11.3 第1课时 机械效率-【学海风暴】2026-2027学年九年级上册物理同步备课（沪粤版·新教材）

11.3 第1课时 色课前预习导航 一、有用功、额外功和总功 1.有用功(W有用)：使用机械做功时，人们 必须要做的且对人们有价值的功，称为有用 功。它在数值上等于机械作用在物体上的力 与物体在这个力的方向上移动距离的乘积。 2.额外功(W颜外)：使用机械做功时，对人 们来说既无利用价值又不得不做的功，称为额 外功。它通常包括克服机械本身重力做的功 和克服机械之间的摩擦做的功。 3.总功(W意)：有用功和额外功之和。总 功就是使用机械时动力做的功。 二、机械效率（高频考点：10年4考） 1.定义：有用功与总功的比值叫做机械效 率，通常用百分数来表示。 W有用×100%。 2.公式：7=w。 因为有用功总小于总功，所以机械效率总 小于1。 易错警园 利用滑轮水平拉动物体时，有用功等于 克服物体与水平面间的摩擦所做的功，即 W有用=f5物。 色经典例题剖析 【例1】(2025乐山)如下图所示，在斜面上 将一个重10N的物体匀速拉到高处，沿斜面向 上的拉力F=6N,斜面长s=0.6m、高h= 0.3m,则拉力所做的功为 J;对物体所 做的功为有用功，忽略弹簧测力计的重力和空 气阻力，则斜面对物体的摩擦力为 N。 机械效率 机械效率 【解题点拨】已知拉力和斜面长，根据W= Fs求出拉力所做的功，即总功；根据W=Gh 求出有用功，忽略弹簧测力计的重力和空气阻 力，克服斜面对物体的摩擦力做的功为额外 功，根据W总=W有用十W颜外可求出额外功，再 利用公式W颜#=fs求出斜面对物体的摩 擦力。 【例2】(2025凉山，有改动)用图甲所示的 滑轮组提升物体A。已知物体A的重力为 900N,卷扬机施加在绳子自由端的拉力F将 物体A以0.5m/s的速度匀速提高了5m。拉 力F做的功随时间变化的图像如图乙所示（不 计绳重和滑轮与轴的摩擦)。此过程中，滑轮 组提升物体的机械效率为 %,动滑轮 的重力为 N。 ↑W万 10000 目卷扬机 7500 5000 2500- 05101520/S 甲 乙 【解题点拨】已知物体A的重力和上升的 高度，根据公式W=Gh计算拉力F提升物体 A时做的有用功；已知物体A上升的高度和速 度，由速度公式计算出物体A上升的时间，由 图乙可知此时拉力做的总功，再根据公式？= WX10%计算出此时滑轮组的机械效率： W 由图甲可知，绳子的有效段数n,由s=nh和 W=Fs可以计算出绳子自由端的拉力F,不计 上册第十一章 绳重和滑轮与轴的摩擦，由F=二(G物十G动) n 可计算出动滑轮的重力。 参考答案0【例1】3.61【例290100 已课内基础闯关 考点①有用功、额外功和总功 1.小红用下图所示的滑轮向左匀速拉动物体 A。下列说法正确的是 A.物体的重力做的功是有用功 B.拉力F,做的功是额外功 C.拉力F做的功是总功 D.克服物体受到的摩擦力做的功是总功 考点②机械效率 2.（2025重庆，有改动)在老旧小区改造中，工 人用如图所示的装置把质量为60kg的材料 从地面竖直匀速提高10m,则绳子自由端移 动的距离是 m;若拉力F=400 N,则这个装置的机械效率是 %。 (g取10N/kg) 】 第2题图 第3题图 3.如图所示的是安装在某种塔式起重机吊臂 一侧的滑轮组，某次匀速起吊600kg的物体 时，物体上升5m,用时15s,滑轮组的机械 效率是80%，则拉力F做的有用功是 J,总功是 J,拉 力F做功的功率是 W。(g取 10 N/kg) 4.(2025天津，多选)用图甲所示的动滑轮，先 后将两个不同重物在相同时间内匀速提升 相同高度，两次做功的情况如图乙所示。第 个8 九年级物理HY版 一次的额外功为900J,不计绳重和摩擦，则 ( 第一次 第二次 25% 30% 75% 70% 口有用功■额外功 甲 乙 A.第一次提升重物时机械效率较高 B.第二次提升重物时的额外功较大 C.先后两次提升重物的重力之比为7：9 D.先后两次提升重物的总功率之比为6：5 已课外拓展提高 一、填空题 1.一台起重机在10s内将重力为3600N的货 物匀速提升了4m,起重机做的有用功是 J。若起重机做的额外功是 9600J,则机械效率是 ,起重 机的总功率是 W。 2.如右图，工人将重300N的彩 灯组件竖直向上匀速提升了 5m,用时10s,绳子自由端的 拉力F=200N。不计绳重和 摩擦，g取10N/kg,则拉力的功率是 ,滑轮组的机械效率是 ,动滑轮的重力为 0 变式（2025一2026 乐平期末)右图所示 的是采用滑轮组水平向右移动重物的场 景。已知物体A重20N,水平滑动时受 到的摩擦力为12N,拉力F=5N。物体 A在10s内匀速移动了0.6m,则滑轮 组对物体做的有用功为 滑轮组的机械效率为 二、选择题 3.在同样的条件下，小明利用两个不同的动滑轮 把木料拉上四楼时，发现利用较轻的动滑轮提 升木料时，机械效率较高。这是因为() A.减少了有用功 B.在总功不变的情况下增加了有用功 C.在有用功不变的情况下减少了总功 D.在总功不变的情况下减少了额外功 4.(多选)下图是小龙测量斜面机械效率的实 验装置。斜面的粗糙程度相同。先用平行 斜面向上的恒定拉力F,将重6N的物体以 1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面 的机械效率为75%。下列说法正确的是 ( 0.5m 30 A.拉力做的功为4J B.物体受到的摩擦力为1.5N C.在匀速拉动的过程中，物体的机械能不变 D.若以2m/s的速度匀速拉动物体，斜面的 机械效率仍为75% 三、计算题 5.物理学与工程实践(2025遂宁)我国很早就 有使用滑轮的记载，图甲所示的汉代砖刻便 记录了矿山使用滑轮做起吊机械的场景。 借助图乙所示的装置（篮子质量不计），质量 为60kg的采矿工人用400N的拉力将 70kg的矿石从矿坑匀速提起，10s内矿石 上升了2m。(忽略绳重及滑轮的摩擦，g取 10 N/kg) 汉代砖刻 甲 (1)求绳子自由端移动的速度。 (2)求此滑轮组的机械效率。 (3)若工作时工人双脚与地面的接触面积为 400cm2,求他对水平地面的压强。 已核心素养提升 --------------- 科学思维如下图所示，弹簧测力计的示数 为 N,钩码的总重力为1N,钩 码上升的高度h为0.1m,弹簧测力计竖直 向上匀速移动的距离s为0.4m,此时杠杆 的机械效率为 。忽略杠杆转 动轴处的摩擦，仅将钩码的悬挂点从A移到 B,若钩码被提升的高度相同，额外功与有用 功的比值将 (选填“增大”“减 小”或“不变”，下同)，杠杆的机械效率将 上册第十一章 9_W_G=G0可知，在重力G、速度v不变 根据P=7 t 时，重力做功的功率是一个定值，P-1图像为平行于 时间轴的直线，D正确。 7.解：(1)小明所受的重力G=mg=60kg×10N/kg= 600N (2)完成一个引体向上克服重力做的功 W=Gh=600N×0.5m=300J (3)30s内克服重力做的功 W。=10W=10×300J=3000J 30s内克服重力做功的功率P=W=300J =100W t 30s ®核心素养提升 54162【解析】跳绳者每跳1次克服重力所做的功 W=Gh=mgh=60kg×10N/kg×0.09m=54J;由图 可知，每号跳1次，则每秒跳3次，1mn内跳180次。 故1min内克服重力做功的平均功率P=We三 t 54J×180 60s =162W。 11.3机械效率 第1课时机械效率 ②课内基础闯关 1.C 2.2075【解析】绳子自由端移动的距离s=2h=2× 10m=20m,材料的重力G=mg=60kg×10N/kg= 600N,工人做的有用功W有用=Gh=600N×10m= 6000J,工人做的总功W。=Fs=400N×20m= 8000J,动滑轮的机械效率刀=W。 -W里×100%=600 8000J ×100%=75%。 3.3103.75×102500【解析】滑轮组提升的物 体的质量为600kg,提升的高度为5m,拉力F做的有 用功W有用=Gh=mgh=600kg×10N/kg×5m=3× _W有避X100% 10J;滑轮组的机械效率为80%，由7=W。 _W有用_3×10J」 可得，拉力F做的总功W。=80% 80% =3.75 ×10J;拉力F做功的功率P= =3.75X10」 t 15s 2500W 4.AD【解析】由图乙可知，第一次提升重物时的机械 效率：=75%，第二次提升重物时的机械效率2= 70%,所以第一次提升重物时机械效率较高，A正确。 不计绳重和摩擦，提升重物时克服动滑轮重力所做的 功为额外功，即W=G动h,因为动滑轮重力不变， 提升的高度相同，所以两次额外功相同，均为900J,B 错误。根据刀=W。 W有m×100%三Gh十G万×100%日 Gh G G十G -×100%可得，第一次提升重物时，1= G G1十G动 ×100%=75%,解得G,=3G;第二次提升 重物时，2= G:×100%=70%,解得G,= G2十G满 九年级物理HY版 3G。所以 g=3G=9， 7C错误。第一次提升重 W外 900J 物时，总功W1高-列-75%3600J:第二次提 W外三 升重物时，总功Wa--0=3001。两次 900J W 做功时间相同，根据P一，可知，两次提升重物的总 P,We13600J6 功率之比分-w-300写D正确。 ©课外拓展提高 1.1.44×1060%2400 2.200W75%100N【解析】由图可知，绳子的有效 段数n=2,则绳子自由端移动的距离s=h=2×5m =10m,拉力做的功Wa=Fs=200N×10m= 2000J,拉力的功率P= _W鱼=2000」=200W:对彩 10s 灯组件做的有用功W有用=Gh=300N×5m=1500J, 滑轮组的机械效率刀=w。 _w题×10%=200} 1500J 100%=75%:克服动滑轮的重力做的额外功W= W。一W有用=2000J-1500J=500J,则动滑轮的重力 _W=_=500J=100N。 G动=h5m 变式7.280%【解析】滑轮组对物体做的有用功 W有m=fs物=12N×0.6m=7.2J。由图可知，绳子的 有效段数n=3,则绳子自由端移动的距离s=s物=3 X0.6m=l.8m,拉力F做的总功W。=Fs=5NX _W有理×100%= 1.8m=9J,则滑轮组的机械效率7=W。 7.2J×100%=80%. 9I 3.C 4.AD【解析】此过程中做的有用功为W有m=Gh=6N X0.5m=3,根据7-W×100%可得，拉力做的功 为W。= W有用一3】 5%=4小，故A正确。由图可知，斜面 的倾角为30°，高为0.5m,所以斜面的长度L=1m;拉 力做的额外功为W外=W。一W有用=4J一3J=1J;物 w选=」=1N,故B错误。 体所受的摩擦力为f=1=1m 在匀速拉动的过程中，物体的质量不变，速度不变，高 度增加，动能不变，重力势能增加，机械能变大，故C错 误。若以2m/s的速度匀速拉动物体，拉力、摩擦力、物 体的重力均不变，斜面的机械效率不变，仍为75%，故 D正确。 5.解：(1)由图可知，绳子的有效段数n=2,则绳子自由 端移动的距离s=h=2×2m=4m s=4m=0.4m/s 绳子自由端移动的速度v=:=10。 (2)矿石的重力G=mg=70kgX10N/kg=700N 工人做的有用功W有用=Gh=700N×2m=1400J 工人做的总功W。=Fs=400N×4m=1600J 滑轮组的机械效率 ,=W4题×100%=140X 7一wg 1600J ×100%=87.5% (3)工人的重力 G人=m人g=60kgX10N/kg=600N 工人对水平地面的压力 FE=G-F=600N-400N=200N 工人对水平地面的压强 F 200N p=S=400×104m =5000Pa >核心素养提升 0.550%减小增大【解析】由图可知，弹簧测 力计的分度值是0.1N,示数是0.5N。在实验过程 中，通过已知条件可知有用功W有用=Gh=1N× 0.1m=0.1J,总功Wa=Fs=0.5N×0.4m=0.2J, 所以杠轩的机被效率，-×10为=8号× 100%=50%。用杠杆提升钩码时，对钩码做的功为 有用功，忽略杠杆转动轴处的摩擦，克服杠杆自重做 的功为额外功，并且W有用十W=W。;设杠杆重心升 高的距离为h红，则有Gh十G:h红=Fs;将钩码的悬 挂点从A移到B,G不变，h不变，G红不变，杠杆重心 升高的高度变小，克服杠杆自重所做的额外功变小， 所以额外功与有用功的比值减小。因为Gh十G红 变小，所以F也变小根器7-费×10%-× Fs 100%可知，机械效率增大。 第2课时测量滑轮组的机械效率 )课内基础闯关 1.(1)匀速(2)980%(3)费力 【解析】(1)在实验中，应竖直向上匀速拉动弹簧测力 计。(2)根据题图甲可知，绳子的有效段数，=3，绳 子自由端移动的距离s,=n,h,=3×3cm=9cm。第 Gsh3x _W×100%=F,5n 3次实验中，机械效率=w。 6N×0.09m×100%=80.0%。(3)承担 100%=2.5N×0.27m 物重的绳子段数越多，越省力，将图甲装置改接为图 乙装置，提升相同钩码，滑轮组承担物重的绳子段数 由3段变成2段，图乙装置更费力。 2.D 巴课外拓展提高 1.刻度尺 G =无关2.380变大 3.(1)摩擦力偏大(2)0.383.3%(3)低(4)同 一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高 (5)12 【解析】(1)若物体静止时再读数，则会忽略绳子与滑 轮间的摩擦对滑轮组机械效率的影响，这种做法是错 误的。如果这样做，读出的拉力将偏小，计算出的总 功偏小，由刀=W。 W胆×100%可知，测得的机械效率将 偏大。(2)图甲中，滑轮组由三段绳子承担物重，= 3,物体上升的高度为0.1m,则绳端移动的距离s= _W有是X100%= 3h=3×0.1m=0.3m,机械效率7=W。 Gh 6N×0.1m×100%≈83.3%. ×100%=2.4Nx0.3m (3)比较1、2两次实验数据可知，使用不同滑轮组提 升同一重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 (4)比较1、3两次实验数据可知，用同一滑轮组提升 物体时，物重越大，机械效率越高。(5)由图丙可知， 滑轮组的机械效率刀=W -WX100%=w牛wg W有用 Gh' G X100%=G6+Ga万X100%=d G'+Ga ×100%= G十4N×100%=75%,解得被提升物体所受的重力 大小为G=12N。 >核心素养提升 B【解析】图甲中绳子的有效段数为2，图乙中绳子的 有效段数为3，则绳子自由端移动的距离s1=2h,s2= 3h,故s1<s2;不计滑轮摩擦及绳子自重，弹簧测力计 的示数分别为F,=2GaF,=3Ge,故F1>F2:用 滑轮组提升物体时，克服物体的重力所做的功为有用 功，克服动滑轮重力所做的功为额外功，两个装置中 物体重力和动滑轮重均相同，提升的高度也相同，故 有用功和额外功均相同，所以机械效率也相同，即 =2。综上所述，B正确。 专题一功率、机械效率的相关计算 1.解：(1)购物车的重力G=mg=10kg×9.8N/kg= 98N (2)推力所做的功W=Fs=10N×4m=40J (3)推力做功的功率P=”-0】-10W Γt4s 2.解：(1)自行车对水平路面的压力 F=Ga=(m人+m车)g=(65kg+15kg)×10N/kg= 800N (2)自行车对水平路面的压强 F 800N p=5=2×103m =4X105Pa (3)该市民骑车时受到的牵引力F'=f=15N 骑车的速度v=36km/h=10m/s 所以该市民做功的功率P=W_F坠=F'=15NX 10m/s=150W 3.解：(1)小庆做一次引体向上，在下降过程中重力做的 功W=Gh=600N×0.7m=420J (2)小庆跳一次绳时克服自身重力做的功W,=Gh'= 600N×5×10-m=30J 1min内克服重力做的总功W。=200W,=200×30J =6000J 小庆跳绳过程中克服自身重力做功的平均功率 we_6000」=100w P= t1×60s 4.解：(1)重物受到的重力 G=mg=100kg×10N/kg=1000N 使用“车梯”时，所做的有用功 W有用=Gh=1000N×2m=2000J 上册详解详析 3