11.3 机械效率（举一反三·讲义）物理新教材沪粤版九年级上册

本讲义聚焦机械效率核心知识点，先通过情景导入明确有用功、额外功、总功的概念及关系，再系统讲解机械效率的定义、公式及计算，最后结合实验探究测量滑轮组机械效率，构建从概念理解到定量计算再到实验验证的完整学习支架。 该资料以生活实例（如滑轮组、斜面）引入，培养学生物理观念，通过实验步骤设计与误差分析提升科学探究能力，例题及变式题融入中考真题，强化科学思维。课中辅助教师开展实验教学与题型解析，课后作业分层设计助力学生巩固知识、查漏补缺。

11.3 机械效率讲义解析版 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+4个题型+方法技巧）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 人们发现在使用机械做功时，机械所做的共并不都是有用的，其中有一些是不得不做的额外功。 在如图 11-3-1 所示的两种机械做功的情况中，哪些功是我们需要的有用功，哪些功是不得不做的额外功？请与同学们交流讨论。 在上述情况中，滑轮组和挖掘机提升重物所做的功，是我们需要的、有价值的功，叫做有用功，记作W有用。在这个过程中，动力对机械做的功叫做总功，记作W总。 任何机械本身都要受到重力的作用，而且机械在运行过程中，总存在着摩擦力。所以，当我们使用机械做功时，就必须克服机械部件自身的重力和摩擦力等做一定量的功。这部分无利用价值却不得不做的功，叫做额外功，记作W额外。 知识归纳 【知识点1 有用功与额外功】 1. 有用功：为达目的必须做的功，是我们的目的，如提升重物克服重力做功为有用功。 2. 额外功：使用机械做功时，克服机械部件自身的重力和摩擦力等所做的功，是对人们无利用价值却不得不做的功，记作W额外。 3. 总功：动力对机械做的功叫做总功，记作W总。 4.三者关系：在使用机械做功时，W总＝W有用＋W额外。由于存在额外功，W额外＞0，则总功必定大于有用功，即W总＞ W有用。 在使用机械做功时，人们总是希望有用功越多、额外功(总功)越少越好，即有用功在总功中占的比例越大越好。 事例 目的 有用功 额外功 总功 1、用桶从井中提水 提水 G水h G桶h G水h+G桶h 2、水桶掉进井里 要把桶捞起来 捞桶 G桶h G水h G桶h+G水h水 额外功产生的两种情况： (1) 提升重物时,克服机械自重、容器重力等做的功。 (2)克服机械构件之间的摩擦做的功。 【例1】（甘肃白银市2025-2026学年第二学期期末质量检测八年级物理）小明用同一滑轮组成如图甲、乙所示的两种装置，分别用这两个装置将质量相同的两个物体匀速提升相同的高度。不计绳重和摩擦，则两个装置所做的有用功______________（选填“相同”或“不同”），甲装置中滑轮的作用是可以改变力的______________。 【答案】 相同 方向 【知识点】有用功和额外功、定滑轮的概念、实质及特点 【详解】有用功的计算公式为，本题中两个物体质量相同，因此物体重力G相等，且提升高度h相同，所以两个装置做的有用功相同。 甲装置中的滑轮是定滑轮，定滑轮不省力，作用是改变力的方向。 【变式1-1】（2023·广东深圳·中考真题）如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功是______J，对物体B做的额外功是______J。    【答案】 2 0.5 【知识点】有用功和额外功 【详解】[1]由图乙可知，对物体A做的总功为3J，额外功为1J，故对物体A做的有用功 W有=WA总-WA额=3J-1J=2J [2] A、B是两个完全相同的物体，都拉到斜面顶端，故对物体B做的有用功和对物体A做的有用功相同；由图乙可知，对物体B做的总功为2.5J，故对物体B做的额外功 WB额=WB总-W有=2.5J-2J=0.5J 【变式1-2】如图所示，用弹簧测力计沿斜面匀速拉动木块至斜面顶端，木块的重力为G，弹簧测力计的示数为F，其他量已在图中标出。则在此过程中，力F做的总功是 ，有用功是 ，额外功是 。（均用所给字母表示） 【答案】 【难度】0.85 【知识点】有用功和额外功 【详解】[1]拉力做的总功W总＝Fs [2]拉力做的有用功W有用＝Gh [3]因为W总＝W有用+W额 所以克服摩擦做的额外功W额＝W总﹣W有用＝Fs﹣Gh 【变式1-3】（2025·四川乐山·中考真题）如图所示，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，斜面长、高，则拉力所做的功为___________J；把重物直接提升h所做的功作为有用功，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。 【答案】 3.6 1 【知识点】斜面模型及相关计算、有用功和额外功 【详解】[1]拉力所做的功为 [2]重物被提升过程中所做的有用功为 额外功 斜面对物体的摩擦力为 【知识点2 机械效率】 1. 定义：在物理学中，把有用功W有用与总功W总之比，叫做机械效率，用η表示。 2. 公式：，公式变形：W总=W有用/η， W有用=η W总 3. 特点：对于实际的机械，因额外功的存在，W额外＞0，则总功必定大于有用功，即W总＞ W有用， 机械效率总小于100%。 敲黑板：概念辨析机械效率和功率 机械效率和功率是两个完全不同的物理量，二者之间没有直接的联系，功率大的机械做功快，但 机械效率不一定高；机械效率高的机械，性能好些，做功时的利用率较高，但功率不一定大。 【例2】（2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长，高，他做的总功为__________J，斜坡的机械效率为__________，木箱受到的摩擦力为__________N。 【答案】 800 75% 100 【知识点】有用功和额外功、功的计算和估算、斜面机械效率的计算 【详解】[1]拉力做的总功为 [2]有用功的大小为 斜坡的机械效率为 [3]额外功的大小为 摩擦力的大小为 【变式2-1】（2025·广东珠海·一模）图甲中拉力F平行于斜面，在10s内将重物从底端匀速拉到顶端。该过程中，克服重力及斜面摩擦力做功分布如图乙，斜面的机械效率为___________，有用功为___________J，拉力的功率为___________W。 【变式2-2】（25-26九年级上·广东广州·期末）甲、乙机械把同样重的物体匀速向上提升。两机械做功情况的部分数据如图所示，则甲机械的总功为_________J，乙机械的有用功为_________J，甲机械的效率_________乙机械的效率（选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 2000 900 小于 【知识点】机械效率的定义、有用功和额外功、机械效率的大小比较、机械效率的简单计算 【详解】[1]甲的扇形图显示，有用功占总功的25%，且图中标注有用功为500J，根据机械效率公式，则 [2]乙的扇形图显示，额外功为2100J，且额外功占总功的70%，由得 则乙机械的有用功为 [3]甲的机械效率为，乙的机械效率为 因此 【例3】工人用如图所示的滑轮组提升建筑材料A，将质量为120kg的建筑材料A以0.2m/s的速度匀速提升了5s，在这个过程中，拉力F为500N。（不计绳重与摩擦，g取10N/kg）求： (1)建筑材料的重力大小； (2)工人做的有用功； (3)滑轮组的机械效率。 【答案】(1)1200N (2)1200J (3)80% 【难度】0.65 【知识点】重力的计算与估算、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、有用功和额外功、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）建筑材料的重力大小为 （2）物体上升的高度为 工人做的有用功 （3）由图可知，承担物重的绳子段数为，绳子自由端移动的距离为 工人做的总功 滑轮组的机械效率 【变式3-1】（24-25八年级下·福建福州·期末）如图所示，某盾构机正以的功率在内向前匀速推进，若它受到的阻力平均值为。求： (1)盾构机的推进力。 (2)盾构机推进力所做的功。 (3)盾构机推进的机械效率。 【知识点3 测量滑轮组的机械效率】 1.实验目的：探究滑轮组机械效率与 物重、绕法 的关系。 2.实验器材包括：铁架台、滑轮组（含动滑轮和定滑轮）、细绳、钩码（若干）、弹簧测力计、刻度尺 3.实验原理： 关键测量点：拉力 F：匀速拉动弹簧测力计时的示数（为什么要匀速？） 距离关系：绳子段数 n 决定 s=nh（如何确定 n？） 4.实验步骤： （1）组装滑轮组：尝试两种绕法（图 11-3-2 的 a 和 b）。 （2）测量物理量： 钩码重力 G（弹簧测力计测静止钩码）； 拉力 F（匀速拉动钩码时，弹簧测力计示数）； 钩码上升高度 h、绳子自由端移动距离 s（刻度尺测量）。 （3）计算：W有用=Gh，W总=Fs，η=(W有用/W总)×100%。 （4）重复实验：改变钩码数量、换绕法，记录数据。 实验注意事项： ①弹簧测力计要竖直向上匀速拉动，不能加速或减速，否则读数不准确； ②钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s都要用刻度尺准确测量，读数时视线要与刻度垂直； ③为减小误差，可以多次测量取平均值； ④实验前要检查滑轮转动是否灵活，绳子是否顺滑，弹簧测力计是否调零； ⑤注意安全，钩码不能太重，防止掉落砸伤。 4. 实验结论影响滑轮组机械效率的因素： ①被提升物体的重力（物重越大，η越高）； ②动滑轮的重力（动滑轮越重，η越低）； ③绳子与滑轮间的摩擦（摩擦越大，η越低）； ④绳重（绳越重，η越低）。 5.提高滑轮组机械效率的方法：增大物重（在安全范围内）、减轻动滑轮重、减小摩擦（加润滑油）、使用轻质细绳。 【例4】如图所示，物体重180 N，动滑轮重10N，小明用100 N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2 m，用了10 s，则此过程中有用功是____J，额外功是____J，拉力的功率是____W，滑轮组的机械效率是____%。 【答案】360， 40， 40， 90。 【知识点】考查了有用功、额外功、功率和机械效率的计算 解析：第一步，求有用功： = 180N × 2m = 360J。第二步，求总功：从图可知n=2，s = nh = 2 × 2m = 4m， = 100N × 4m = 400J。第三步，求额外功：W额外 = W总 - W有用 = 400J - 360J = 40J。第四步，求功率：P = W总/t = 400J/10s = 40W。第五步，求机械效率： = 360J/400J = 0.9 = 90%。 【变式4-1】提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想： 猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关 猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关 根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码重力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 1 2 0.1 0.90 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.50 0.3 88.9% 3 4 0.1 1.25 0.4 4 4 0.2 1.50 0.6 88.9% (1)实验时应沿 方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计； (2)分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 （选填“甲”“乙”或“丙”）的装置完成的，它的机械效率 ； (3)比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是 （选填“正确”或“错误”）的； (4)通过比较1、2两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物体的重力 ，滑轮组的机械效率越高； (5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 。 【答案】(1)竖直 (2) 丙 (3)错误 (4)越大 (5)低 【难度】0.65 【知识点】测量滑轮组的机械效率 【详解】（1）实验时应沿竖直方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计。只有竖直向上拉，弹簧测力计的拉力才能全部用来提升物体，不会使物体和滑轮水平方向发生偏移。只有匀速拉动，才能使物体匀速上升，才能使动滑轮对物体的拉力等于物体的重力。所以，实验时应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计。 （2）[1]第 3 次实验中，绳端移动距离s = 0.4m，钩码上升高度h = 0.1m，由s=nh（n为承担物重的绳子段数）可得n=4，图丙中承担物重的绳子段数为4，所以第 3 次实验是利用了图丙的装置完成的。 [2]有用功 总功 它的机械效率 （3）比较 2、4 两次实验数据，钩码重力相同，钩码上升高度不同，机械效率相同，所以可验证猜想Ⅰ是错误的。 （4）通过比较 1、2 两次实验数据，同一滑轮组（动滑轮重力相同），第二次提升物体的重力大，第二次机械效率高，所以得出结论：同一滑轮组提升重物时，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高。 （5）根据滑轮组省力情况 第二次实验动滑轮重 第三次实验动滑轮重 通过比较 2、3 两次实验数据，提升物体的重力相同，第三次动滑轮重，第三次机械效率低，所以可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 【变式4-2】（24-25八年级下·吉林·期末）如图所示，用动滑轮匀速提起重3N的物体，拉力F为2N，物体在10s内上升1m，不计绳重及摩擦。在此过程中，动滑轮的机械效率是______。若增加提升的物重，则该动滑轮的机械效率______。（选填“增大”“不变”或“减小”） 【答案】 75% 增大 【知识点】机械效率的简单计算 【详解】[1]动滑轮的机械效率 [2] 若增大提升物体的重力，即做的有用功增加，而使用的是相同的滑轮，额外功相同，根据可知，机械效率会增大。 【方法技巧】 1.滑轮组的机械效率： (1)竖直滑轮组匀速提升空气中的物体： （当不计绳重和摩擦时） (2)水平滑轮组： 注意：计算机械效率时一定要注意S绳和h物关系，单位用国际单位米（m）；拉力的功率P=W总/t=Fv绳=Fnv物 （3）当不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率： 所以当物体的重力G越大，G动/G越小，1/（1＋G动/G）越大，所以G物越大时，η越大。 模块三 课后作业 一、单选题(共10题) 1．正确理解物理概念是学好物理的关键，关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功越快的机械，其功率一定越大 B．机械效率高的机械，所做的有用功一定多 C．机械效率高的机械，做功一定快 D．功率大的机械，所做的功一定多 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】功率的定义及意义、功和功率的区别和联系、机械效率的定义 【详解】A．功率是表示做功快慢的物理量，做功越快，说明功率越大，故A正确； B．机械效率，即使机械效率高，若总功很小，有用功也不一定多，故B错误； C．机械效率反映的是有用功在总功中所占的比例，与做功快慢无关，故C错误； D．由W=Pt可知，功的多少不仅取决于功率，还与做功时间有关；功率大的机械，若做功时间很短，所做的功也不一定多，故D错误。 故选A。 2．如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 甲做的有用功多 B. 乙做的总功多 C. 甲做总功的功率大 D. 乙所用装置的机械效率小 3．（25-26八年级下·广东惠州·期末）如图所示，工人利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。下面说法错误的是（　　） A．拉力做的功大小为1500J B．斜面的机械效率是80% C．物体受到的摩擦力为300N D．斜面的额外功是300J 4．（25-26八年级下·山东烟台·期末）如图所示，用弹簧测力计拉动一个重力为2.5 N的物体，沿斜面匀速上升到0.2 m的高处用时8 s，物体沿斜面移动了0.8 m，斜面的机械效率为62.5%。关于这个过程，下列说法正确的是（     ） A．克服重力做功1.25 J B．拉力做的总功为0.8 J C．拉力做功的功率为0.25 W D．物体与斜面之间的摩擦力大小为1 N 5．（25-26八年级下·山东烟台·期末）如图，为了提升重物，选用了粗细均匀，重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次均用竖直向上的力让重物匀速上升同样的高度，下列说法正确的是（　　） A．重物挂在B处时拉力做的额外功多 B．重物挂在B处时杠杆的机械效率高 C．重物挂在A处时拉力做的有用功多 D．重物挂在A处时拉力做的总功少 6．（2024·重庆·中考真题）建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45kg的涂料从地面提起，桶离开地面后在4s内缓慢上升0.8m，工人所用的拉力为500N。下列说法中正确的是（　　） A．该装置做的有用功为400J B．该装置的机械效率为90％ C．绳子自由端移动的平均速度为0.4m/s D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压强不变 7．（2024·江苏常州·一模）如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升完全相同的两个物体（不计绳重、滑轮重和摩擦），拉力F甲、F乙分别作用在绳端和拉钩上，绳端和拉钩均沿竖直方向匀速上移了相同距离，该过程中物体上升的高度分别为h甲、h乙，两装置的有用功分别为W甲、W乙，机械效率分别为η甲、η乙，则下列说法中正确的是（　　） A．F甲： F乙=1：2 B．h甲：h乙=1：2 C．W甲：W乙=1：1 D．η甲：η乙=1：1 6．（2024·山东聊城·中考真题）建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为300N的建材从地面匀速运送到离地面8m的高处，所用时间为40s。已知动滑轮重为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．工人做的总功为2400J B．工人拉力的功率为60W C．此过程中该装置的机械效率约为88% D．可以通过增加动滑轮个数的方法提高该装置的机械效率 8．（2026·北京平谷·一模）如图所示，某人用动滑轮将重180N的木箱在5s内沿竖直方向匀速提升2m，所用拉力为100N，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．动滑轮做的有用功是400J B．拉力的功率为40W C．动滑轮的机械效率为90% D．若用此装置沿竖直方向匀速提升360N重物，拉力为200N 9．（2025·北京海淀·一模）用如图所示装置将物体从水中提出，已知物体的运动速度始终保持不变，不计绳重和摩擦。物体完全离开水面以后，与物体浸没在水中时相比，下列判断正确的是（    ） A．滑轮组的机械效率变大 B．天花板所受的拉力变小 C．拉力F的大小保持不变 D．拉力F的功率可能不变 10．（2025·江苏扬州·中考真题）如图，工人用动滑轮提升重物，下列说法正确的是（   ） A．克服动滑轮重力做的功是有用功 B．重物与人手移动的距离相等 C．重物与人手移动的速度相等 D．增加重物，动滑轮的机械效率变大 2、 填空题（共10题） 1.（25-26八年级下·广东惠州·期末）如图所示，物体A重100N，利用图示滑轮组，在水平拉力F=30N的作用下，物体以0.2m/s的速度沿水平地面匀速直线运动了10s，若滑轮组的机械效率为60%，则拉力做功的功率为_________W，物体A所受摩擦力为_______N，该滑轮组的额外功为__________J。 2．如图所示，小华同学用50N的水平拉力F拉重力为400N的木箱，使木箱在水平面上匀速直线运动前进了4m，若木箱与地面之间的摩擦力是80N。则A点处的力在此过程中做的功为___________J，此过程中该滑轮组的机械效率是___________。 3．（2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长，高，他做的总功为__________J，斜坡的机械效率为__________，木箱受到的摩擦力为__________N。 4．（24-25九年级上·广东广州·期末）如图1，小明将物体以1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，斜面的机械效率为60%。此过程，额外功______有用功（选填“大于”“等于”“小于”），物体机械能______（选填“不变”“变大”“变小”），若同样的过程以2m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率______（选填“不变”“变大”“变小”）。可能符合此过程系统（含斜面、物体、绳）能量流向的是图2中的______。 5．（2022·江西·中考真题）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“=”）。 6．（24-25八年级下·安徽·课后作业）在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原因是任何机械本身都有重力，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着摩擦，所以任何机械的机械效率总________（选填“大于”或“小于”）100%。 7.（24-25九年级下·江苏南京·期中）如图，滑轮组1min内将重为N的重物匀速吊起2m。动滑轮重1000N，滑轮组的机械效率为80%，绳端的拉力的功率为______W，若增加重物的重力，则额外功与有用功的比值将______。 9.（2025·山东东营·中考真题）如图所示，塔吊将重900N的货物匀速提高1m，额外功是2100J，塔吊做的有用功是___________J，机械效率是___________。 10.（24-25八年级下·广东广州·期末）如图所示，用两个滑轮组将同一物体同时提升到相同高度，若动滑轮的重力相同，不计绳重和摩擦，拉力________拉力；拉力做的功________拉力做的功；甲滑轮组的机械效率________乙滑轮组的机械效率。（以上三空都选填“大于”“等于”或“小于”）。 三、实验题 1．（25-26八年级下·广东惠州·期末）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。 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/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 88.9 3 6 10 2.2 30 90.9 4 6 15 2.2 90.9 (1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做___________运动； (2)实验表格中第4次实验空白部分数据为___________； (3)请结合表格中的实验数据，计算出第3次实验中滑轮组的额外功为___________J； (4)分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，被提升的重物越重，滑轮组的机械效率越______ （选填“高”或“低”）； (5)分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度_______ （选填“有关”或“无关”）； (6)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可以提高机械效率的是（     ） A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加快物体提升的速度 四、计算题（共4题） 1．（25-26八年级下·福建三明·期末）工人利用如图所示的装置，用500 N的拉力拉绳子，将重850 N的沙袋从地面匀速提升至6 m高的平台。不计绳重与摩擦。求： (1)工人做的有用功； (2)此滑轮的机械效率； (3)此滑轮的重。 2．（2023·广东广州·一模）如图所示，斜面长s＝8m，高h＝4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重为150N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B。运动过程中物体克服摩擦力做了200J额外功。求： (1)运动过程中所做的有用功； (2)斜面的机械效率； (3)推力F的大小。 3.（25-26八年级下·四川凉山·期末）如图所示，体重600 N的工人站在水平地面上，用500 N的拉力F通过如图所示的滑轮组提升物体A，物体A被竖直匀速提升2 m，用时5 s，滑轮组的额外功为300 J。求： (1)物体的重力； (2)拉力F的功率； (3)滑轮组的机械效率。 4.（24-25九年级上·江苏无锡·期末）如图所示，重550N的工人站在水平地面上用滑轮组提起重760N的货物，货物匀速上升2m用的时间为10s，提升过程中工人的拉力为400N，提升过程中不计绳重和摩擦。求： (1)在这次提升过程中，工人的拉力的功率； (2)在这次提升过程中，滑轮组的机械效率； (3)若该滑轮组所用绳子能承担的最大拉力为600N，该工人用这个滑轮组能提升的最大物重。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.3 机械效率讲义解析版 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（3个知识归纳+4个题型+方法技巧）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 人们发现在使用机械做功时，机械所做的共并不都是有用的，其中有一些是不得不做的额外功。 在如图 11-3-1 所示的两种机械做功的情况中，哪些功是我们需要的有用功，哪些功是不得不做的额外功？请与同学们交流讨论。 在上述情况中，滑轮组和挖掘机提升重物所做的功，是我们需要的、有价值的功，叫做有用功，记作W有用。在这个过程中，动力对机械做的功叫做总功，记作W总。 任何机械本身都要受到重力的作用，而且机械在运行过程中，总存在着摩擦力。所以，当我们使用机械做功时，就必须克服机械部件自身的重力和摩擦力等做一定量的功。这部分无利用价值却不得不做的功，叫做额外功，记作W额外。 知识归纳 【知识点1 有用功与额外功】 1. 有用功：为达目的必须做的功，是我们的目的，如提升重物克服重力做功为有用功。 2. 额外功：使用机械做功时，克服机械部件自身的重力和摩擦力等所做的功，是对人们无利用价值却不得不做的功，记作W额外。 3. 总功：动力对机械做的功叫做总功，记作W总。 4.三者关系：在使用机械做功时，W总＝W有用＋W额外。由于存在额外功，W额外＞0，则总功必定大于有用功，即W总＞ W有用。 在使用机械做功时，人们总是希望有用功越多、额外功(总功)越少越好，即有用功在总功中占的比例越大越好。 事例 目的 有用功 额外功 总功 1、用桶从井中提水 提水 G水h G桶h G水h+G桶h 2、水桶掉进井里 要把桶捞起来 捞桶 G桶h G水h G桶h+G水h水 额外功产生的两种情况： (1) 提升重物时,克服机械自重、容器重力等做的功。 (2)克服机械构件之间的摩擦做的功。 【例1】（甘肃白银市2025-2026学年第二学期期末质量检测八年级物理）小明用同一滑轮组成如图甲、乙所示的两种装置，分别用这两个装置将质量相同的两个物体匀速提升相同的高度。不计绳重和摩擦，则两个装置所做的有用功______________（选填“相同”或“不同”），甲装置中滑轮的作用是可以改变力的______________。 【答案】 相同 方向 【知识点】有用功和额外功、定滑轮的概念、实质及特点 【详解】有用功的计算公式为，本题中两个物体质量相同，因此物体重力G相等，且提升高度h相同，所以两个装置做的有用功相同。 甲装置中的滑轮是定滑轮，定滑轮不省力，作用是改变力的方向。 【变式1-1】（2023·广东深圳·中考真题）如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功是______J，对物体B做的额外功是______J。    【答案】 2 0.5 【知识点】有用功和额外功 【详解】[1]由图乙可知，对物体A做的总功为3J，额外功为1J，故对物体A做的有用功 W有=WA总-WA额=3J-1J=2J [2] A、B是两个完全相同的物体，都拉到斜面顶端，故对物体B做的有用功和对物体A做的有用功相同；由图乙可知，对物体B做的总功为2.5J，故对物体B做的额外功 WB额=WB总-W有=2.5J-2J=0.5J 【变式1-2】如图所示，用弹簧测力计沿斜面匀速拉动木块至斜面顶端，木块的重力为G，弹簧测力计的示数为F，其他量已在图中标出。则在此过程中，力F做的总功是 ，有用功是 ，额外功是 。（均用所给字母表示） 【答案】 【难度】0.85 【知识点】有用功和额外功 【详解】[1]拉力做的总功W总＝Fs [2]拉力做的有用功W有用＝Gh [3]因为W总＝W有用+W额 所以克服摩擦做的额外功W额＝W总﹣W有用＝Fs﹣Gh 【变式1-3】（2025·四川乐山·中考真题）如图所示，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，斜面长、高，则拉力所做的功为___________J；把重物直接提升h所做的功作为有用功，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。 【答案】 3.6 1 【知识点】斜面模型及相关计算、有用功和额外功 【详解】[1]拉力所做的功为 [2]重物被提升过程中所做的有用功为 额外功 斜面对物体的摩擦力为 【知识点2 机械效率】 1. 定义：在物理学中，把有用功W有用与总功W总之比，叫做机械效率，用η表示。 2. 公式：，公式变形：W总=W有用/η， W有用=η W总 3. 特点：对于实际的机械，因额外功的存在，W额外＞0，则总功必定大于有用功，即W总＞ W有用， 机械效率总小于100%。 敲黑板：概念辨析机械效率和功率 机械效率和功率是两个完全不同的物理量，二者之间没有直接的联系，功率大的机械做功快，但 机械效率不一定高；机械效率高的机械，性能好些，做功时的利用率较高，但功率不一定大。 【例2】（2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长，高，他做的总功为__________J，斜坡的机械效率为__________，木箱受到的摩擦力为__________N。 【答案】 800 75% 100 【知识点】有用功和额外功、功的计算和估算、斜面机械效率的计算 【详解】[1]拉力做的总功为 [2]有用功的大小为 斜坡的机械效率为 [3]额外功的大小为 摩擦力的大小为 【变式2-1】（2025·广东珠海·一模）图甲中拉力F平行于斜面，在10s内将重物从底端匀速拉到顶端。该过程中，克服重力及斜面摩擦力做功分布如图乙，斜面的机械效率为___________，有用功为___________J，拉力的功率为___________W。 【答案】 72% 360 50 【知识点】机械效率的定义、有用功和额外功、P=W/t 【详解】[1]机械效率是有用功与总功的比值，有用功是克服重力做的功，由图乙知，克服重力做功占总功的72%，所以斜面的机械效率。 [2]由图乙知，克服摩擦力做功，且克服摩擦力做功占总功的比例为,设总功为，则，则 有用功 [3]拉力做的功为总功，时间。则拉力的功率 【变式2-2】（25-26九年级上·广东广州·期末）甲、乙机械把同样重的物体匀速向上提升。两机械做功情况的部分数据如图所示，则甲机械的总功为_________J，乙机械的有用功为_________J，甲机械的效率_________乙机械的效率（选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 2000 900 小于 【知识点】机械效率的定义、有用功和额外功、机械效率的大小比较、机械效率的简单计算 【详解】[1]甲的扇形图显示，有用功占总功的25%，且图中标注有用功为500J，根据机械效率公式，则 [2]乙的扇形图显示，额外功为2100J，且额外功占总功的70%，由得 则乙机械的有用功为 [3]甲的机械效率为，乙的机械效率为 因此 【例3】工人用如图所示的滑轮组提升建筑材料A，将质量为120kg的建筑材料A以0.2m/s的速度匀速提升了5s，在这个过程中，拉力F为500N。（不计绳重与摩擦，g取10N/kg）求： (1)建筑材料的重力大小； (2)工人做的有用功； (3)滑轮组的机械效率。 【答案】(1)1200N (2)1200J (3)80% 【难度】0.65 【知识点】重力的计算与估算、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、有用功和额外功、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）建筑材料的重力大小为 （2）物体上升的高度为 工人做的有用功 （3）由图可知，承担物重的绳子段数为，绳子自由端移动的距离为 工人做的总功 滑轮组的机械效率 【变式3-1】（24-25八年级下·福建福州·期末）如图所示，某盾构机正以的功率在内向前匀速推进，若它受到的阻力平均值为。求： (1)盾构机的推进力。 (2)盾构机推进力所做的功。 (3)盾构机推进的机械效率。 【答案】(1)(2) (3)30% 【知识点】其他机械的效率计算、二力或多力平衡问题、功的计算和估算 【详解】（1）盾构机匀速推进，推进力和阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可得，推进力为 （2）推进力做的功为 （3）盾构机做的总功为 盾构机推进的机械效率为 【知识点3 测量滑轮组的机械效率】 1.实验目的：探究滑轮组机械效率与 物重、绕法 的关系。 2.实验器材包括：铁架台、滑轮组（含动滑轮和定滑轮）、细绳、钩码（若干）、弹簧测力计、刻度尺 3.实验原理： 关键测量点：拉力 F：匀速拉动弹簧测力计时的示数（为什么要匀速？） 距离关系：绳子段数 n 决定 s=nh（如何确定 n？） 4.实验步骤： （1）组装滑轮组：尝试两种绕法（图 11-3-2 的 a 和 b）。 （2）测量物理量： 钩码重力 G（弹簧测力计测静止钩码）； 拉力 F（匀速拉动钩码时，弹簧测力计示数）； 钩码上升高度 h、绳子自由端移动距离 s（刻度尺测量）。 （3）计算：W有用=Gh，W总=Fs，η=(W有用/W总)×100%。 （4）重复实验：改变钩码数量、换绕法，记录数据。 实验注意事项： ①弹簧测力计要竖直向上匀速拉动，不能加速或减速，否则读数不准确； ②钩码上升的高度h和绳子自由端移动的距离s都要用刻度尺准确测量，读数时视线要与刻度垂直； ③为减小误差，可以多次测量取平均值； ④实验前要检查滑轮转动是否灵活，绳子是否顺滑，弹簧测力计是否调零； ⑤注意安全，钩码不能太重，防止掉落砸伤。 4. 实验结论影响滑轮组机械效率的因素： ①被提升物体的重力（物重越大，η越高）； ②动滑轮的重力（动滑轮越重，η越低）； ③绳子与滑轮间的摩擦（摩擦越大，η越低）； ④绳重（绳越重，η越低）。 5.提高滑轮组机械效率的方法：增大物重（在安全范围内）、减轻动滑轮重、减小摩擦（加润滑油）、使用轻质细绳。 【例4】如图所示，物体重180 N，动滑轮重10N，小明用100 N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2 m，用了10 s，则此过程中有用功是____J，额外功是____J，拉力的功率是____W，滑轮组的机械效率是____%。 【答案】360， 40， 40， 90。 【知识点】考查了有用功、额外功、功率和机械效率的计算 解析：第一步，求有用功： = 180N × 2m = 360J。第二步，求总功：从图可知n=2，s = nh = 2 × 2m = 4m， = 100N × 4m = 400J。第三步，求额外功：W额外 = W总 - W有用 = 400J - 360J = 40J。第四步，求功率：P = W总/t = 400J/10s = 40W。第五步，求机械效率： = 360J/400J = 0.9 = 90%。 【变式4-1】提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想： 猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关 猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关 猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关 根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码重力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 1 2 0.1 0.90 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.50 0.3 88.9% 3 4 0.1 1.25 0.4 4 4 0.2 1.50 0.6 88.9% (1)实验时应沿 方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计； (2)分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 （选填“甲”“乙”或“丙”）的装置完成的，它的机械效率 ； (3)比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是 （选填“正确”或“错误”）的； (4)通过比较1、2两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物体的重力 ，滑轮组的机械效率越高； (5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 。 【答案】(1)竖直 (2) 丙 (3)错误 (4)越大 (5)低 【难度】0.65 【知识点】测量滑轮组的机械效率 【详解】（1）实验时应沿竖直方向匀速缓慢向上拉动弹簧测力计。只有竖直向上拉，弹簧测力计的拉力才能全部用来提升物体，不会使物体和滑轮水平方向发生偏移。只有匀速拉动，才能使物体匀速上升，才能使动滑轮对物体的拉力等于物体的重力。所以，实验时应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计。 （2）[1]第 3 次实验中，绳端移动距离s = 0.4m，钩码上升高度h = 0.1m，由s=nh（n为承担物重的绳子段数）可得n=4，图丙中承担物重的绳子段数为4，所以第 3 次实验是利用了图丙的装置完成的。 [2]有用功 总功 它的机械效率 （3）比较 2、4 两次实验数据，钩码重力相同，钩码上升高度不同，机械效率相同，所以可验证猜想Ⅰ是错误的。 （4）通过比较 1、2 两次实验数据，同一滑轮组（动滑轮重力相同），第二次提升物体的重力大，第二次机械效率高，所以得出结论：同一滑轮组提升重物时，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高。 （5）根据滑轮组省力情况 第二次实验动滑轮重 第三次实验动滑轮重 通过比较 2、3 两次实验数据，提升物体的重力相同，第三次动滑轮重，第三次机械效率低，所以可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 【变式4-2】（24-25八年级下·吉林·期末）如图所示，用动滑轮匀速提起重3N的物体，拉力F为2N，物体在10s内上升1m，不计绳重及摩擦。在此过程中，动滑轮的机械效率是______。若增加提升的物重，则该动滑轮的机械效率______。（选填“增大”“不变”或“减小”） 【答案】 75% 增大 【知识点】机械效率的简单计算 【详解】[1]动滑轮的机械效率 [2] 若增大提升物体的重力，即做的有用功增加，而使用的是相同的滑轮，额外功相同，根据可知，机械效率会增大。 【方法技巧】 1.滑轮组的机械效率： (1)竖直滑轮组匀速提升空气中的物体： （当不计绳重和摩擦时） (2)水平滑轮组： 注意：计算机械效率时一定要注意S绳和h物关系，单位用国际单位米（m）；拉力的功率P=W总/t=Fv绳=Fnv物 （3）当不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率： 所以当物体的重力G越大，G动/G越小，1/（1＋G动/G）越大，所以G物越大时，η越大。 模块三 课后作业 一、单选题(共10题) 1．正确理解物理概念是学好物理的关键，关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功越快的机械，其功率一定越大 B．机械效率高的机械，所做的有用功一定多 C．机械效率高的机械，做功一定快 D．功率大的机械，所做的功一定多 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】功率的定义及意义、功和功率的区别和联系、机械效率的定义 【详解】A．功率是表示做功快慢的物理量，做功越快，说明功率越大，故A正确； B．机械效率，即使机械效率高，若总功很小，有用功也不一定多，故B错误； C．机械效率反映的是有用功在总功中所占的比例，与做功快慢无关，故C错误； D．由W=Pt可知，功的多少不仅取决于功率，还与做功时间有关；功率大的机械，若做功时间很短，所做的功也不一定多，故D错误。 故选A。 2．如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（　　） A. 甲做的有用功多 B. 乙做的总功多 C. 甲做总功的功率大 D. 乙所用装置的机械效率小 解析：因为是同一货物、同一高度，所以有用功相同，A错误。甲使用定滑轮（不省力但可以改变方向），乙使用滑轮组（省力但费距离）。由于不计绳重和摩擦，乙额外功更多，总功更大，所以乙的总功多，B正确。时间相同，乙的总功多，所以乙的功率大，C错误。有用功相同，乙的总功大，所以乙的机械效率小，D错误。正确答案是C。 3．（25-26八年级下·广东惠州·期末）如图所示，工人利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。下面说法错误的是（　　） A．拉力做的功大小为1500J B．斜面的机械效率是80% C．物体受到的摩擦力为300N D．斜面的额外功是300J 【答案】C 【知识点】斜面模型及相关计算、有用功和额外功、功的计算和估算、斜面机械效率的计算 【详解】A．拉力做的功大小为，故A正确； B．物体克服重力做的功为有用功， 斜面的机械效率为 故B正确； C．斜面的额外功为物体受到的摩擦力为 故C错误； D．斜面的额外功为故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 4．（25-26八年级下·山东烟台·期末）如图所示，用弹簧测力计拉动一个重力为2.5 N的物体，沿斜面匀速上升到0.2 m的高处用时8 s，物体沿斜面移动了0.8 m，斜面的机械效率为62.5%。关于这个过程，下列说法正确的是（     ） A．克服重力做功1.25 J B．拉力做的总功为0.8 J C．拉力做功的功率为0.25 W D．物体与斜面之间的摩擦力大小为1 N 【答案】B 【知识点】有用功和额外功、P=W/t、斜面机械效率的计算 【详解】A．克服物体重力做功是有用功，即故A错误； B．根据可知，拉力做的总功为故B正确； C．拉力做功的功率故C错误； D．额外功额外功是用来克服物体与斜面间的摩擦力做功，由可知，故D错误。 故选B。 5．（25-26八年级下·山东烟台·期末）如图，为了提升重物，选用了粗细均匀，重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次均用竖直向上的力让重物匀速上升同样的高度，下列说法正确的是（　　） A．重物挂在B处时拉力做的额外功多 B．重物挂在B处时杠杆的机械效率高 C．重物挂在A处时拉力做的有用功多 D．重物挂在A处时拉力做的总功少 【答案】B 【知识点】有用功和额外功、机械效率的大小比较 【详解】ACD．如图，把同一个重物挂在杠杆A、B两处，每次均用竖直向上的力让重物匀速上升同样的高度，做的有用功相同，不计杠杆支点处的摩擦，此过程中只需克服杠杆自身的重力做的功为额外功；重物升高同样的高度，当把重物挂在A点时，杠杆被拉得更高，克服重力做的功更多，因此重物挂在A处时拉力做的额外功更多,总功也多，故ACD错误； B．机械效率，重物挂在A、B两处，提升同样的高度，做的有用功相同；重物挂在A处时拉力做的额外功更多，因此重物挂在B处时杠杆的机械效率高，故B正确。 故选B。 6．（2024·重庆·中考真题）建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45kg的涂料从地面提起，桶离开地面后在4s内缓慢上升0.8m，工人所用的拉力为500N。下列说法中正确的是（　　） A．该装置做的有用功为400J B．该装置的机械效率为90％ C．绳子自由端移动的平均速度为0.4m/s D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压强不变 【答案】B 【知识点】压强公式的简单应用、机械效率的简单计算、滑轮、滑轮组机械效率的计算、计算物体运动的速度 【详解】A．涂料重力为 所以该装置做的有用功为故A错误； B．定滑轮不省距离也不费距离，即，该装置做的总功为 则该装置的机械效率为故B正确； C．绳子自由端移动的平均速度为故C错误； D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压力变小，根据，则压强变小，故D错误。 故选B。 7．（2024·江苏常州·一模）如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升完全相同的两个物体（不计绳重、滑轮重和摩擦），拉力F甲、F乙分别作用在绳端和拉钩上，绳端和拉钩均沿竖直方向匀速上移了相同距离，该过程中物体上升的高度分别为h甲、h乙，两装置的有用功分别为W甲、W乙，机械效率分别为η甲、η乙，则下列说法中正确的是（　　） A．F甲： F乙=1：2 B．h甲：h乙=1：2 C．W甲：W乙=1：1 D．η甲：η乙=1：1 【答案】D 【知识点】机械效率的简单计算、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】A．由图可知则有故A错误； B．绳端和拉钩均沿竖直方向匀速上移了相同距离，设距离为s，则有故故B错误； C．两装置的有用功分别为可得故C错误； D．两装置的机械效率分别为故 故D正确。 故选D。 6．（2024·山东聊城·中考真题）建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为300N的建材从地面匀速运送到离地面8m的高处，所用时间为40s。已知动滑轮重为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．工人做的总功为2400J B．工人拉力的功率为60W C．此过程中该装置的机械效率约为88% D．可以通过增加动滑轮个数的方法提高该装置的机械效率 【答案】C 【知识点】机械效率的简单计算、P=W/t、影响机械效率大小的因素、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】A．由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计滑轮组的绳重和摩擦，拉力 绳子自由端移动的距离s=nh=2×8m=16m工人做的总功W总=Fs=170N×16m=2720J故A错误； B．工人拉力的功率为故B错误； C．工人做的有用功为克服建材重力做的功，有用功W有=Gh=300N×8m=2400J 此过程中该装置的机械效率故C正确； D．增加动滑轮的个数，可以增加动滑轮重，增大了额外功，所以会降低机械效率，故D错误。 故选C。 8．（2026·北京平谷·一模）如图所示，某人用动滑轮将重180N的木箱在5s内沿竖直方向匀速提升2m，所用拉力为100N，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．动滑轮做的有用功是400J B．拉力的功率为40W C．动滑轮的机械效率为90% D．若用此装置沿竖直方向匀速提升360N重物，拉力为200N 【答案】C 【知识点】动滑轮绳端拉力及移动距离的计算、机械效率的简单计算、P=W/t、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】A．滑轮承担物重的绳子段数，不计绳重和摩擦，有用功是克服物体重力做的功，为，故A错误； B．拉力移动距离 拉力做的总功 拉力功率，故B错误； C．动滑轮机械效率，故C正确； D．不计绳重和摩擦，根据可知动滑轮重力 提升360N重物时，拉力，故D错误。 故选C。 9．（2025·北京海淀·一模）用如图所示装置将物体从水中提出，已知物体的运动速度始终保持不变，不计绳重和摩擦。物体完全离开水面以后，与物体浸没在水中时相比，下列判断正确的是（    ） A．滑轮组的机械效率变大 B．天花板所受的拉力变小 C．拉力F的大小保持不变 D．拉力F的功率可能不变 【答案】A 【知识点】滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、影响机械效率大小的因素、P=Fv 【详解】A．物体完全离开水面以后，由于没有浮力，物体受到的拉力变大，不计绳重和摩擦，该滑轮组机械效率为 由上式可知，变大时，该滑轮组机械效率变大，故A正确； BC．不计绳重和摩擦，绳子自由端拉力，物体完全离开水面以后，由于没有浮力，物体受到的拉力变大，则拉力F变大；天花板所受的拉力，所以天花板所受的拉力变大，故BC错误； D．已知物体的运动速度始终保持不变，则绳子自由端移动速度不变，拉力F变大，根据可知拉力F的功率变大，故D错误。 故选A。 10．（2025·江苏扬州·中考真题）如图，工人用动滑轮提升重物，下列说法正确的是（   ） A．克服动滑轮重力做的功是有用功 B．重物与人手移动的距离相等 C．重物与人手移动的速度相等 D．增加重物，动滑轮的机械效率变大 【答案】D 【知识点】有用功和额外功、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、影响机械效率大小的因素 【详解】A．提升重力，克服重物的重力做的功是有用功，提升动滑轮克服动滑轮重力做的功是额外功，故A错误； B．使用动滑轮省力，费距离，由图可知，动滑轮上绳子股数n=2，物体升高h，人手拉绳子移动的距离，故B错误； C．t时间内重物升高h，重物移动的速度 人手拉绳子移动的 故C错误； D．影响滑轮组机械效率的主要因素包括物体重和动滑轮重。该动滑轮的重力一定，其机械效率与被提升的物体重有关，被提升的物体越重，动滑轮的机械效率变大，故D正确。 故选D。 2、 填空题（共10题） 1.（25-26八年级下·广东惠州·期末）如图所示，物体A重100N，利用图示滑轮组，在水平拉力F=30N的作用下，物体以0.2m/s的速度沿水平地面匀速直线运动了10s，若滑轮组的机械效率为60%，则拉力做功的功率为_________W，物体A所受摩擦力为_______N，该滑轮组的额外功为__________J。 【答案】 18 54 72 【知识点】有用功和额外功、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、P=W/t、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】根据得物体移动的距离 由图知，滑轮组有效绳子段数，则绳子自由端移动的距离 拉力做总功 则拉力做功的功率为 有用功 物体与地面之间的摩擦力 额外功 2．如图所示，小华同学用50N的水平拉力F拉重力为400N的木箱，使木箱在水平面上匀速直线运动前进了4m，若木箱与地面之间的摩擦力是80N。则A点处的力在此过程中做的功为___________J，此过程中该滑轮组的机械效率是___________。 【答案】 320 80% 【知识点】功的计算和估算、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】[1]因木箱做匀速直线运动处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，所以，木箱受到的拉力即A点处的拉力F拉=f=80N 该力在此过程中做的功W有=F拉s物=80N×4m=320J [2]由图可知，滑轮组绳子的有效股数n=2，则绳子自由端移动的距离s绳=ns物=2×4m=8m 拉力做的总功W总=Fs绳=50N×8m=400J 此过程中该滑轮组的机械效率 3．（2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长，高，他做的总功为__________J，斜坡的机械效率为__________，木箱受到的摩擦力为__________N。 【答案】 800 75% 100 【知识点】有用功和额外功、功的计算和估算、斜面机械效率的计算 【详解】[1]拉力做的总功为 [2]有用功的大小为 斜坡的机械效率为 [3]额外功的大小为 摩擦力的大小为 4．（24-25九年级上·广东广州·期末）如图1，小明将物体以1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，斜面的机械效率为60%。此过程，额外功______有用功（选填“大于”“等于”“小于”），物体机械能______（选填“不变”“变大”“变小”），若同样的过程以2m/s的速度匀速拉动物体，斜面机械效率______（选填“不变”“变大”“变小”）。可能符合此过程系统（含斜面、物体、绳）能量流向的是图2中的______。 【答案】 小于 变大 不变 D 【知识点】辨析物体的机械能是否发生变化、机械效率的定义、影响机械效率大小的因素、物体运动过程中各种机械能的变化情况 【详解】[1]小明将物体以1m/s的速度匀速拉到斜面顶端，斜面的机械效率为60%，即小明做的有用功占总功的60%，小明做的额外功占总功的40%，故此过程，额外功小于有用功。 [2]小明将物体以1m/s的速度匀速拉到斜面顶端的过程中，速度不变，质量不变，高度增大，因此动能不变，重力势能增大，机械能变大。 [3]若以2m/s的速度匀速拉动物体，拉力、摩擦力、物体的重力以及物体提升的高度，沿斜面运动的长度均不变，即有用功不变，额外功不变，故斜面的机械效率不变。 [4]小明将物体匀速拉到斜面顶端的过程中，动能不变，重力势能增大；若人的能量为1000J，因斜面的机械效率为60%，说明有600J的能量转化为物体的势能，有400J的能量克服摩擦做功，即转化为内能，故选D。 5．（2022·江西·中考真题）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 < 【知识点】机械效率的定义、生活中常见的杠杆模型 【详解】[1]由图中可知，桔槔是一根在力的作用下绕支点转动的硬棒，故桔槔属于杠杆。 [2]因在使用过程中要克服摩擦和自重等做额外功，故机械效率η<1。 6．（24-25八年级下·安徽·课后作业）在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原因是任何机械本身都有重力，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着摩擦，所以任何机械的机械效率总________（选填“大于”或“小于”）100%。 【答案】小于 【知识点】机械效率的定义 【详解】因为在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，且总功等于有用功与额外功之和，所以总功总大于有用功，而机械效率，所以任何机械的机械效率总小于100%。 7.（24-25九年级下·江苏南京·期中）如图，滑轮组1min内将重为N的重物匀速吊起2m。动滑轮重1000N，滑轮组的机械效率为80%，绳端的拉力的功率为______W，若增加重物的重力，则额外功与有用功的比值将______。 【答案】 1000 变小 【知识点】机械效率的定义、P=W/t 【详解】[1]提升重物做的有用功 拉力做的总功 拉力的功率 [2]增加重物的重力，将重物提升相同的高度，则有用功增大，额外功不变，额外功与有用功的比值将变小。 9.（2025·山东东营·中考真题）如图所示，塔吊将重900N的货物匀速提高1m，额外功是2100J，塔吊做的有用功是___________J，机械效率是___________。 【答案】 900 30% 【知识点】有用功和额外功、机械效率的简单计算 【详解】[1]将重900N的货物匀速提高1m，塔吊做的有用功 [2]塔吊做的总功 塔吊的机械效率 10.（24-25八年级下·广东广州·期末）如图所示，用两个滑轮组将同一物体同时提升到相同高度，若动滑轮的重力相同，不计绳重和摩擦，拉力________拉力；拉力做的功________拉力做的功；甲滑轮组的机械效率________乙滑轮组的机械效率。（以上三空都选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 小于 等于 等于 【知识点】比较功的大小、机械效率的大小比较、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系 【详解】[1]三段绳子承担物重时，拉力F1等于物体和动滑轮总重力的三分之一，即 二段绳子承担物重时，拉力F2等于物体和动滑轮总重力的二分之一，即 由于物体重力相同且动滑轮重力相同，即G总相同，故F1小于F2。 [2]将物体提升相同高度时，三段绳子承担物重时绳子自由端移动的距离是物体上升高度的三倍，即s1=3h，二段绳子承担物重时绳子自由端移动的距离是物体上升高度的二倍，即s2=2h。根据功的公式W=Fs计算可知，拉力F1做的功 拉力F2做的功 所以拉力F1做的功等于拉力F2做的功。 [3]滑轮组的机械效率是有用功与总功的比值，即 两种情况下有用功相同（提升同一物体到相同高度，），总功也相同（拉力做的功相等，W1=W2），因此甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率。 三、实验题 1．（25-26八年级下·广东惠州·期末）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。 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/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 88.9 3 6 10 2.2 30 90.9 4 6 15 2.2 90.9 (1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做___________运动； (2)实验表格中第4次实验空白部分数据为___________； (3)请结合表格中的实验数据，计算出第3次实验中滑轮组的额外功为___________J； (4)分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，被提升的重物越重，滑轮组的机械效率越______ （选填“高”或“低”）； (5)分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度_______ （选填“有关”或“无关”）； (6)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可以提高机械效率的是（     ） A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加快物体提升的速度 【答案】(1)匀速直线 (2)45 (3)0.06 (4)高 (5)无关 (6)B 【知识点】有用功和额外功、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、影响机械效率大小的因素、测量滑轮组的机械效率 【详解】【小题1】实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速直线运动，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。 【小题2】由图可知，该滑轮组绳子的承重段数，实验表格中第4次实验空白部分数据为 【小题3】克服钩码重力做功为有用功，根据表格中的数据可得，第3次实验时所做的有用功为 拉力做的功为总功，根据表格中的数据可得，第3次实验时所做的总功为 第3次实验中滑轮组的额外功为 【小题4】分析1、2、3次实验的数据可知，重物越重，机械效率越大，所以可得：使用同一滑轮组提升重物时，被提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高。 【小题5】分析3、4次实验的数据可知，钩码上升的高度不同，但滑轮组的机械效率相同，所以滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。 【小题6】A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，故A不符合题意； B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故B符合题意； C．由（4）可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据可知，机械效率与物体提升的速度无关，故C不符合题意。 故选B。 四、计算题（共4题） 1．（25-26八年级下·福建三明·期末）工人利用如图所示的装置，用500 N的拉力拉绳子，将重850 N的沙袋从地面匀速提升至6 m高的平台。不计绳重与摩擦。求： (1)工人做的有用功； (2)此滑轮的机械效率； (3)此滑轮的重。 【答案】(1) (2) (3)150N 【知识点】有用功和额外功、滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）工人做的有用功 （2）绳子自由端移动的距离 工人做的总功 此滑轮的机械效率 （3）由可得，动滑轮的重 2．（2023·广东广州·一模）如图所示，斜面长s＝8m，高h＝4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重为150N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B。运动过程中物体克服摩擦力做了200J额外功。求： (1)运动过程中所做的有用功； (2)斜面的机械效率； (3)推力F的大小。 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】有用功和额外功、斜面机械效率的计算 【详解】（1）运动过程中所做的有用功 （2）斜面的机械效率 （3）推力F的大小为 3.（25-26八年级下·四川凉山·期末）如图所示，体重600 N的工人站在水平地面上，用500 N的拉力F通过如图所示的滑轮组提升物体A，物体A被竖直匀速提升2 m，用时5 s，滑轮组的额外功为300 J。求： (1)物体的重力； (2)拉力F的功率； (3)滑轮组的机械效率。 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】有用功和额外功、P=W/t、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）物体竖直匀速提升，滑轮组承担物重的绳子段数，绳子自由端移动距离 拉力做的总功 有用功 物体的重力 （2）拉力的功率 （3）滑轮组的机械效率 4.（24-25九年级上·江苏无锡·期末）如图所示，重550N的工人站在水平地面上用滑轮组提起重760N的货物，货物匀速上升2m用的时间为10s，提升过程中工人的拉力为400N，提升过程中不计绳重和摩擦。求： (1)在这次提升过程中，工人的拉力的功率； (2)在这次提升过程中，滑轮组的机械效率； (3)若该滑轮组所用绳子能承担的最大拉力为600N，该工人用这个滑轮组能提升的最大物重。 【答案】(1)160W (2)95% (3)1060N 【知识点】滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系、P=W/t、滑轮、滑轮组机械效率的计算 【详解】（1）由图可知，承担物重的绳子股数为2，绳子自由端移动的距离 拉力做的总功提升过程中，工人的拉力的功率 （2）有用功为 滑轮组的机械效率 （3）由 提升过程中不计绳重和摩擦，可得动滑轮重为 若该滑轮组所用绳子能承担的最大拉力为600N，工人重550N，故工人对绳子的最大拉力为F最大＝550N，所以能提升的最大物重为 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $