设额外功都为 第一次总功 则第一次有用功 第二次总功 则第二次有用功 所以第一次提升重物时的有用功多，故A错误； B．根据，因为相同， 即第一次提升的重物所受重力大，故B错误； D‌．功率，时间相同， 所以第一次提升重物拉力的功率大，故D错误。 故选C。 【变式1-2】某同学用如图甲的滑轮5s内将重420N的物体匀速提升5m，提升过程中做功的部分数据如图乙。则有用功为___________J，所用拉力F为___________N，动滑轮的重力约为___________N，克服绳重与摩擦的功率约为___________W。 【答案】 2100/ 300 150 30 【详解】[1]有用功为 [2]由图乙可知，有用功占的比例为70%，所以总功为 由图甲可知，动滑轮上承重绳子的股数为n=2，绳子自由端移动的距离为 拉力为 [3]由图乙可知，克服动滑轮重所做的功占总功的比例约为四分之一，即25%，所以克服动滑轮重所做的功为 动滑轮的重力约为 [4]由图乙可知，克服绳重与摩擦的功约为 克服绳重与摩擦的功率约为 【变式1-3】如图所示，在用动滑轮提升钩码时，动滑轮对钩码做的功是______，弹簧测力计对绳子自由端做的功是______，提升动滑轮做的功是______。（三空均选填“有用功”、“额外功”和“总功”） 【答案】 有用功 总功 额外功 【详解】[1]将钩码提升一定的高度是我们的工作目的，动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功； [2]弹簧测力计的拉力所做的功，叫作总功； [3]用动滑轮提升钩码时，我们还不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫作额外功。 知识点2 机械效率的概念 1、概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。 2、计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。 由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。 3、提高机械效率的主要办法 （1）在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。 （2）在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 注意：功率是表示物体做功快慢的物理量，与机械效率是两个完全不同的概念；理解机械效率的定义，明确有用功、额外功和总功之间的关系是解决此类题目的关键。 【典例2】下列说法中正确的是（　　） A．力越大，力对物体做的功就越多 B．机械效率高的机械，功率一定大 C．机械的功率越大，做功一定越多 D．做功快的机器，功率一定大 【答案】D 【详解】A．功的计算公式为，做功多少由力和力方向上移动的距离共同决定，仅力更大不能说明做功更多，故A错误； B．机械效率反映有用功占总功的比例，功率反映做功快慢，二者是完全独立的物理量，没有必然联系，机械效率高的机械功率不一定大，故B错误； C．由可知，做功多少由功率和做功时间共同决定，功率大如果做功时间很短，做功不一定多，故C错误； D．功率的物理意义就是描述物体做功的快慢，因此做功快的机器，功率一定大，故D正确。 故选D。 【变式2-1】下列关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（   ） A．功率大的机器做功一定多 B．功率小的机器做功一定慢 C．越省力的机械，机械效率一定越高 D．额外功越少的机械，机械效率一定越高 【答案】B 【详解】A．功率是单位时间内做的功，公式为。功率大只能说明做功快，但做功的多少还取决于时间。如果时间很短，功率大的机器做功也不一定多，故A错误； B．功率的物理意义就是表示做功的快慢，功率小的机器，单位时间内做的功少，所以做功一定慢，故B正确； C．机械效率是有用功与总功的比值，它反映的是能量利用的有效程度，与机械是否省力没有直接关系。例如，一个省力的滑轮组可能因为额外功较多，机械效率反而不高，故C错误； D．机械效率，它由有用功和额外功共同决定。额外功少并不代表效率高，因为如果有用功也很少，效率依然会很低，故D错误。 故选B。 【变式2-2】某机械的效率为70%，表示有用功占总功的___________；使用任何机械都不可避免地要做___________功。 【答案】 70% 额外 【详解】[1]机械效率的物理意义是有用功与总功的比值，以百分比形式呈现，因此该机械的效率70%代表有用功占总功的70%。 [2]因为机械自身存在重力、运转过程中存在摩擦等因素，使用任何机械时，都不可避免地要做额外功，这类功是为完成有用功而额外消耗的功。 【变式2-3】如图所示，人向下拉绳提升重物。已知物体重400N，动滑轮重100N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m，人需用的拉力为_______N，绳子自由端移动的距离为_______m，人利用该滑轮组提升重物的效率为_______。 【答案】 250 1 80% 【详解】[1]如图所示，一共2段绳子分担总重力，人需用的拉力为 [2]绳子自由端移动的距离为 [3]人利用该滑轮组提升重物的效率为 知识点3 机械效率的计算和应用 1、机械效率表达式为，对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下： 2、机械效率的大小比较 （1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。 （2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高； （3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高； （4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。 3、机械效率的应用 （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，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。 4、提高机械效率的主要办法 （1）有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。 （2）额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 【典例3】如图所示，在竖直向上的250N的拉力F作用下，重为400N的物体被匀速提升2m共用时5s。不计绳重和摩擦，求： (1)动滑轮的重力； (2)滑轮组的机械效率； (3)若用此滑轮提升另一重物，机械效率为90%，则此时提升的物体重为多大？ 【详解】（1）由图可知，该滑轮组承担物重和动滑轮重的绳子段数，不计绳重和摩擦时，拉力满足公式 动滑轮重力 （2）提升重物做的有用功为 拉力端移动的距离 拉力做的总功为 滑轮组的机械效率 （3）动滑轮重力不变，设此时提升物重为，提升重物高度为，不计绳重和摩擦，机械效率为 代入数据，得 解得 【变式3-1】如图所示，用甲、乙两滑轮组在相同时间内分别将物体A、B匀速提升相同高度，已知GA>GB，忽略绳重和轮与轴的摩擦，下列判断正确的是（　　） A．两滑轮组绳子自由端移动的距离相等 B．甲滑轮组做的有用功可能比乙的少 C．拉力F甲做功的功率一定比拉力F乙的大 D．若滑轮组的机械效率，则甲滑轮组中的动滑轮比乙的重 【答案】D 【详解】由图可得，甲滑轮组承担物重的绳子段数，乙滑轮组，两物体提升高度相同，时间相同，且 A．绳子自由端移动距离，代入得，，故A错误； B．滑轮组有用功，已知、相同，因此 甲的有用功一定比乙多，故B错误； C．忽略绳重摩擦，总功，功率，由于动滑轮重力和大小未知，因此无法确定总功一定大于，功率大小也不能确定一定甲更大，故C错误； D．忽略绳重摩擦，机械效率 整理得 因为，则，已知GA>GB， 因此 说明甲的动滑轮比乙重，故D正确。 故选 D。 【变式3-2】小型起重机可以吊起重物。 (1)如图所示，该起重机将重为的物体匀速提升，此过程中起重机所做的有用功为______________J； (2)在上述过程中，若额外功是，则该起重机的机械效率为______________。 【答案】(1) (2)75% 【详解】（1）起重机所做的有用功 （2）起重机所做的总功 起重机的效率为 【变式3-3】如图所示，某同学通过滑轮组将深井中的物体向上提升。提升过程中，该同学拉住绳的末端匀速水平向右移动，将重1000N的物体匀速提升了2m。已知动滑轮重200N，不计绳重及摩擦。求： (1)该同学对绳子的拉力； (2)滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。 【详解】（1）通过上图可得，承担物重的绳子段数为，不计绳重和摩擦力，拉力与重物、动滑轮重的关系为 根据题意得，，所以 （2）有用功为 绳子自由端移动的距离 总功为 滑轮组的机械效率为 知识点4 有关机械效率的探究实验 1、滑轮（组）机械效率的测量实验 （1）实验目的：测量滑轮组的机械效率。 （2）实验原理：。 （3）注意事项 ①匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变； ②为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数； ③多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值； 实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。 2、斜面机械效率的测量实验 （1）实验目的：探究斜面的机械效率。 （2）实验原理：。 （3）实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。 3、杠杆机械效率的测量实验 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。 （1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N，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66.7%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：由于使用杠杆时需要克服摩擦做功。 （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：不能； 请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。 注意：（1）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变。 （2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数。 （2）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值。 【典例4】在“测量滑轮组机械效率”的实验中，实验兴趣小组的同学们用同一滑轮组进行了三次实验（如图1所示），实验数据记录如下表（图2所示）： 实验次数 钩码重/N 钩码上升 距离/cm 弹簧测力 计示数/N 弹簧测力计上 升距离/cm 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ① 3 6 10 2.2 30 90.9% 图2 (1)表格中编号①处的数据为______； (2)分析表中数据可得结论：使用同一滑轮组提升不同重物至同高度时，提升的物重增加时，滑轮组的机械效率______（选填“变大”“变小”或“不变”）； (3)小柯发现绳端移动的距离与钩码上升的高度有固定的倍数关系，于是他认为：钩码重一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率；小程则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了。你认为______的看法是正确的。 【答案】(1) (2)变大 (3)小柯 【详解】（1）滑轮组机械效率为 （2）由表格数据可知，物重增大时，机械效率从提高到，因此提升物重增加时，滑轮组的机械效率变大。 （3）对机械效率公式变形可得 n为绳子段数，固定不变，当钩码重G一定时，机械效率与钩码提升高度无关，因此小柯的看法正确。 【变式4-1】实验小组用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表： 实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η/% 1 木块 4 15 1 90 66.7 2 小车 4 15 90 (1)沿斜面拉动物体时，为使测力计的示数稳定，应使物体做________运动，此时绳子对物体的拉力和斜面对物体的摩擦力________（选填“是”或“不是”）平衡力； (2)根据图中测力计的示数可算得，第2次实验的机械效率为________%（保留小数点后一位）；由实验可得初步结论：其他条件不变时，________越小，斜面的机械效率越大； (3)第1次实验中，木块所受摩擦力为________N（保留小数点后一位）。 【答案】(1) 匀速直线 不是 (2) 95.2 摩擦力 (3)0.3 【详解】（1）[1]沿斜面拉动物体时，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，应使物体做匀速直线运动。 [2]沿斜面向上匀速拉动物体时，在斜面方向上物体受到沿斜面向上的拉力，沿斜面向下的摩擦力，竖直向下的重力，在这三个力作用下物体处于平衡状态，所以物体所受到的拉力和斜面对物体的摩擦力不是一对平衡力。 （2）[1]由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，测力计示数为0.7N；由表中数据可知，第2次实验中，斜面的机械效率为 [2]沿着斜面拉物体时，克服斜面对物体的摩擦力做的功为额外功，由表中1、2两次的数据可知，斜面高度和长度相同，即斜面的倾角相同，物体重力相同，木块和小车对斜面的压力相同，但接触面粗糙程度不同，所以木块和小车受到的摩擦力不同，故斜面的机械效率不同。第1次木块在斜面上滑动，第2次小车在斜面上滚动，在压力相同时，滚动摩擦力比滑动摩擦小得多，故第2次机械效率跟高。所以得出结论：其他条件不变时，摩擦力越小，斜面的机械效率越大。 （3）第1次实验中，总功为 有用功为 克服摩擦力所做的额外功为 木块所受摩擦力为 【变式4-2】小明和兴趣小组的同学一起利用杠杆进行了下面两个实验： (1)如图甲，小明多次改变钩码个数以及位置，最后得出杠杆的平衡条件是________。多次实验的目的是__________； (2)小明发现当杠杆水平平衡时，如果改变一侧钩码的个数或悬挂位置，杠杆不再平衡。 小红认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用点的距离； 小明认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用线的距离； 为判断谁的观点正确，同学们利用图乙中水平平衡的杠杆（）进行实验，保持处悬挂钩码的个数和位置不变。 ①把处悬挂的钩码改挂在处，发现杠杆不再平衡。②把处悬挂的钩码改挂在处，发现杠杆仍保持平衡； ③由此初步判断________的观点是正确的； (3)如图丙所示的实验装置测量杠杆的机械效率（不考虑摩擦）：实验时，将同一物体分别悬挂在、两点，弹簧测力计挂在点，竖直向上匀速提升物体相同的高度，杠杆机械效率分别为和，则________（选填“”“”“”）。 【答案】(1) 得到普遍规律 (2)小明 (3)< 【详解】（1）[1][2]小明多次改变钩码个数以及位置，最后得出杠杆的平衡条件是，多次实验的目的是得到普遍规律。 （2）由实验得，当力的大小和支点到力的作用点的距离不变，力的大小和支点到力的作用线的距离改变时，杠杆的平衡状态改变；当力的大小和支点到力的作用线的距离不变时，杠杆的平衡状态不变，故小明的观点是正确的。 （3）将同一物体分别悬挂在A、B两点，弹簧测力计挂在D点，竖直向上匀速提升物体相同的高度，将物体挂在A点时杠杆的重心升高的高度大于物体挂在B点时杠杆的重心升高的高度，由得。由得，两次杠杆做的有用功相同，由得，物体挂在A点时杠杆做的总功较大，由得。 【变式4-3】在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小兵与同学们用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ① 3 6 10 ② 30 90.9% (1)实验时应沿竖直方向 ____ 拉动弹簧测力计，并用刻度尺测出物体上升的高度； (2)分析数据可得结论：使用同一滑轮组，滑轮组的机械效率与物重的关系可能比较符合的图是 ； A． B． C． D． (3)若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计绳重和摩擦，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率 ________ （选填“改变”或“不变”）。 【答案】(1)匀速 (2)B (3)不变 【详解】（1）实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，受到拉力等于测力计的示数。 （2）动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重力和绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功，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，由于摩擦增大，额外功也增大，所以机械效率η与物体重力G的关系并不成正比，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （3）不计绳重及摩擦，则克服动滑轮的重力做的功为额外功，若将此滑轮组换一种绕绳方法，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率为 由于物体的重力G和动滑轮的重力不变，所以滑轮组的机械效率不变。 1．下列物理量大小最符合实际情况的是（    ） A．托起两枚鸡蛋所用的力约为1N B．中学生的质量约为500kg C．教室的气压约为100Pa D．大型起重机的机械效率可高达100% 【答案】A 【详解】A．2个鸡蛋的质量约为，其受到的重力约为，所以托起两个鸡蛋所用的力约为1N，故A符合实际； B．中学生的质量约为，故B不符合实际； C．教室的大气压强接近一个标准气压下的气压，约为，故C不符合实际； D．使用任何机械都不可避免地做额外功，所以任何机械的机械效率都小于，故D不符合实际。 故选A。 2．如图，工人利用动滑轮提升重物。下列说法正确的是（　　） A．使用动滑轮可以省距离 B．此过程中拉力做的功为有用功 C．被提升的重物越重，该装置的机械效率越高 D．重物被提升越高，该装置的机械效率越高 【答案】C 【详解】A．动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，特点是省力费距离，不能省距离，故A错误； B．拉力做的功包括两部分：提升重物的功（有用功）和克服动滑轮重力、摩擦的功（额外功），因此拉力做的功是总功，不是有用功，故B错误； C．机械效率公式为​ 当动滑轮重不变时，被提升的重物越重（G越大），机械效率η越高，故C正确； D．由上面的公式可知，机械效率与重物被提升的高度h无关，因为h在分子分母中会约去。因此提升高度不影响机械效率，故D错误。 故选C。 3．抗日战争时期，三五九旅战士在延安南泥湾开展大生产运动，机关和部队还组织了纺线比赛，几十、几百双手一齐摇动纺车，发出一阵阵有节奏的响声（如图所示）。关于战士们使用纺车纺线的过程，下列说法正确的是（　　） A．纺车的摇柄相当于轮轴，其主要作用是为了省距离 B．手上涂一些油脂可以增大手与摇柄之间的摩擦 C．纺线时，纱线被拉细拉长，说明力可以改变物体的形状 D．减少纺车轮轴间的摩擦可以使其机械效率达到100% 【答案】C 【详解】A．轮轴的实质是可连续转动的杠杆，纺车摇柄的动力作用在轮上，轮半径大于轴半径，属于省力轮轴，省力的同时费距离，作用是省力不是省距离，故A错误； B．摩擦力大小与接触面粗糙程度有关，手上涂油脂会降低接触面的粗糙程度，会减小手与摇柄之间的摩擦，故B错误； C．力可以改变物体的形状和运动状态，纱线被拉细拉长，形状发生变化，说明力可以改变物体的形状，故C正确； D．使用任何机械时，都不可避免要克服摩擦、机械自重做额外功，额外功不可能为零，因此机械效率不可能达到100%，故D错误。 故选 C。 4．明代科学家宋应星的著作《天工开物》中详细描述了各种机械装置的工作原理和应用，其中就包括了滑轮的使用，如图所示的是古代的一个木质滑轮，下列说法正确的是（　　） A．使用此滑轮一定可以省力 B．减小滑轮与轮轴之间的摩擦力不可以提高滑轮的机械效率 C．此滑轮若当作定滑轮使用则是为了改变力的方向 D．使用木质滑轮的机械效率一定高于铁质滑轮 【答案】C 【详解】A．此滑轮若当作定滑轮使用则是为了改变力的方向，不能省力，故A错误； B．减小滑轮与轮轴问的摩擦，可以减少额外功，在有用功不变的情况下，额外功减小了，所以机械效率就提高了，故B错误； C．此滑轮若当作定滑轮使用，定滑轮可以改变力的方向，但不能省力，故C正确； D．使用木质滑轮的机械效率不一定高于铁质滑轮，滑轮的机械效率还与物体的重力、摩擦等有关，故D错误。 故选C。 5．利用一个动滑轮将重为400N的货箱A竖直匀速提升2m，用时10s，此过程中，施加在绳自由端竖直向上的拉力F为250N。下列说法正确的是（　　） A．动滑轮重为100N B．绳子自由端移动的速度是0.2m/s C．拉力F所做的功为500J D．滑轮组的机械效率是80% 【答案】D 【详解】A．不计绳重和摩擦时，动滑轮重力为 如果考虑绳重和摩擦，动滑轮重力实际小于，故A错误； B．绳子自由端移动距离 自由端移动速度 故B错误； C．拉力做的总功 故C错误； D．对货箱做的有用功 机械效率 故D正确。 故选D。 6．如图是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。某次电梯以的速度将重的人匀速提升，电动机的输出功率为，关于该过程下列说法正确的是（   ） A．滑轮B能省力 B．人对电梯的压力与电梯对人的支持力是一对平衡力 C．拉力F为 D．此次电梯的机械效率约为 【答案】D 【详解】A．由图可知，滑轮B的轴固定不动，属于定滑轮，定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误； B．平衡力要求两个力作用在同一物体上，人对电梯的压力受力物体是电梯，电梯对人的支持力受力物体是人，两个力作用在不同物体上，是一对相互作用力，不是平衡力，故B错误； C．由图可知，动滑轮A的承重绳子段数，绳子自由端的速度为 根据功率公式，可得拉力，故C错误； D．电梯的机械效率为，故D正确。 故选D。 7．如图所示，利用滑轮组将物块M和物块m一起沿水平向右做匀速直线运动了20s，移动了4m。已知绳对物块M的拉力为320N，人对绳子端的拉力F为200N，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（   ） A．物块m受到水平向左的摩擦力 B．在20s内的人所做的有用功为80J C．绳子端拉力F的功率为80W D．若让m离开M后，调整拉力F仍使M做匀速直线运动，这样可以提高滑轮组的机械效率 【答案】C 【详解】A．m和一起做匀速直线运动，处于平衡状态，水平方向没有相对运动、也没有相对运动趋势，因此不受摩擦力，故A错误； B．该水平滑轮组的有用功是拉动做的功，等于绳对的拉力做的功： 故B错误。 C．由图可知，动滑轮上的绳子段数，因此绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 拉力的功率 故C正确； D．m离开后，对地面的压力减小，受到的地面摩擦力减小；不计绳重和摩擦，额外功是克服动滑轮重力做的功，额外功不变，有用功减小。 由可知，滑轮组机械效率会降低，故D错误。 故选 C。 8．如图所示，用甲、乙两个滑轮组在相同时间内分别将物体M、N匀速提升，拉力分别为、，此过程相关数据如图所示.下列有关此过程的说法中，正确的是（　　） A．甲、乙两滑轮组中，绳子自由端移动的距离关系为 B．甲、乙两滑轮组的机械效率关系为 C．物体M、N的重力大小关系为 D．提升物体时两拉力的功率大小关系为 【答案】C 【详解】A．由图可知，甲滑轮组中，动滑轮上绳子股数，绳子自由端移动的距离 乙滑轮组中，动滑轮上绳子股数，绳子自由端移动的距离 则，故A错误； B．由图可知，甲滑轮组中，拉力做的有用功 乙滑轮组中，拉力做的有用功 则甲滑轮组的机械效率 乙滑轮组的机械效率 则，故B错误； C．甲、乙滑轮组中，拉力做的有用功 提升高度相同，由可知，，故C正确； D．由图可知，甲、乙滑轮组中，拉力做的总功，提升的时间相同，由可知，两拉力的功率，故D错误。 故选C。 9．如图超市购物时，沿斜面将小车匀速推到斜面顶端。此过程中小车与物品质量不变，小车受到的支持力对小车______（选填“做功”或“不做功”），选用斜面这种简单机械可以省______（选填“功”“距离”或“力”）。 【答案】 不做功 力 【详解】[1]沿斜面将小车匀速推到斜面顶端的过程中，小车没有在支持力的方向上移动距离，所以小车受到的支持力对小车不做功。 [2]斜面这种简单机械可以省力，但是要费距离，任何机械都不能省功。 10．如图所示，在100 N的水平拉力F作用下物体沿水平地面向左匀速直线运动了3 m，物体与地面间的滑动摩擦力为210 N，则滑动摩擦力做功大小为__________J；滑轮组的机械效率为__________。 【答案】 630 70% 【详解】[1]滑动摩擦力做功大小为 [2]由图中可知，动滑轮上有三股承重绳，绳子自由端移动的距离为 的总功为 滑轮组所做的有用功为 故滑轮组的机械效率为 11．如图所示，用动滑轮将重的物体匀速提升，用时，动滑轮的机械效率为80%。此过程中绳子自由端上升的高度为__________m，有用功为__________J，拉力为__________、拉力的功率为__________W。 【答案】 4 240 75 60 【详解】[1]由图可知，该动滑轮承担物重的绳子段数，根据动滑轮特点，绳子自由端移动距离 [2]有用功是提升物体做的功 [3]总功 拉力 [4]拉力的功率 12．如图所示，用滑轮组提升重为100N的物体，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，若在5s内将物体匀速向上拉6m，拉力做功的功率为______W，滑轮组的机械效率为_______%（结果保留百分号前1位小数）。 【答案】 144 83.3 【详解】滑轮组承担物重的绳子段数为，在不计摩擦及绳重时，拉力 拉力端移动距离 拉力端点移动速度 拉力做功的功率 机械效率 13．放在地面的箱子重1200N，当用100N的水平力推它时，木箱没有动，地面对木箱的摩擦力是________N；当用200N的水平力推它时，木箱恰好做匀速直线运动，如果作用在木箱上的水平推力为300N时，木箱受到的摩擦力是________N。用一个动滑轮将这个物体匀速提升0.5m，如果人的拉力是800N，则滑轮的机械效率是________。 【答案】 100 200 75% 【详解】[1]由题意可知，木箱没有动即处于静止状态，根据二力平衡的条件可得，地面对木箱的摩擦力等于水平推力，即 [2]由题意可知，当推力为200N时，木箱处于匀速直线运动状态，根据二力平衡的条件可知，此时木箱受到的摩擦力等于水平推力，即200N，由于影响摩擦力大小的因素是压力和接触面粗糙程度，所以当水平推力为300N时，木箱受到的摩擦力不变，仍为200N。 [3]由题意可知，动滑轮的有用功为 绳自由端移动的距离为 拉力做的总功为 滑轮的机械效率为 14．小华用同样的滑轮安装了如图甲、乙滑轮组，来探究影响滑轮组机械效率的因素，测得的实验数据如表所示。 次序 物体的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.2 1 0.6 66.7% 2 3 0.2 1.4 0.6 71.4% 3 4 0.2 1.8 0.6 4 2 0.2 1.5 0.4 66.7% (1)第4次数据用图____（选填“甲”或“乙”）滑轮组测得； (2)第3次实验中的机械效率为_____； (3)比较1、2、3次实验数据可初步得到实验结论：_______。下列与该实验结论同理的是____（填字母）； A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量坐满人员 B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重力 (4)若想要探究滑轮组机械效率与重物被提升高度的关系，操作是____________。 【答案】(1)乙 (2)74.1% (3) 同一滑轮组，提升的物体重力越大，滑轮组机械效率越高 A (4)使用同一滑轮组，提升相同的重物，改变提升高度，多次测量比较机械效率 【详解】（1）根据滑轮组公式，可得第4次实验承担物重的绳子段数 题图甲滑轮组，乙滑轮组，因此第4次数据是乙滑轮组测得。 （2）代入第3次数据得机械效率 （3）1、2、3次实验使用同一滑轮组，提升物重越大，机械效率越高。 A．汽车自身消耗是额外功，满载时总有用功增大，机械效率提高，符合结论； B．是通过减轻自身重力减小额外功提高效率，原理不同。 故选A。 （4）探究该关系需要用到控制变量法，保持滑轮组、提升物重不变，只改变提升高度，多次实验比较。 15．杠杆、滑轮作为生活的工具，让困难的事情简单化，利用杠杆、滑轮相关知识回答下列问题。 (1)在测量某物体密度的时候，小雅发现不用天平也能够测量物体的质量，于是设计了如图1所示的装置。测量时，总保持杠杆在水平位置平衡，目的是________； (2)保持左侧重物及其位置不变，改变动力臂，多次测量，根据记录的数据画出如图2所示的动力随动力臂变化的图像，则杠杆左端所挂重物的重力大小是________N（杠杆上每一小格长度为1cm）； (3)接着，小雅利用量筒测量该物体体积如图3所示，其体积为________；该物质的密度为________；通过查询，发现该物质可能为加工青铜（g取10N/kg）； (4)如图甲、乙所示，用同一个滑轮组，提升不同数量的同种钩码，绳子末端的力________，甲的机械效率________乙的机械效率（前两空均选填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】(1)便于测量力臂，消除杠杆自重对平衡的影响 (2)1.5 (3) 20 (4) 小于 小于 【详解】（1）杠杆保持水平位置平衡时，力与杠杆垂直，力臂可以直接从杠杆上读取，同时还能消除杠杆自身重力对实验的影响。 （2）由图1可知，重物的阻力臂 ；由图2可知，任意取点都有 杠杆所受到的阻力等于重物的重力，根据杠杆平衡，，即 解得。 （3）[1][2]左量筒液面读数为，右量筒液面读数为，物体体积 该物质的质量 则该物质的密度 （4）[1]同一滑轮组，动滑轮重力不变，拉力 ，乙提升的物重更大，故。 [2]同一滑轮组，绳重和摩擦相同，可同时忽略。则滑轮组的机械效率 动滑轮重力不变，提升物体的重力越大，机械效率越大，故。 16．用如图甲所示滑轮组从某液体中匀速向上提升密度为、体积为0.02m3的物体A，已知甲图中每个滑轮的质量均为5kg（不计绳重、摩擦及液体的阻力，g取10N/kg）。求： (1)物体A受到的重力是多少？ (2)将物体A完全拉出液面后，滑轮组的机械效率为多少？ (3)若作用在绳子末端的拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，且拉力，则液体的密度为多少？ 【详解】（1）根据公式可知物体A的重力 （2）每个滑轮重力 图甲中动滑轮数量 所以动滑轮总重力 由图甲可知绳子股数 因为不计绳重、摩擦，将物体A完全拉出液面后，滑轮组机械效率 （3）当物体A完全在液体中时，以物体A和两个动滑轮整体为研究对象，受力分析可得 当物体A完全拉出液面后，以物体A和两个动滑轮整体为研究对象，受力分析可得 由可得 则 因为 所以 将代入可得 解得 因为物体A浸没在液体中，所以 根据的变形式可得，液体密度 17．如图所示的某段盘山公路全长10km，竖直高度1000m，有一辆新能源电动观光车，以80kW恒定不变的功率用时40min沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶（行驶过程中观光车所受阻力恒定不变，g取10N/kg）。 求： (1)该车匀速行驶的速度（单位km/h）； (2)该车上山过程中牵引力做的功； (3)若该车上山过程中做的有用功为，该车的机械效率。 【详解】（1）由题意得，行驶时间 则 （2）功率 则 （3）机械效率为 18．如图所示，工人体重600N，用由A、B两个滑轮组成的滑轮组向上提升800N的重物C，提升的过程中，用大小为500N且竖直向下的力拉动绳子，使重物C以0.4m/s的速度匀速上升，若不计绳重及轮与轴的摩擦。求： (1)本次提升重物时人对地面的压力； (2)本次提升重物时拉力的功率； (3)本次提升重物时滑轮组的机械效率； (4)工人使用该滑轮组能够提起的最大物重。 【分析】（1）拉物体的过程中，工人对地面的压力等于工人的重力与绳的拉力之差； （2）由图可知动滑轮上的绳子段数，求绳子拉力端的移动速度，根据求提升重物时拉力的功率； （3）不计绳重及轮与轴的摩擦，根据求提升重物时滑轮组的机械效率； （4）不计绳重及轮与轴的摩擦，根据求动滑轮的重；工人对绳的最大拉力等于工人的体重，再求工人使用该滑轮组能够提起的最大物重。 【详解】（1）对静止在地面的工人进行竖直方向受力分析，工人受向下的重力、绳子向上的拉力、地面向上的支持力，受力平衡。 绳子对工人的拉力与工人对绳子的拉力是相互作用力，大小相等，即 根据受力平衡可知，绳子对人的拉力与地面对人的支持力之和等于人的重力，即 则地面对人的支持力为 人对地面的压力与地面对人的支持力是相互作用力，大小相等，因此 （2）由图可知，绳子的段数为，则绳子自由端移动的速度为 所以拉力的功率为 （3）由题意可知，滑轮组机械效率为 （4）不计绳重及轮与轴摩擦，由得动滑轮重力为 工人站在地面拉绳子，绳子最大拉力等于工人重力，即 因此最大物重 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 1（知识解读）（解析版） •知识点1 有用功和额外功 •知识点2 机械效率的概念 •知识点3 机械效率的计算和应用 •知识点4 有关机械效率的探究实验 •作业 随堂检测 知识点1 有用功和额外功 1、有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。 2、额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。 3、总功：有用功与额外功的和叫总功。 4、总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外。 5、有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外。 6、额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用。 7、功的原理 （1）使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于（大于或等于）不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功，这个结论叫做功的原理。 （2）功的原理是人们经过长期的实验和研究得到的规律，是任何机械（不论是简单机械还是复杂的机器）都遵循的原理，它表明使用任何机械，能省力或省距离或改变力的方向，但都不能省功。 【典例1】如图所示，甲乙两位工人师傅用不同的方式将同一物体提升到同一高度，他们在做功的过程中，下列哪一个物理量是相同的（　　） A．拉力 B．总功 C．有用功 D．机械效率 【变式1-1】用图甲所示的动滑轮，先后将两个不同重物在相等时间内匀速提升相同高度，两次所做的额外功相同，不计绳重和摩擦，根据图乙中两次有用功和额外功的百分比可知（    ） A．第一次提升重物时的有用功少 B．第二次提升的重物所受重力大 C．第一次提升重物时机械效率高 D．第二次提升重物拉力的功率大 【变式1-2】某同学用如图甲的滑轮5s内将重420N的物体匀速提升5m，提升过程中做功的部分数据如图乙。则有用功为___________J，所用拉力F为___________N，动滑轮的重力约为___________N，克服绳重与摩擦的功率约为___________W。 【变式1-3】如图所示，在用动滑轮提升钩码时，动滑轮对钩码做的功是______，弹簧测力计对绳子自由端做的功是______，提升动滑轮做的功是______。（三空均选填“有用功”、“额外功”和“总功”） 知识点2 机械效率的概念 1、概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。 2、计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。 由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。 3、提高机械效率的主要办法 （1）在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。 （2）在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 注意：功率是表示物体做功快慢的物理量，与机械效率是两个完全不同的概念；理解机械效率的定义，明确有用功、额外功和总功之间的关系是解决此类题目的关键。 【典例2】下列说法中正确的是（　　） A．力越大，力对物体做的功就越多 B．机械效率高的机械，功率一定大 C．机械的功率越大，做功一定越多 D．做功快的机器，功率一定大 【变式2-1】下列关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（   ） A．功率大的机器做功一定多 B．功率小的机器做功一定慢 C．越省力的机械，机械效率一定越高 D．额外功越少的机械，机械效率一定越高 【变式2-2】某机械的效率为70%，表示有用功占总功的___________；使用任何机械都不可避免地要做___________功。 【变式2-3】如图所示，人向下拉绳提升重物。已知物体重400N，动滑轮重100N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5m，人需用的拉力为_______N，绳子自由端移动的距离为_______m，人利用该滑轮组提升重物的效率为_______。 知识点3 机械效率的计算和应用 1、机械效率表达式为，对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下： 2、机械效率的大小比较 （1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。 （2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高； （3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高； （4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。 3、机械效率的应用 （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，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。 4、提高机械效率的主要办法 （1）有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。 （2）额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 【典例3】如图所示，在竖直向上的250N的拉力F作用下，重为400N的物体被匀速提升2m共用时5s。不计绳重和摩擦，求： (1)动滑轮的重力； (2)滑轮组的机械效率； (3)若用此滑轮提升另一重物，机械效率为90%，则此时提升的物体重为多大？ 【变式3-1】如图所示，用甲、乙两滑轮组在相同时间内分别将物体A、B匀速提升相同高度，已知GA>GB，忽略绳重和轮与轴的摩擦，下列判断正确的是（　　） A．两滑轮组绳子自由端移动的距离相等 B．甲滑轮组做的有用功可能比乙的少 C．拉力F甲做功的功率一定比拉力F乙的大 D．若滑轮组的机械效率，则甲滑轮组中的动滑轮比乙的重 【变式3-2】小型起重机可以吊起重物。 (1)如图所示，该起重机将重为的物体匀速提升，此过程中起重机所做的有用功为______________J； (2)在上述过程中，若额外功是，则该起重机的机械效率为______________。 【变式3-3】如图所示，某同学通过滑轮组将深井中的物体向上提升。提升过程中，该同学拉住绳的末端匀速水平向右移动，将重1000N的物体匀速提升了2m。已知动滑轮重200N，不计绳重及摩擦。求： (1)该同学对绳子的拉力； (2)滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。 知识点4 有关机械效率的探究实验 1、滑轮（组）机械效率的测量实验 （1）实验目的：测量滑轮组的机械效率。 （2）实验原理：。 （3）注意事项 ①匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变； ②为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数； ③多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值； 实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。 2、斜面机械效率的测量实验 （1）实验目的：探究斜面的机械效率。 （2）实验原理：。 （3）实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。 3、杠杆机械效率的测量实验 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。 （1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N，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66.7%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：由于使用杠杆时需要克服摩擦做功。 （2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据： 次数 钩码悬挂点 钩码总重G/N 钩码移动距离h/m 拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η/% 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4 2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：不能； 请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。 注意：（1）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变。 （2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数。 （2）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值。 【典例4】在“测量滑轮组机械效率”的实验中，实验兴趣小组的同学们用同一滑轮组进行了三次实验（如图1所示），实验数据记录如下表（图2所示）： 实验次数 钩码重/N 钩码上升 距离/cm 弹簧测力 计示数/N 弹簧测力计上 升距离/cm 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ① 3 6 10 2.2 30 90.9% 图2 (1)表格中编号①处的数据为______； (2)分析表中数据可得结论：使用同一滑轮组提升不同重物至同高度时，提升的物重增加时，滑轮组的机械效率______（选填“变大”“变小”或“不变”）； (3)小柯发现绳端移动的距离与钩码上升的高度有固定的倍数关系，于是他认为：钩码重一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率；小程则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了。你认为______的看法是正确的。 【变式4-1】实验小组用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表： 实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η/% 1 木块 4 15 1 90 66.7 2 小车 4 15 90 (1)沿斜面拉动物体时，为使测力计的示数稳定，应使物体做________运动，此时绳子对物体的拉力和斜面对物体的摩擦力________（选填“是”或“不是”）平衡力； (2)根据图中测力计的示数可算得，第2次实验的机械效率为________%（保留小数点后一位）；由实验可得初步结论：其他条件不变时，________越小，斜面的机械效率越大； (3)第1次实验中，木块所受摩擦力为________N（保留小数点后一位）。 【变式4-2】小明和兴趣小组的同学一起利用杠杆进行了下面两个实验： (1)如图甲，小明多次改变钩码个数以及位置，最后得出杠杆的平衡条件是________。多次实验的目的是__________； (2)小明发现当杠杆水平平衡时，如果改变一侧钩码的个数或悬挂位置，杠杆不再平衡。 小红认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用点的距离； 小明认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用线的距离； 为判断谁的观点正确，同学们利用图乙中水平平衡的杠杆（）进行实验，保持处悬挂钩码的个数和位置不变。 ①把处悬挂的钩码改挂在处，发现杠杆不再平衡。②把处悬挂的钩码改挂在处，发现杠杆仍保持平衡； ③由此初步判断________的观点是正确的； (3)如图丙所示的实验装置测量杠杆的机械效率（不考虑摩擦）：实验时，将同一物体分别悬挂在、两点，弹簧测力计挂在点，竖直向上匀速提升物体相同的高度，杠杆机械效率分别为和，则________（选填“”“”“”）。 【变式4-3】在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小兵与同学们用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ① 3 6 10 ② 30 90.9% (1)实验时应沿竖直方向 ____ 拉动弹簧测力计，并用刻度尺测出物体上升的高度； (2)分析数据可得结论：使用同一滑轮组，滑轮组的机械效率与物重的关系可能比较符合的图是 ； A． B． C． D． (3)若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计绳重和摩擦，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率 ________ （选填“改变”或“不变”）。 1．下列物理量大小最符合实际情况的是（    ） A．托起两枚鸡蛋所用的力约为1N B．中学生的质量约为500kg C．教室的气压约为100Pa D．大型起重机的机械效率可高达100% 2．如图，工人利用动滑轮提升重物。下列说法正确的是（　　） A．使用动滑轮可以省距离 B．此过程中拉力做的功为有用功 C．被提升的重物越重，该装置的机械效率越高 D．重物被提升越高，该装置的机械效率越高 3．抗日战争时期，三五九旅战士在延安南泥湾开展大生产运动，机关和部队还组织了纺线比赛，几十、几百双手一齐摇动纺车，发出一阵阵有节奏的响声（如图所示）。关于战士们使用纺车纺线的过程，下列说法正确的是（　　） A．纺车的摇柄相当于轮轴，其主要作用是为了省距离 B．手上涂一些油脂可以增大手与摇柄之间的摩擦 C．纺线时，纱线被拉细拉长，说明力可以改变物体的形状 D．减少纺车轮轴间的摩擦可以使其机械效率达到100% 4．明代科学家宋应星的著作《天工开物》中详细描述了各种机械装置的工作原理和应用，其中就包括了滑轮的使用，如图所示的是古代的一个木质滑轮，下列说法正确的是（　　） A．使用此滑轮一定可以省力 B．减小滑轮与轮轴之间的摩擦力不可以提高滑轮的机械效率 C．此滑轮若当作定滑轮使用则是为了改变力的方向 D．使用木质滑轮的机械效率一定高于铁质滑轮 5．利用一个动滑轮将重为400N的货箱A竖直匀速提升2m，用时10s，此过程中，施加在绳自由端竖直向上的拉力F为250N。下列说法正确的是（　　） A．动滑轮重为100N B．绳子自由端移动的速度是0.2m/s C．拉力F所做的功为500J D．滑轮组的机械效率是80% 6．如图是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。某次电梯以的速度将重的人匀速提升，电动机的输出功率为，关于该过程下列说法正确的是（   ） A．滑轮B能省力 B．人对电梯的压力与电梯对人的支持力是一对平衡力 C．拉力F为 D．此次电梯的机械效率约为 7．如图所示，利用滑轮组将物块M和物块m一起沿水平向右做匀速直线运动了20s，移动了4m。已知绳对物块M的拉力为320N，人对绳子端的拉力F为200N，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（   ） A．物块m受到水平向左的摩擦力 B．在20s内的人所做的有用功为80J C．绳子端拉力F的功率为80W D．若让m离开M后，调整拉力F仍使M做匀速直线运动，这样可以提高滑轮组的机械效率 8．如图所示，用甲、乙两个滑轮组在相同时间内分别将物体M、N匀速提升，拉力分别为、，此过程相关数据如图所示.下列有关此过程的说法中，正确的是（　　） A．甲、乙两滑轮组中，绳子自由端移动的距离关系为 B．甲、乙两滑轮组的机械效率关系为 C．物体M、N的重力大小关系为 D．提升物体时两拉力的功率大小关系为 9．如图超市购物时，沿斜面将小车匀速推到斜面顶端。此过程中小车与物品质量不变，小车受到的支持力对小车______（选填“做功”或“不做功”），选用斜面这种简单机械可以省______（选填“功”“距离”或“力”）。 10．如图所示，在100 N的水平拉力F作用下物体沿水平地面向左匀速直线运动了3 m，物体与地面间的滑动摩擦力为210 N，则滑动摩擦力做功大小为__________J；滑轮组的机械效率为__________。 11．如图所示，用动滑轮将重的物体匀速提升，用时，动滑轮的机械效率为80%。此过程中绳子自由端上升的高度为__________m，有用功为__________J，拉力为__________、拉力的功率为__________W。 12．如图所示，用滑轮组提升重为100N的物体，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，若在5s内将物体匀速向上拉6m，拉力做功的功率为______W，滑轮组的机械效率为_______%（结果保留百分号前1位小数）。 13．放在地面的箱子重1200N，当用100N的水平力推它时，木箱没有动，地面对木箱的摩擦力是________N；当用200N的水平力推它时，木箱恰好做匀速直线运动，如果作用在木箱上的水平推力为300N时，木箱受到的摩擦力是________N。用一个动滑轮将这个物体匀速提升0.5m，如果人的拉力是800N，则滑轮的机械效率是________。 14．小华用同样的滑轮安装了如图甲、乙滑轮组，来探究影响滑轮组机械效率的因素，测得的实验数据如表所示。 次序 物体的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.2 1 0.6 66.7% 2 3 0.2 1.4 0.6 71.4% 3 4 0.2 1.8 0.6 4 2 0.2 1.5 0.4 66.7% (1)第4次数据用图____（选填“甲”或“乙”）滑轮组测得； (2)第3次实验中的机械效率为_____； (3)比较1、2、3次实验数据可初步得到实验结论：_______。下列与该实验结论同理的是____（填字母）； A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量坐满人员 B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重力 (4)若想要探究滑轮组机械效率与重物被提升高度的关系，操作是____________。 15．杠杆、滑轮作为生活的工具，让困难的事情简单化，利用杠杆、滑轮相关知识回答下列问题。 (1)在测量某物体密度的时候，小雅发现不用天平也能够测量物体的质量，于是设计了如图1所示的装置。测量时，总保持杠杆在水平位置平衡，目的是________； (2)保持左侧重物及其位置不变，改变动力臂，多次测量，根据记录的数据画出如图2所示的动力随动力臂变化的图像，则杠杆左端所挂重物的重力大小是________N（杠杆上每一小格长度为1cm）； (3)接着，小雅利用量筒测量该物体体积如图3所示，其体积为________；该物质的密度为________；通过查询，发现该物质可能为加工青铜（g取10N/kg）； (4)如图甲、乙所示，用同一个滑轮组，提升不同数量的同种钩码，绳子末端的力________，甲的机械效率________乙的机械效率（前两空均选填“大于”“小于”或“等于”）。 16．用如图甲所示滑轮组从某液体中匀速向上提升密度为、体积为0.02m3的物体A，已知甲图中每个滑轮的质量均为5kg（不计绳重、摩擦及液体的阻力，g取10N/kg）。求： (1)物体A受到的重力是多少？ (2)将物体A完全拉出液面后，滑轮组的机械效率为多少？ (3)若作用在绳子末端的拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，且拉力，则液体的密度为多少？ 17．如图所示的某段盘山公路全长10km，竖直高度1000m，有一辆新能源电动观光车，以80kW恒定不变的功率用时40min沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶（行驶过程中观光车所受阻力恒定不变，g取10N/kg）。 求： (1)该车匀速行驶的速度（单位km/h）； (2)该车上山过程中牵引力做的功； (3)若该车上山过程中做的有用功为，该车的机械效率。 18．如图所示，工人体重600N，用由A、B两个滑轮组成的滑轮组向上提升800N的重物C，提升的过程中，用大小为500N且竖直向下的力拉动绳子，使重物C以0.4m/s的速度匀速上升，若不计绳重及轮与轴的摩擦。求： (1)本次提升重物时人对地面的压力； (2)本次提升重物时拉力的功率； (3)本次提升重物时滑轮组的机械效率； (4)工人使用该滑轮组能够提起的最大物重。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $