2026-2027学年苏科版物理九年级上册暑期讲义05机械效率（ 知识解读+达标检测）

05机械效率 学习目标： (1) 分清有用功、额外功、总功，掌握三者关系总有额 (2) 理解机械效率η定义、公式，知道η<1，会基础计算 (3) 会做 “再探动滑轮” 实验，能简单分析提高机械效率的方法 (4) 认识提升机械效率的实用价值 学习重难点： (1) 区分三类功，理清三者数量关系 (2) 机械效率概念、公式与基础计算 (3) 动滑轮机械效率测量实验 (4) 结合工作目的准确判断不同场景的有用功 (5) 理解机械效率永远小于 100% 的原因 (6) 结合实验分析影响机械效率的因素 知识导图: 考点1：机械效率的概念 考点2：机械效率的计算和大小比较 考点3：机械效率的应用及改变方法 考点4：有关机械效率的探究实验 考点1：机械效率的概念 1、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。 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 （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。 典例一：机械效率的概念 【例1】做值日时，小阳将一桶水从一楼提到三楼．此过程中，关于做功的说法正确的是 A．对桶做的功是有用功 B．对水做的功是有用功 C．对水做的功是额外功 D．克服自身重力做的功是总功 【变式1】下列关于功率、机械效率说法中，正确的是（ ） A．机械效率越高，机械做功一定越快 B．做功越多的机械，机械效率越高 C．做功越快的机械，功率越大 D．功率越大的机械，做功一定越多 【变式2】明代学者宋应星（江西人）著有《天工开物》，如图所示，是书中描绘古代劳动人民用桔槔汲水的场景。桔槔属于 　 　（选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”），使用时，机械效率η　 　1（选填“＞”“＜”或“＝”）。 考点2：机械效率的计算和大小比较 2、机械效率的计算和大小比较 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： 杠杆的计算 竖直滑轮组计算 水平滑轮组的计算 斜面的计算 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。 典例二：滑轮组的机械效率 【例1】用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为______W，有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。 【例2】如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2m，所用拉力F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。 【变式1】如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是(　　) A．适当增加木箱重力 B．增大木箱上升高度 C．增大提升木箱的速度 D．换用质量更大的动滑轮 【变式2】用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分二次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2(绳重及摩擦均忽略不计)，下列选项正确的是(　　) A．F1=G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2 【变式3】（多选）如图所示，一位同学用滑轮组拉着重的物体A，使它内在水平面上匀速前进，水平拉力，若与地面的摩擦力是物重的0.2倍，下列说法正确的是(　　) A．他做的总功是 B．他做的有用功是 C．拉力做功的功率是 D．该滑轮组的机械效率是 典例三：斜面的机械效率 【例1】如图所示，在斜面上将一个重6N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为2N，斜面长4m，高1m。下列说法正确的是（　　） A．运动过程中，重物一定受到三个力的作用 B．运动过程中，重物的动能转化为重力势能 C．斜面的机械效率为75% D．重物受到的摩擦力为2N 【例2】如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为______J ，斜面的机械效率为______。使用斜面可以______ (选填“省力”或“省功”)。 【变式1】如图，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设沿斜面移动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f。则斜面的机械效率为(　　) A. B. C. D. 考点3：机械效率的应用及改变方法 3、机械效率的应用及改变方法 （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。 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。 典例四：机械效率的应用及改变方法 【例1】如图所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是（　　） A．拉力F做的功是有用功 B．拉力对物体做的功是额外功 C．绳子自由端移动的距离是物体移动距离的3倍 D．增加物体的重力可以增加滑轮组的机械效率 【例2】十堰人民的人均收入越来越高，很多家庭都用上了家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是 　 　；若衣服和晾衣架的总重为120N，不计动滑轮重，绳重及摩擦，静止时绳的拉力F＝　 　N。请你提出使用的提高手摇晾衣架机械效率的方法：　 　。 【变式1】做值日时，小阳将一桶水从一楼提到三楼。此过程中，小阳对水做的功是 　 　功，小阳克服自身重力做的功是 　 　功，一共做的功是 　 　功（以上均选填“有用功”、“额外功”、“总功”）。 【变式2】用如图所示的动滑轮提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（　　） A．减小被提升物体的高度 B．增大动滑轮的重力 C．减小绳子的拉力 D．增大物体的重力 【变式3】如图所示，利用滑轮组帮助汽车脱困，汽车在5s内沿直线匀速前进1m，作用在绳子上的拉力F为1000N，拉力做功的功率为 　 　W；若该滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的阻力为 　　N。 考点4：有关机械效率的探究实验 4、有关机械效率的探究实验 滑轮（组）机械效率的测量实验： 实验目的：测量滑轮组的机械效率 实验原理： 注意事项： （l）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。 斜面机械效率的测量实验： 实验目的：探究斜面的机械效率 实验原理： 实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。 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。 典例五：探究机械效率实验 【例1】在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。 实验次数 钩码所受的重力G/N 钩码上升的高度h/cm 拉力F/N 绳自由端移动的距离s/cm 机械效率η 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 ① 30 * (1)实验中应________拉动弹簧测力计使钩码上升； (2)表格中编号①的数据应为________；编号②的数据应为________； (3)比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，________； (4)如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为________N。 【变式1】某班同学在“测量斜面的机械效率”实验时，所用实验器材有：长木板、支架、弹簧测力计、刻度尺、重力为的木块带挂钩如图甲所示，将长木板和支架搭成长、高的斜面，用弹簧测力计沿斜面向上匀速拉动木块． 如图乙所示，此时弹簧测力计对木块的拉力为________N． 将木块匀速拉到斜面顶端，斜面的机械效率为________． 木块与斜面的摩擦力为________N． 在实验中若加速拉动木块到斜面顶端，则测得的机械效率与匀速拉动木块比较________填“偏大”“偏小”或“不变”，请分析原因： ______________________________________________________________________________． 【变式2】某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想并对猜想进行验证． 如果影响机械效率的因素有A、B、C多个，要研究其与B因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，而改变______因素，从而进行研究． 下列是同学提出的两个猜想． 猜想一：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关； 猜想二：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关． 为了验证上述猜想是否正确，同学们准备分别按图甲、图乙、图丙和图丁的滑轮组进行实验． 验证猜想一的小组应按图________所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小________填“相等”或“不相等”，则可初步判断猜想一是错误的． 验证猜想二的小组应按图________所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初步判断猜想二是________填“正确”或“错误”的． 请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法：___________________________． 一、单选题 1．建筑工地上，起重机几分钟就能把所需的砖运送到楼顶，如果人使用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是（     ） A．起重机的功率大，做功多 B．起重机的功率大，做功快 C．起重机的机械效率高，做的有用功多 D．起重机的机械效率高，做的额外功少 2．机械效率越高，表示该机械（     ） A．做的功越多 B．做的有用功越多 C．越省力 D．做的有用功与总功的比值越大 3．如图，建筑工人分别用甲、乙两装置把同一桶沙提升相同高度（两装置中滑轮重相同且小于沙和桶的总重），工人对绳子的拉力分别为和。若不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（    ） A．使用甲装置可以省力 B．使用乙装置可以省功 C．人对绳子的拉力小于 D．乙装置的机械效率比甲低 4．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 5．如图所示（示意图），是龙东地区某农户使用的滑轮组，用来提升粮食，已知动滑轮重10N，粮食重90N，不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率是（　　） A．90% B．80% C．70% D．60% 6．如图是古代汉族民间常用的生活取水设施，通过拉动绳索实现从井中提水，满足日常饮水、灌溉等需求。关于图中的滑轮说法正确的是（　　） A．该滑轮是动滑轮 B．该滑轮可以改变施力的方向 C．使用该滑轮可以省功 D．不计摩擦力但绳重不能忽略，提升重力不同的物体时，机械效率不变 7．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果中不正确的是（     ） A．0~1s内，地面对物体的支持力等于10N B．1~2s内，物体在做加速运动 C．2~3s内，拉力F的功率是300W D．2~3s内，滑轮组的机械效率是83.33% 8．如图所示，某同学利用动滑轮将质量为9kg的物体竖直向上匀速提升1m，用时4s，所做额外功为10J。下列选项中正确的是( ) A．动滑轮重为10N        B．拉力F做功的功率为22.5W C．动滑轮的机械效率为80%    D．绳子自由端上升的速度为0.5m/s 9．小晗在回家的途中观察到工人师傅使用斜面往车上搬运货物，如图所示，小晗了解到：斜面的长度为2m，高度为1m，工人用沿斜面向上大小为300N的推力将重500N的货物匀速推到斜面顶端用时5s。则下列说法正确的是（     ） A．使用斜面既可以省力，也可以省功 B．工人推力做功的功率为100W C．货物在斜面上受到的摩擦力为300N D．该斜面的机械效率大约为83.3% 10．某工地利用如图所示的装置提升重物，工人师傅站在水平地面上，用200N的拉力竖直向下拉动绳子，使重为300N的物体A匀速上升2m，用时5s，不计绳重与摩擦，下列说法正确的是（     ） A．提升物体的过程中，拉力做的有用功为400J B．拉力做功的功率为160W C．滑轮组的机械效率是66.7% D．物体A被提升的高度越高，滑轮组的机械效率越大 二、填空题 11．花匠手握如图所示的修枝剪刀把手的末端，便可以轻松地剪断树枝。这时修枝剪刀属于___________（选填“省力”或“费力”）杠杆，修剪时将树枝尽量靠近支点可以使阻力臂更___________（选填“大”或“小”）。使用时，若在轴上加润滑油，则可以___________（选填“增大”或“减小”）剪刀的机械效率。 12．厦门老城修缮工程中，用如图所示的滑轮，该滑轮是一个________滑轮，该滑轮的机械效率为________%。 13．小致用如图所示的滑轮组，在内将一重为的木箱匀速提升，绳端的拉力为，忽略绳重和摩擦。 (1)使用A滑轮的好处是___________，拉力做功的功率为___________。 (2)此滑轮组的机械效率为___________；若增加木箱的重，滑轮组的机械效率会___________。 14．如图甲所示，小明分别将A、B两个完全相同的物体拉到斜面顶端，做功情况如图乙所示，对物体A做的有用功是________J，拉物体B的斜面机械效率是________。 15．如图所示，工人用50N的推力沿斜面把一物体从底端匀速推到顶端，已知物体的质量为10kg，高为3m，若该过程中斜面的效率为60%，物体与斜面之间的摩擦力为________N。() 16．工人师傅搭建了如图所示的斜面，用沿斜面向上600 N的拉力F，把一个重为1200 N的重物从斜面底端搬到2 m 高的车上。已知斜面长为5 m，此过程中，工人对重物所做的有用功为___________J，斜面的机械效率为___________，重物受到斜面的摩擦力为___________N。若减小斜面的粗糙程度，斜面的机械效率将___________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 17．如图所示，一位工人师傅用一个定滑轮将15kg的重物竖直匀速向上提起6m，其所做的总功为1000J。在该过程中，有用功是______J，定滑轮的机械效率是________。（g取10N/kg） 18．如图所示，这是工人用滑轮组提升货物的情景。当他用大小为200N的拉力拉动轻绳时，可匀速提升重为360N的货物A，则动滑轮重为______N。若货物A被提升了6m，绳自由端移动的距离为______m，滑轮组的机械效率是______。（不计绳重和摩擦） 19．升国旗时，随着绳子的拉动旗杆顶端的滑轮不断转动，国旗缓缓上升，旗杆顶端的滑轮属于____________（选填“动滑轮”或“定滑轮”）。小洛用动滑轮和弹簧测力计将静止在桌面上的笔袋慢慢匀速向上提高20cm，如图甲所示，弹簧测力计的读数随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为1.5N，不计绳重和摩擦，则笔袋的重力为____________N，动滑轮的机械效率为____________。 三、实验题 20．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。 21．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，某兴趣小组按照图甲、乙、丙、丁组装了滑轮组，并进行了实验，测量的相关数据详见表格： 实验装置 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 甲 4 0.1 2.7 0.2 74% 乙 4 0.1 1.8 0.3 74% 丙 8 0.1 3.2 0.3 83% 丁 8 0.1 2.5 0.4 ？ (1)甲、乙实验测量的数据表明：滑轮组的机械效率与_________； (2)乙、丙实验表明：使用相同滑轮组提升重物时，被提升重物越重，滑轮组效率_________； (3)丁实验中滑轮组的机械效率为_________%；丙、丁实验表明：提升相同的重物，动滑轮越重，则滑轮组机械效率越低； (4)进一步分析乙、丙实验，发现在丙实验中拉力做的额外功大于乙实验中拉力做的额外功，这可能是因为______________。（任写出一条理由即可） 四、计算题 22．如图是为了上山方便而修建的盘山公路。若从山底到山顶的盘山公路长200m，山高30m，一辆5t的小型货车从山底开上山顶牵引力保持不变，用时50s。求： (1)小货车从坡底爬到坡顶的过程中，牵引力所做的功； (2)该盘山公路的机械效率； 23．2025年11月20日至21日举办的2025世界计算大会上，多款功能各异的人形机器人集中亮相。如图所示的人形机器人正在进行的一项测试：用时10s将一个重为80kg的展品沿长为5m的斜面匀速直线推到高为2m的平台上，机器人对展品的推力恒为500N。求：（g取10N/kg） (1)机器人对展品的输出功率。 (2)斜面的机械效率。 24．小丽家阳台上有一种升降晾衣架，如图，它是由4个定滑轮和2个动滑轮及横梁组成，拉动绳子的末端可以使晾衣架升降，假设在升降过程中衣架横梁始终保持水平。晾晒衣物时，若将重70N的衣物匀速提起0.8m，小丽需要用20N的拉力拉动绳子。求： (1)晾衣架提升衣服做了多少有用功？ (2)小丽做了多少总功？ (3)晾衣架的机械效率是多少？ 25．2026年2月，宁德时代世界总部落地宁德，将建成全球最大的集研发、生产于一体的标杆工厂。该项目建设过程中，工人用如图所示的装置匀速提升重为800N的建筑材料，用时10s。这个过程中，电动机端的转轴将钢绳卷绕了12m，电动机的输出功率恒定为600W。求： (1)电动机输出端拉力所做的总功。 (2)滑轮组所做的有用功。 (3)滑轮组的机械效率。 26．如图所示，体重为500 N的工人用滑轮组匀速提升建材至楼顶，每次运送量不定。若某次提升建材时，工人对绳的拉力为300 N，绳端移动距离为30 m，克服建材重力所做的功为7500 J，工人静止在地面上，滑轮与绳间的摩擦力及绳重忽略不计。求： (1)地面对工人的支持力； (2)动滑轮的重力； (3)工人用此滑轮组运送建材至楼顶时，最大的机械效率是多少。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 05机械效率 学习目标： (1) 分清有用功、额外功、总功，掌握三者关系总有额 (2) 理解机械效率η定义、公式，知道η<1，会基础计算 (3) 会做 “再探动滑轮” 实验，能简单分析提高机械效率的方法 (4) 认识提升机械效率的实用价值 学习重难点： (1) 区分三类功，理清三者数量关系 (2) 机械效率概念、公式与基础计算 (3) 动滑轮机械效率测量实验 (4) 结合工作目的准确判断不同场景的有用功 (5) 理解机械效率永远小于 100% 的原因 (6) 结合实验分析影响机械效率的因素 知识导图: 考点1：机械效率的概念 考点2：机械效率的计算和大小比较 考点3：机械效率的应用及改变方法 考点4：有关机械效率的探究实验 考点1：机械效率的概念 1、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。 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 （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。 典例一：机械效率的概念 【例1】做值日时，小阳将一桶水从一楼提到三楼．此过程中，关于做功的说法正确的是 A．对桶做的功是有用功 B．对水做的功是有用功 C．对水做的功是额外功 D．克服自身重力做的功是总功 【答案】B 【详解】 小阳目的是提水，对水做的功为有用功，故B正确、C错； 对桶做的功为额外功，所以A错； 小阳把水、桶、自身提升做的功为总功，所以D错． 【变式1】下列关于功率、机械效率说法中，正确的是（ ） A．机械效率越高，机械做功一定越快 B．做功越多的机械，机械效率越高 C．做功越快的机械，功率越大 D．功率越大的机械，做功一定越多 【答案】C 【详解】 A．机械效率是指有用功与总功的比值，功率表示物体做功的快慢，机械效率与机械功率大小没有直接关系，机械效率越高，机械做功不一定越快，故A错误； B．有用功与总功的比值叫机械效率，与做功的多少没有直接关系，故B错误； C．做功快的机械，说明单位时间内完成的功多，所以功率一定大，故C正确； D．由W＝Pt可知，做功的多少与时间和功率有关，只是功率大，但时间短做功也不一定多，故D错误。 故选C。 【变式2】明代学者宋应星（江西人）著有《天工开物》，如图所示，是书中描绘古代劳动人民用桔槔汲水的场景。桔槔属于 　 　（选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”），使用时，机械效率η　 　1（选填“＞”“＜”或“＝”）。 【答案】杠杆；＜。 【分析】（1）根据使用桔槔时动力臂与阻力臂的关系判断杠杆的类型； （2）由于存在额外功，机械效率小于1。 【解答】解：使用桔槔时，桔槔能绕悬挂点转动，桔槔属于杠杆； 用桔槔汲水时，要提升桔槔、水桶做额外功，使得有用功小于总功，机械效率η＜1。 故答案为：杠杆；＜。 考点2：机械效率的计算和大小比较 2、机械效率的计算和大小比较 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： 杠杆的计算 竖直滑轮组计算 水平滑轮组的计算 斜面的计算 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。 典例二：滑轮组的机械效率 【例1】用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为______W，有用功为______J，滑轮组的机械效率为______。 【答案】 (1). 36 (2). 300 (3). 83.3% 【解析】[1]由图可知，承担重物的绳子段数n=3，所以绳子自由端通过距离s=3×1m=3m 总功W总=Fs=120N×3m=360J拉力做功的功率P==36W [2]有用功为W有=Gh=300N×1m=300J [3]滑轮组的机械效率为η==83.3% 【例2】如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2m，所用拉力F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。 【答案】320 【解析】 滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离 s=2h=2×2m=4m 总功 W总=Fs=100N×4m=400J 对重物做的有用功为 W有=W总η=400J×80%=320J 【变式1】如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是(　　) A．适当增加木箱重力 B．增大木箱上升高度 C．增大提升木箱的速度 D．换用质量更大的动滑轮 【答案】A 【解析】A．额外功不变，如果增加木箱重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例将增大，机械效率会增大，故A符合题意； BC．动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关，故BC不符合题意； D．换用质量更大的动滑轮，额外功增加，有用功在总功中所占的比例将减小，机械效率降低，故D不符合题意。 故选A。 【变式2】用如图所示的滑轮组，将5块相同的大理石，分二次从地面匀速提升相同的高度；若每块大理石重为G，第一次运2块，第二次运3块，两次拉力分别为F1、F2，效率为η1、η2(绳重及摩擦均忽略不计)，下列选项正确的是(　　) A．F1=G B．F2＜1.5G C．η1＝η2 D．η1＜η2 【答案】D 【解析】 AB．滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳重及摩擦均忽略不计，两次拉力F1= (2G+G动)=G+G动F1＜G F2= (3G+G动)=1.5G+G动F2＞1.5G 故AB错误； CD．绳重及摩擦均忽略不计，由 可得，动滑轮的重一定，物重越大，滑轮组的机械效率越大，所以η1＜η2故C错误，D正确。故选D。 【变式3】如图所示，一位同学用滑轮组拉着重的物体A，使它内在水平面上匀速前进，水平拉力，若与地面的摩擦力是物重的0.2倍，下列说法正确的是(　　) A．他做的总功是 B．他做的有用功是 C．拉力做功的功率是 D．该滑轮组的机械效率是 【答案】AD 【解析】 A．滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离s=2s物=2×1m=2m总功W总=Fs=75N×2m=150J故A正确； B．摩擦力f=0.2G=0.2×450N=90N他做的有用功W有=fs物=90N×1m=90J故B错误； C．拉力做功的功率 故C错误； D．该滑轮组的机械效率=60%故D正确。故选AD。 典例三：斜面的机械效率 【例1】如图所示，在斜面上将一个重6N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为2N，斜面长4m，高1m。下列说法正确的是（　　） A．运动过程中，重物一定受到三个力的作用 B．运动过程中，重物的动能转化为重力势能 C．斜面的机械效率为75% D．重物受到的摩擦力为2N 【答案】C 【解析】 A．将物体匀速拉到高处的过程中，物体受到了重力、支持力、摩擦力、拉力共4个力的作用，故A错误； B．物体被匀速拉到高处的过程中，重物的质量不变，速度不变，则动能不变，高度增加，重力势能增加，所以重物的机械能增大，不是动能转化为重力势能，故B错误； C．此过程所做有用功为 W有=Gh=6N×1m=6J 所做总功为 W总=Fs=2N×4m=8J 机械效率 故C正确； D．此过程所做额外功为 W额=W总-W有=8J-6J=2J 物体受到的摩擦力为 故D错误。 故选C。 【例2】如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为______J ，斜面的机械效率为______。使用斜面可以______ (选填“省力”或“省功”)。 【答案】3×103 75 % 省力 【解析】 [1]斜面作为简单机械使用时，有用功等于克服物体重力做的功，因此 [2]总功等于推力做的功，因此 所以，机械效率为 [3]任何机械都不能省功，反而会需要做额外功。使用斜面的时候，推力比重力小，因此可以省力。 【变式1】如图，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设沿斜面移动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f。则斜面的机械效率为(　　) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】有用功为W有=Gh 总功为W总=Fs斜面的机械效率为η=故选B。 考点3：机械效率的应用及改变方法 3、机械效率的应用及改变方法 （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。 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。 典例四：机械效率的应用及改变方法 【例1】如图所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是（　　） A．拉力F做的功是有用功 B．拉力对物体做的功是额外功 C．绳子自由端移动的距离是物体移动距离的3倍 D．增加物体的重力可以增加滑轮组的机械效率 【答案】D 【分析】用拉力F使物体竖直匀速上升，目的就是为了把物体提升一定的高度（提升重物做的功为有用功），拉力还要克服动滑轮重力和摩擦力做功（额外功），动滑轮上绳子段数为2段，增加提升物体重、保持良好的润滑都可以提高滑轮组的机械效率。 【解答】解：AB．提升物体做的功为有用功W有用＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs，克服动滑轮重力和摩擦力做的功为额外功，故AB错误； C．由图可知，n＝2，则s＝2h，即绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故C错误； D．由η＝可知，提升的物重增加时，有用功增加，额外功不变，机械效率增加，故D正确； 故选：D。 【例2】十堰人民的人均收入越来越高，很多家庭都用上了家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是 　 　；若衣服和晾衣架的总重为120N，不计动滑轮重，绳重及摩擦，静止时绳的拉力F＝　 　N。请你提出使用的提高手摇晾衣架机械效率的方法：　 　。 【答案】见试题解答内容 【分析】①定滑轮和动滑轮的主要区别是：动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动； ②由图可以看出连接动滑轮绳子的股数，不计动滑轮重、绳重及摩擦，根据F＝求出静止时绳的拉力； ③在额外功一定时，增加物重可提高机械效率。减轻动滑轮的重也可以提高机械效率。 【解答】解：（1）A滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮； （2）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n＝4，不计动滑轮重、绳重及摩擦， 静止时绳的拉力：F＝＝＝30N； （3）提高手摇晾衣架机械效率的方法有：增大提升的物重或减小晾衣架重等。 故答案为：B；30；增大提升的物重或减小晾衣架重。 【变式1】做值日时，小阳将一桶水从一楼提到三楼。此过程中，小阳对水做的功是 　 　功，小阳克服自身重力做的功是 　 　功，一共做的功是 　 　功（以上均选填“有用功”、“额外功”、“总功”）。 【答案】有用；额外；总。 【分析】小阳将一桶水从一楼提到二楼，目的是提水，对水做的功为有用功；把桶和自身提升做的功为额外功，有用功加上额外功等于总功。 【解答】解：小阳将一桶水从一楼提到三楼，目的是提水，则对水做的功为有用功，小阳克服自身重力做的功为额外功，小阳把水、桶、自身提升做的功为总功。 故答案为：有用；额外；总。 【变式2】用如图所示的动滑轮提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（　　） A．减小被提升物体的高度 B．增大动滑轮的重力 C．减小绳子的拉力 D．增大物体的重力 【答案】D 【分析】（1）提高动滑轮机械效率的方法：减小动滑轮的重力、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，从而提高机械效率；增加提升物体的重力，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率； （2）根据动滑轮的机械效率的计算公式可知，机械效率的高低与物体被提升的高度无关；若不计绳重和摩擦时，动滑轮的机械效率η＝＝；据此分析滑轮组机械效率与拉力大小无关。 【解答】解：A、由动滑轮的机械效率可知，机械效率的高低与物体被提升的高度无关，故A错误； B、增大动滑轮的重力，在其他条件不变时，需要做的额外功增大，有用功不变，可以减小动滑轮的机械效率，故B错误； C、若不计绳重和摩擦时，动滑轮的机械效率η＝＝；可以得出滑轮组机械效率与拉力大小无关，故C错误； D、增大物体的重力，在其他条件不变时，所做的有用功会增大，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例就会增大，即动滑轮的机械效率增大，故D正确。 故选：D。 【变式3】如图所示，利用滑轮组帮助汽车脱困，汽车在5s内沿直线匀速前进1m，作用在绳子上的拉力F为1000N，拉力做功的功率为 　 　W；若该滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的阻力为 　　N。 【答案】400；1600。 【分析】（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝ns物，利用W总＝Fs求拉力做的总功，利用P＝求拉力做功的功率； （2）利用η＝＝＝＝求汽车受到的阻力。 【解答】解：（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝2×1m＝2m， 拉力做的总功：W总＝Fs＝1000N×2m＝2000J， 拉力做功的功率：P＝＝＝400W； （2）由η＝＝＝＝可知，汽车受到的阻力：f＝ηnF＝80%×2×1000N＝1600N。 故答案为：400；1600。 考点4：有关机械效率的探究实验 4、有关机械效率的探究实验 滑轮（组）机械效率的测量实验： 实验目的：测量滑轮组的机械效率 实验原理： 注意事项： （l）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。 斜面机械效率的测量实验： 实验目的：探究斜面的机械效率 实验原理： 实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。 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。 典例五：探究机械效率实验 【例1】在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。 实验次数 钩码所受的重力G/N 钩码上升的高度h/cm 拉力F/N 绳自由端移动的距离s/cm 机械效率η 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 ① 30 * (1)实验中应________拉动弹簧测力计使钩码上升； (2)表格中编号①的数据应为________；编号②的数据应为________； (3)比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，________； (4)如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为________N。 【答案】(1)竖直向上匀速；(2)2.2；88.9%；(3)提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高； (4)0.4。 【解析】(1)实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数大小才等于拉力大小； (2)由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力为2.2N； 第2次实验的机械效率为：； (3)实验选用的同一滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高； (4)根据表中数据，在第一次实验做的总功： W总1=F1s1=0.8N×0.3m=0.24J， 做的有用功： W有1=G1h=2N×0.1m=0.2J， 做的额外功： W额外=W总1-W有1=0.24J-0.2J=0.04J， 因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力阻力所做的功，则动滑轮的重力为： 【变式1】某班同学在“测量斜面的机械效率”实验时，所用实验器材有：长木板、支架、弹簧测力计、刻度尺、重力为的木块带挂钩如图甲所示，将长木板和支架搭成长、高的斜面，用弹簧测力计沿斜面向上匀速拉动木块． 如图乙所示，此时弹簧测力计对木块的拉力为________N． 将木块匀速拉到斜面顶端，斜面的机械效率为________． 木块与斜面的摩擦力为________N． 在实验中若加速拉动木块到斜面顶端，则测得的机械效率与匀速拉动木块比较________填“偏大”“偏小”或“不变”，请分析原因： ______________________________________________________________________________． 【答案】      偏小  加速拉动木块时，拉力变大，拉力所做的总功偏大 【解析】解： 弹簧测力计的示数为． 将木块匀速拉到斜面顶端，，，斜面的机械效率． ，木块所受摩擦力物重和提升高度不变，有用功不变，加速拉动木块，拉力变大，斜面长度不变，拉力所做的总功偏大，机械效率偏小． 【变式2】某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想并对猜想进行验证． 如果影响机械效率的因素有A、B、C多个，要研究其与B因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，而改变______因素，从而进行研究． 下列是同学提出的两个猜想． 猜想一：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关； 猜想二：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关． 为了验证上述猜想是否正确，同学们准备分别按图甲、图乙、图丙和图丁的滑轮组进行实验． 验证猜想一的小组应按图________所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小________填“相等”或“不相等”，则可初步判断猜想一是错误的． 验证猜想二的小组应按图________所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初步判断猜想二是________填“正确”或“错误”的． 请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法：___________________________． 【答案】  甲、丙或乙、丁  相等  甲、乙或丙、丁  正确  尽量让滑轮组满负荷工作 【解析】解：要探究机械效率与细线绕法是否有关，需保持滑轮数目、规格相同，还要提起相同的物重，故选择图甲、丙或图乙、丁；要探究机械效率与提升的物重是否有关，需保持滑轮数目、规格相同，还要保持绕线方法相同，故选择图甲、乙或丙、丁．要提高机械效率，要尽量减小额外功、增大有用功，可尽量让滑轮组满负荷工作、在转轴上加润滑油、减轻动滑轮的自重等． 一、单选题 1．建筑工地上，起重机几分钟就能把所需的砖运送到楼顶，如果人使用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是（     ） A．起重机的功率大，做功多 B．起重机的功率大，做功快 C．起重机的机械效率高，做的有用功多 D．起重机的机械效率高，做的额外功少 2．机械效率越高，表示该机械（     ） A．做的功越多 B．做的有用功越多 C．越省力 D．做的有用功与总功的比值越大 3．如图，建筑工人分别用甲、乙两装置把同一桶沙提升相同高度（两装置中滑轮重相同且小于沙和桶的总重），工人对绳子的拉力分别为和。若不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（    ） A．使用甲装置可以省力 B．使用乙装置可以省功 C．人对绳子的拉力小于 D．乙装置的机械效率比甲低 4．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 5．如图所示（示意图），是龙东地区某农户使用的滑轮组，用来提升粮食，已知动滑轮重10N，粮食重90N，不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率是（　　） A．90% B．80% C．70% D．60% 6．如图是古代汉族民间常用的生活取水设施，通过拉动绳索实现从井中提水，满足日常饮水、灌溉等需求。关于图中的滑轮说法正确的是（　　） A．该滑轮是动滑轮 B．该滑轮可以改变施力的方向 C．使用该滑轮可以省功 D．不计摩擦力但绳重不能忽略，提升重力不同的物体时，机械效率不变 7．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）。下列计算结果中不正确的是（     ） A．0~1s内，地面对物体的支持力等于10N B．1~2s内，物体在做加速运动 C．2~3s内，拉力F的功率是300W D．2~3s内，滑轮组的机械效率是83.33% 8．如图所示，某同学利用动滑轮将质量为9kg的物体竖直向上匀速提升1m，用时4s，所做额外功为10J。下列选项中正确的是( ) A．动滑轮重为10N        B．拉力F做功的功率为22.5W C．动滑轮的机械效率为80%    D．绳子自由端上升的速度为0.5m/s 9．小晗在回家的途中观察到工人师傅使用斜面往车上搬运货物，如图所示，小晗了解到：斜面的长度为2m，高度为1m，工人用沿斜面向上大小为300N的推力将重500N的货物匀速推到斜面顶端用时5s。则下列说法正确的是（     ） A．使用斜面既可以省力，也可以省功 B．工人推力做功的功率为100W C．货物在斜面上受到的摩擦力为300N D．该斜面的机械效率大约为83.3% 10．某工地利用如图所示的装置提升重物，工人师傅站在水平地面上，用200N的拉力竖直向下拉动绳子，使重为300N的物体A匀速上升2m，用时5s，不计绳重与摩擦，下列说法正确的是（     ） A．提升物体的过程中，拉力做的有用功为400J B．拉力做功的功率为160W C．滑轮组的机械效率是66.7% D．物体A被提升的高度越高，滑轮组的机械效率越大 二、填空题 11．花匠手握如图所示的修枝剪刀把手的末端，便可以轻松地剪断树枝。这时修枝剪刀属于___________（选填“省力”或“费力”）杠杆，修剪时将树枝尽量靠近支点可以使阻力臂更___________（选填“大”或“小”）。使用时，若在轴上加润滑油，则可以___________（选填“增大”或“减小”）剪刀的机械效率。 12．厦门老城修缮工程中，用如图所示的滑轮，该滑轮是一个________滑轮，该滑轮的机械效率为________%。 13．小致用如图所示的滑轮组，在内将一重为的木箱匀速提升，绳端的拉力为，忽略绳重和摩擦。 (1)使用A滑轮的好处是___________，拉力做功的功率为___________。 (2)此滑轮组的机械效率为___________；若增加木箱的重，滑轮组的机械效率会___________。 14．如图甲所示，小明分别将A、B两个完全相同的物体拉到斜面顶端，做功情况如图乙所示，对物体A做的有用功是________J，拉物体B的斜面机械效率是________。 15．如图所示，工人用50N的推力沿斜面把一物体从底端匀速推到顶端，已知物体的质量为10kg，高为3m，若该过程中斜面的效率为60%，物体与斜面之间的摩擦力为________N。() 16．工人师傅搭建了如图所示的斜面，用沿斜面向上600 N的拉力F，把一个重为1200 N的重物从斜面底端搬到2 m 高的车上。已知斜面长为5 m，此过程中，工人对重物所做的有用功为___________J，斜面的机械效率为___________，重物受到斜面的摩擦力为___________N。若减小斜面的粗糙程度，斜面的机械效率将___________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 17．如图所示，一位工人师傅用一个定滑轮将15kg的重物竖直匀速向上提起6m，其所做的总功为1000J。在该过程中，有用功是______J，定滑轮的机械效率是________。（g取10N/kg） 18．如图所示，这是工人用滑轮组提升货物的情景。当他用大小为200N的拉力拉动轻绳时，可匀速提升重为360N的货物A，则动滑轮重为______N。若货物A被提升了6m，绳自由端移动的距离为______m，滑轮组的机械效率是______。（不计绳重和摩擦） 19．升国旗时，随着绳子的拉动旗杆顶端的滑轮不断转动，国旗缓缓上升，旗杆顶端的滑轮属于____________（选填“动滑轮”或“定滑轮”）。小洛用动滑轮和弹簧测力计将静止在桌面上的笔袋慢慢匀速向上提高20cm，如图甲所示，弹簧测力计的读数随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为1.5N，不计绳重和摩擦，则笔袋的重力为____________N，动滑轮的机械效率为____________。 三、实验题 20．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。 21．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，某兴趣小组按照图甲、乙、丙、丁组装了滑轮组，并进行了实验，测量的相关数据详见表格： 实验装置 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 甲 4 0.1 2.7 0.2 74% 乙 4 0.1 1.8 0.3 74% 丙 8 0.1 3.2 0.3 83% 丁 8 0.1 2.5 0.4 ？ (1)甲、乙实验测量的数据表明：滑轮组的机械效率与_________； (2)乙、丙实验表明：使用相同滑轮组提升重物时，被提升重物越重，滑轮组效率_________； (3)丁实验中滑轮组的机械效率为_________%；丙、丁实验表明：提升相同的重物，动滑轮越重，则滑轮组机械效率越低； (4)进一步分析乙、丙实验，发现在丙实验中拉力做的额外功大于乙实验中拉力做的额外功，这可能是因为______________。（任写出一条理由即可） 四、计算题 22．如图是为了上山方便而修建的盘山公路。若从山底到山顶的盘山公路长200m，山高30m，一辆5t的小型货车从山底开上山顶牵引力保持不变，用时50s。求： (1)小货车从坡底爬到坡顶的过程中，牵引力所做的功； (2)该盘山公路的机械效率； 23．2025年11月20日至21日举办的2025世界计算大会上，多款功能各异的人形机器人集中亮相。如图所示的人形机器人正在进行的一项测试：用时10s将一个重为80kg的展品沿长为5m的斜面匀速直线推到高为2m的平台上，机器人对展品的推力恒为500N。求：（g取10N/kg） (1)机器人对展品的输出功率。 (2)斜面的机械效率。 24．小丽家阳台上有一种升降晾衣架，如图，它是由4个定滑轮和2个动滑轮及横梁组成，拉动绳子的末端可以使晾衣架升降，假设在升降过程中衣架横梁始终保持水平。晾晒衣物时，若将重70N的衣物匀速提起0.8m，小丽需要用20N的拉力拉动绳子。求： (1)晾衣架提升衣服做了多少有用功？ (2)小丽做了多少总功？ (3)晾衣架的机械效率是多少？ 25．2026年2月，宁德时代世界总部落地宁德，将建成全球最大的集研发、生产于一体的标杆工厂。该项目建设过程中，工人用如图所示的装置匀速提升重为800N的建筑材料，用时10s。这个过程中，电动机端的转轴将钢绳卷绕了12m，电动机的输出功率恒定为600W。求： (1)电动机输出端拉力所做的总功。 (2)滑轮组所做的有用功。 (3)滑轮组的机械效率。 26．如图所示，体重为500 N的工人用滑轮组匀速提升建材至楼顶，每次运送量不定。若某次提升建材时，工人对绳的拉力为300 N，绳端移动距离为30 m，克服建材重力所做的功为7500 J，工人静止在地面上，滑轮与绳间的摩擦力及绳重忽略不计。求： (1)地面对工人的支持力； (2)动滑轮的重力； (3)工人用此滑轮组运送建材至楼顶时，最大的机械效率是多少。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D D C A B A D D B 1．B 【详解】AB．使用起重机和滑轮组，将相同的砖送到楼顶，起重机的功率大，功率越大做功越快，故A错误，B正确； CD．两种方式做的有用功相同，但不知道额外功大小关系，不能确定总功大小关系， 也就不能确定机械效率大小关系，故CD错误。 故选B。 2．D 【详解】A. 做的功越多可能是总功增多，也可能额外功较多，不能说明机械效率越高，故A错误； B. 有用功多少还与总功大小有关，不能只由机械效率判断，故B错误； C. 机械效率与是否省力没有必然关系，省力机械可能费距离，也会有额外功，故C错误； D. 机械效率=有用功÷总功，机械效率越高，表示做的有用功与总功的比值越大，故D正确。 故选D。 3．D 【分析】甲装置：滑轮的轴是固定不动的，这是一个定滑轮。 乙装置：滑轮的轴会随着重物一起移动，这是一个动滑轮。 【详解】A．定滑轮的特点是不省力，但可以改变力的方向。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力等于物体的重力。因此，使用甲装置不能省力，故A错误； B．根据功的原理，使用任何机械都不能省功。使用机械可以省力，但需要多移动距离，总功不会减少。因此，使用乙装置不能省功，故B错误； C．不计绳重和摩擦，对于甲装置（定滑轮），拉力，对于乙装置（动滑轮），有两段绳子承担总重（沙和桶的重力以及动滑轮自身的重力）。所以拉力，滑轮重小于沙和桶的总重，即，所以 因此，人对绳子的拉力F1大于F2，故C错误； D．两装置都是将同一桶沙提升相同高度，所以做的有用功是相同的。对于甲装置（定滑轮），滑轮本身没有被提升，且不计绳重和摩擦，所以额外功为0；对于乙装置（动滑轮），在提升沙桶的同时，动滑轮也被提升了相同的高度，需要克服动滑轮的重力做功，所以额外功不为0。根据 所以甲装置机械效率等于1，乙装置机械效率小于1，乙装置的机械效率比甲低。故D正确。 故选D。 4．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。 5．A 【详解】滑轮组的机械效率为，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．B 【详解】AB．由图可知，在使用该滑轮提水时，滑轮的轴固定不动，属于定滑轮；使用定滑轮可以改变力的方向，故B正确，A错误； C．由机械功原理可知，使用任何机械都不能省功，故C错误； D．不计摩擦力但绳重不能忽略且绳重不变，由 可知，提升重力不同的物体时，机械效率将发生变化，且物体越重，机械效率越高，故D错误。 故选B。 7．A 【详解】由图甲可知，承担物重的绳子段数，由图乙、丙可知，内物体匀速运动，拉力，不计绳重和摩擦，根据滑轮组拉力公式得，动滑轮重力 A．内，拉力，将物体和动滑轮作为整体，竖直方向受力平衡 则地面对物体的支持力，故A不正确； B．由丙图的图像可知，内物体速度随时间逐渐增大，因此物体做加速运动，故B正确； C．内，物体速度，绳子自由端移动速度 拉力功率，故C正确； D．内，滑轮组机械效率，故D正确。 本题要求选择不正确的，故选A。 8． D 略 【详解】A．竖直使用动滑轮，额外功的来源主要是克服动滑轮重、克服绳与滑轮的摩擦、克服绳重等做的功，题中未说明不计摩擦，不能仅由额外功10J和，得动滑轮重，由于缺少条件，故动滑轮重无法计算，故A错误； B．利用动滑轮做的有用功 拉力F做的总功 拉力F做功的功率，故B错误； C．动滑轮的机械效率，故C错误； D．由图知，动滑轮承重绳子段数，物体上升1m，则绳子自由端移动距离 绳子自由端上升的速度，故D正确。 故选D。 9．D 【详解】A．根据功的原理，任何机械都不能省功，斜面只能省力，不能省功，故A错误； B．推力做的总功 推力功率，故B错误； C．有用功 额外功 由得摩擦力，故C错误； D．斜面机械效率，故D正确。 故选D。 10．B 【详解】A．有用功是提升重物所做的功，故A错误； B．观察题图的滑轮组结构，可得出承担动滑轮和物重的绳子段数，绳子自由端移动的距离 拉力做的总功为： 功率，故B正确； C．滑轮组的机械效率，故C错误； D．机械效率，故η与h无关，故D错误。 故选B。 11． 省力 小 增大 【详解】[1]剪刀属于杠杆，支点是点，动力作用在点，阻力作用在点，使用时动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆； [2]修剪时将树枝尽量靠近支点可以使阻力臂更小,可更省力。 [3]使用时，若在轴上加润滑油，可以减小轴的摩擦，从而减小额外功，可以增大杠杆的机械效率。 12． 动 75 【详解】由图可知，该滑轮可以随物体一起移动，是动滑轮； 从图中比例关系可知，有用功占总功的，额外功占总功的，因此机械效率 13．(1) 改变方向 120 (2) 60% 增大 【详解】（1）[1]A滑轮的轴固定不动，是定滑轮，定滑轮的好处是改变力的方向。 [2]由图可知，承担物重的绳子段数，物体提升，绳端移动距离 拉力总功为 拉力功率为 （2）[1]有用功为 机械效率为 [2]忽略绳重和摩擦时，额外功是克服动滑轮重力的功，大小不变；增加木箱重力，有用功增大，有用功在总功中的占比增大，因此滑轮组的机械效率会变大。 14． 40 80% 【详解】有用功与额外功的和叫总功。由乙图知对物体A做的有用功是 如图甲，分别将A、B两个完全相同的物体拉到斜面顶端，做的有用功相等为40J 拉B物体的斜面的机械效率为 15．20 【详解】物体的重力为 推力对物体所做的有用功为 根据可知，推力所做的总功为 斜面长为 克服摩擦力所做的额外功为 物体与斜面之间的摩擦力为 16． 2400 80% 120 增大 【详解】工人的目的是提升重物，因此克服物体重力做的功为有用功 拉力做的功为总功 机械效率 额外功是克服摩擦力做的功 由得，摩擦力 减小斜面的粗糙程度，重物受到的摩擦力减小，提升相同重物到相同高度时，有用功不变，克服摩擦的额外功减少，因此机械效率增大。 17． 【详解】有用功是克服物体重力所做的功，有用功 机械效率 18． 40 12 90% 【详解】不计绳重和摩擦，图中2段绳子承担总重力，动滑轮重 绳自由端移动距离 滑轮组机械效率 19． 定滑轮 3.5 70% 【详解】旗杆顶端的滑轮不随绳子的拉动而移动，只能绕转动轴转动，所以是定滑轮。 动滑轮由两段绳承担，由图乙可知，匀速拉动时弹簧测力计的读数为2.5N，不计绳重和摩擦，笔袋的重力为 不计绳重和摩擦，动滑轮的机械效率为 20．(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。 21．(1)绕绳方式无关 (2)越高 (3)80 (4)丙实验中，提升重物更重，绳子与滑轮之间的摩擦力更大 【详解】（1）甲、乙实验中，提升物重、动滑轮重力都相同，仅滑轮组的绕线方式（承担物重的绳子段数）不同，最终测得机械效率相同，因此可得结论：滑轮组的机械效率与绕线方式（绳子段数）无关。 （2）乙、丙使用相同滑轮组，丙提升的重物更重，测得机械效率更高，因此可得结论：使用相同滑轮组提升重物时，被提升重物越重，滑轮组效率越高。 （3）丁实验中滑轮组的机械效率 （4）额外功除了克服动滑轮重力做功，还要克服摩擦做功；丙提升的重物更重，滑轮转轴受到的压力更大，摩擦力更大，克服摩擦做的额外功更多，因此丙的额外功大于乙的额外功。 22．(1) (2) 【详解】（1）牵引力做的总功 （2）小货车质量 小货车的重力 克服重力做的功为 盘山公路的机械效率为 23．(1)250W (2)64% 【详解】（1）由题意可知，推力做的总功为 功率 （2）展品重为 克服展品重力做的功为有用功，即 斜面机械效率为 24．(1) 56J (2) 64J (3) 87.5% 【详解】（1）由题意和图可知，承担物重的绳子段数 提升衣服做的功为有用功 （2）绳子自由端移动的距离 拉力做的功为总功 （3）滑轮组机械效率公式为 即晾衣架的机械效率是87.5%。 25．(1)6000J (2)4800J (3)80% 【详解】（1）电动机输出端拉力所做的总功 （2）由图可知，，建筑材料上升的高度 滑轮组所做的有用功 （3）滑轮组的机械效率 26．(1) 地面对工人的支持力为； (2) 动滑轮的重力为； (3) 滑轮组的最大机械效率为。 【详解】（1）对静止在地面的工人进行受力分析：工人受竖直向下的重力、竖直向上的地面支持力、竖直向上的绳子拉力，受力平衡，满足 根据力的作用是相互的，绳子拉力等于工人对绳的拉力，即 已知，代入得 （2）根据滑轮组距离关系，可得物体上升高度 克服建材重力做功为有用功，由得建材重力 不计摩擦和绳重，拉力满足公式 变形得动滑轮重力 （3）工人站在地面拉绳子，最大拉力等于自身重力，即 可提升的最大物重为 不计摩擦和绳重，滑轮组机械效率推导为 代入数据计算最大机械效率 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $