11.3 机械效率（高效培优·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，系统梳理有用功、总功、额外功的定义及关系，详解机械效率公式与η<1的本质原因，通过竖直/水平滑轮组、斜面、杠杆四种模型构建应用框架，结合实验测量滑轮组效率，形成从概念到应用的完整学习支架。 该资料以科学思维中的模型建构为特色，分模型提炼解题通法，如竖直滑轮组用η=Gh/Fs，水平滑轮组用η=f s物/F s绳，辅以避坑指南纠正“高度影响效率”等误区。科学探究体现在实验步骤细化及变量分析，课中助力教师分层教学，课后通过三阶练习和真题演练，有效强化能量观念与实验技能，帮助学生查漏补缺。

11.3 机械效率 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 有用功、总功、额外功 考点02 机械效率 考点03 实验：测量滑轮组的机械效率 03 避坑指南·解题通法 角度01 模型 1：竖直方向滑轮组计算 角度02 模型 2：水平方向滑轮组计算 角度03 模型 3：斜面机械效率模型 角度04 模型 4：杆杠机械效率模型 角度05 实验探究 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.准确说出有用功、额外功、总功的定义，理清三者大小关系； 2. 熟记机械效率定义、计算公式，理解η<1的根本原因； 3. 区分杠杆、竖直滑轮组、水平滑轮组、斜面四种机械的有用功、额外功来源； 4. 掌握测量滑轮组机械效率实验的原理、器材、操作要点与实验结论。 1. 能根据机械类型，正确选用对应公式计算功与机械效率； 2. 会结合受力分析，推导不计绳重摩擦时滑轮组效率简化表达式； 3. 自主分析实验变量，判断提升机械效率的可行方案； 4. 区分机械效率（能量利用率）和功率（做功快慢）两个易混物理量。 考点01 有用功、额外功、总功 基础五要素 1. 定义 有用功W有用：我们需要的、有价值的功，叫做有用功，记作W有用，即使用机械时，达到使用目的必须做的功； 额外功W额外：当我们使用机械做功时，就必须要克服机械部件自身的重力和摩擦力等做一定量的功。这部分对人们既无利用价值却不得不做的功，叫做额外功，即不需要但被迫做的功，只能减小，无法消除； 总功W总：动力对机械做的全部功。 2. 关系式：W总=W有用+W额外​ 3. 单位：全部为焦耳（J） 4. 额外功产生原因：克服机械自身重力做功、克服接触面摩擦做功。 【深化点拨】 同一个功在不同使用场景中属性可以互换：提升沙子时，对桶做的功是额外功；搬运空桶时，对桶做的功变为有用功。 1.用动滑轮提沙子，目的是运沙子，额外功是（　　） A. 对沙子做的功 B. 对动滑轮做的功 C. 拉力做的总功 2.如图所示，古代人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。下列说法正确的是（　　） A．该装置能够省功 B．取水时克服水的重力做的功是有用功 C．取水时克服水的重力和桶的重力做的功是额外功 D．取水时克服水的重力和桶的重力做的功是总功 3.如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓(duì)舂米(将稻米去皮)的情景。脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠绕着O点能够上、下转动，杠的前端装有锥形石头，不断用脚踩踏木杠后端，就可以舂米。下列分析正确的是（　　） A．人对碓做的是有用功 B．石头重力做的功是额外功 C．使用这种杠杆可以省功 D．人对碓做的功是总功 【有用功、额外功和总功的比较】 物理量 做功目的 能否避免 表达式（竖直提升重物） 有用功 提升重物 不能 W有​=Gh 额外功 克服滑轮重、摩擦 不能消除，只能减小 W额​=G动h+W摩擦​ 总功 拉力整体输入能量 一定存在 W总=Fs 考点02 机械效率 1. 定义：有用功与总功的比值，描述机械能量利用优劣； 2. 公式： 3. 单位：无单位，用百分数表示； 4. 特点：对于实际机械，由于必然存在额外功（如克服阻力等不可避免要做额外功），所以W总>W有用，因此η永远小于 1。 【四种简单机械功与效率汇总】 机械 有用功 总功 机械效率公式 杠杆 Gh Fs 竖直滑轮组 Gh Fs ​ 水平滑轮组 f物s物​ Fs绳​ ​ 斜面 Gh Fl 【深化点拨】 1. 机械效率高低和做功多少、做功快慢没有关系； 2. 不计绳重和摩擦的竖直滑轮组，可简化：​ 1.下列物理量中，描述物体做功快慢的是（　　） A．速度 B．功 C．功率 D．机械效率 2.（2024九上·宁明期末）下列说法中正确的是（　　） A．物体做的功越多，则功率就越大 B．越省力的机械，则功率越大 C．在相同的时间内做的功越多，功率越大 D．功率越大，则机械效率越高 3.（2026·扬州）如图，在“再探动滑轮”实验中，将重力为4 N的物体匀速提升0.2m，弹簧测力计拉力为2.5N，拉力做功为　 　J，有用功为　 　J，动滑轮的机械效率为　 　.若增大物重，则机械效率会　 　. 4.（2026·凉山）利用如图所示的装置，将重500 N的建材从地面匀速运送到离地面5m 的高处，此过程中工人的拉力恒为300 N，所用时间为5s，不计绳重和摩擦。下列判断正确的是 (　　) A．拉力做的功为2500 J B．绳子自由端的速度为3m /s C．该滑轮组的机械效率约为83.3% D．工人拉绳子的功率为300 W 考点03 实验：测量滑轮组的机械效率 【实验目的】测量滑轮组的机械效率 【实验原理】 【所测物理量】钩码所受重力、匀速拉动弹簧测力计时的示数、钩码上升的高度h、绳子自由端移动的距离s 【实验器材】钩码若干、滑轮组、铁架台、细线若干、弹簧测力计、刻度尺等 【实验步骤】 （1）用已调零的弹簧测力计测出一个钩码所受到的重力G，并记录在实验数据记录表中。 （2）用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，从图中的位置A上升到位置A′，钩码从位置B匀速上升到位置B′。用弹簧测力计测出绳子自由端受到的拉力F，用刻度尺测出AA′间的距离s，BB′间的距离h，计算出滑轮组的机械效率。 （3）改变物重G（改变钩码的个数），重复步骤2 【实验结论】 (1)同一滑轮组提升不同重物时的机械效率是不同的。 (2)滑轮组的机械效率与所提的物重有关，同一滑轮组所提的物重越大，其机械效率越高 【深化点拨】 提高滑轮组机械效率的方法 方法 分析 增加被提升物体的重力 同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越高。 减轻动滑轮的自重 有用功不变时，减小被提升动滑轮所做的额外功，可提高机械效率 减小滑轮组自身部件之间的摩擦 机械自身部件之间的摩擦力越小，机械效率越高 总结：提高机械效率的方法①增加有用功②减少额外功，从而增大有用功的比例 1.（2026·眉山）如图，叉车将货物从地面缓慢举高，然后又沿水平方向缓慢移动到车厢旁。叉车工作时，下列说法正确的是（　　） A．叉车对货物做功越多，功率越大 B．叉车举起货物越快，机械效率越高 C．叉车举起的货物越重，机械效率越高 D．叉车在水平移动货物过程中对货物做了功 2.如图所示，《物原》记载：“史佚始作辘轳。”人们借助辘轳汲水时，下列方法一定能提高辘轳机械效率的是（　　） A．增加桶的重 B．增加桶中水的重 C．增大拉力 D．增大水和桶的总重 3.（2026·长沙模拟）物理兴趣小组组装了如图装置来测量滑轮组的机械效率，实验数据记录如下表： 次数 钩码的重力G/N 钩码上升的高度 h/ cm 弹簧测力计示数 F/N 弹簧测力计移动的距离s/ cm 机械效率 1 2 20 0.8 60 83.3% 2 2 10 0.8 30 83.3% 3 4 10 1.5 30 　 4 6 10 2.2 30 90.9% （1）实验时，应使弹簧测力计在竖直方向　 　(选填“静止”或“匀速拉动”)时读出测力计的示数。 （2）第3次实验测得的机械效率为　 　。(结果精确到0.1%) （3）分析1、2两次实验：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度　 　关。 （4）分析表格数据可得结论：其他条件相同时，提升的物体越重，滑轮组的机械效率　 　。 机械效率的综合应用及解题步骤 1. 通用解题步骤 (1) 判断机械类型（杠杆 / 竖直滑轮 / 水平滑轮 / 斜面）； (2) 找准做功目的，写出有用功表达式； (3) 确定动力路程，写出总功表达式； (4) 代入效率公式计算，不计摩擦时使用简化公式。 2. 高频误区 (1) 误区A：提升高度越高，滑轮组效率越高 → 纠正：h会约分，不影响效率； (2) 误区B：功率大的机械，效率一定高 → 纠正：快慢和利用率是两个独立概念； (3) 误区C：理想机械效率可以等于 100% → 纠正：自重、摩擦必然带来额外功。 角度01 模型 1：竖直方向滑轮组计算 解题思路：s=nh，优先用​，不计摩擦用​ 1.（2026·河南） 如图，某工人用大小为 300 N的拉力 F，通过滑轮将重为 240 N的物料匀速提升，在 30s内物料竖直上升了4m。某同学根据以上数据对该过程进行分析和计算，下列结果正确的是（　　） A．使用的滑轮重为60N B．拉力 F 做的功为2400J C．拉力 F做功的功率为80W D．该滑轮的机械效率为80% 2.为提升重物，某同学用同样的器材分别组装成甲、乙两滑轮组，如图所示，忽略绳重及摩擦，下列对两滑轮组的比较正确的是（　　） A．甲滑轮组更省力，甲滑轮组的机械效率更大 B．甲滑轮组更省力，两滑轮组的机械效率相等 C．乙滑轮组更省力，乙滑轮组的机械效率更大 D．乙滑轮组更省力，两滑轮组的机械效率相等 3.（2026·达州模拟）用如图所示的滑轮组提升重物，拉力F=200N，物体重G=300N，在5s内将物体匀速提升2m，不计绳重和摩擦，则（　　） A．对物体做的有用功为500J B．拉力的功率为80W C．滑轮组的机械效率为75% D．增大提升重物的高度，能提高该滑轮组的机械效率 角度02 模型 2：水平方向滑轮组计算 解题思路：有用功克服摩擦力，W有=fs物​，不用物体重力 1.如图所示，一位同学用滑轮组拉着重450N的物体A，使它5s内在水平地面上匀前进1m，水平拉力F=75N，若物体与地面间的摩擦力是物重的0.2倍，下列说法正确的是（　　） A．他做的总功是450J B．他做的有用功是75J C．拉力做功功率15W D．该滑轮组的机械效率是60% 2.如图所示，重为60N的物体在水平拉力F=3N的作用下，沿水平面向左做匀速直线运动，物体受到水平地面的摩擦力是其重力的0.1倍，若物体在2s内向左移动了1m。下列有关说法错误的是（　　） A．拉力做的功为9J B．左边墙壁对滑轮组的拉力大小为6N C．滑轮组有用功的功率为2W D．滑轮组的机械效率为66.7% 3.如图所示，在50N的拉力F作用下，一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10s。已知滑轮组的机械效率为80%，不计滑轮重和绳重，下列说法中正确的是（　　）。 A．拉力F做的功为50J B．拉力F做功的功率为5W C．物体与地面的摩擦力为120N D．物体与地面的摩擦力为150N 角度03 模型 3：斜面机械效率模型 解题思路：额外功用来克服斜面摩擦，W额=fs 1.如图所示，斜面长10m，高4m.用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．物体受到的摩擦力为50N B．对物体所做的有用功为200J C．拉力所做的总功为400J D．该斜面的机械效率为80% 2.如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N，方向为沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块(忽略体积大小)从斜面底端匀速拉到斜面顶端。下列说法正确的是（　　） A．拉力做功10J B．有用功为2J C．额外功为1J D．物体受到的摩擦力为5N 3.（2024九上·宁明期中）搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是（　　） A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用 B．推力所做的功是2500J C．斜面的机械效率为80% D．物体受到斜面的摩擦力为100N 角度04 模型 4：杆杠机械效率模型 1.如图所示的剪刀剪纸时的机械效率为80%，这表示（　　） A．若作用在剪刀上的动力做功1J，则有0.2J的功用于剪纸 B．若作用在剪刀上的动力做功1J，则有0.8J的功用于剪纸 C．若作用在剪刀上的动力做功1J，则有1J的功用于剪纸 D．若作用在剪刀上的动力做功1J，则有0.8J的功为额外功 2.如图所示，若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动，在D点施加竖直向上的力缓慢提升重物。已知木棒的长度为1m，将同一重物分别挂在A点、B点、C点时，重物被提升的高度分别为0.1m、0.2m、0.3m，对应的机械效率分别为ηA、ηB、ηC.则（　　） A．ηA＜ηB＜ηC B．ηA＞ηB＞ηC C．ηA＜ηC＜ηB D．ηC＜ηA＜ηB 3.（2024·宿迁）如图所示的小型起重机，某次吊起重为的物体，电动机的拉力为，用时，使物体上升了.则通过动滑轮（　　） A．做的有用功为 B．拉力功率为 C．做的总功为 D．机械效率为 角度05 实验探究型（影响效率因素） 解题思路：控制变量，改变物重 / 动滑轮数量，分析数据规律 1.（2023·绥化）如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大） 实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 　 0.3 　 2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% （1）在实验中，应沿竖直方向　 　拉动弹簧测力计； （2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是　 　N，机械效率是　 　（精确到0.1%）； （3）由1、2两次实验数据可得出结论：　 　； （4）由　 　两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低； （5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将　 　。（选填“偏高”“偏低”或“不变”） 2.（2023·枣庄）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 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离S/m 机械效率η 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 0.5 88.9% （1）实验时应沿竖直方向　 　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　 　的装置完成的，它的机械效率η=　 　； （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　 　（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，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　 　。 【例1】（2026·安徽中考）如图所示，将重为900N的货物竖直向上匀速提起时，动滑轮的机械效率为90%，不计摩擦和绳重，则该动滑轮重为　 　N。 2.（2026·齐齐哈尔中考）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　 　。 3.（2026九下·福建中考）如图所示的健身器械，横梁的A 点上连接 300 N 的配重，小闽在横梁B点施加竖直向下、大小为 200 N的力，使B点高度下降 0. 5m，配重竖直向上提升 0. 3m，此过程小闽做的有用功为　 　J，器械的机械效率为　 　。 4.（2026·南充中考）小明家装修新房，利用如图所示的滑轮组来吊送水泥。某次他用250N的力 F将一袋40kg的水泥匀速提升了6m到达预定楼层，该过程用时20s，则拉力 F的功率为　 　W，滑轮组的机械效率为　 　(不考虑绳长的变化，g取10N/kg)。 5.（2026·遂宁）如图所示，某工厂利用滑轮组将质量为的工件沿水平地面匀速拉动。电动机对绳的拉力为，点绳的速度为，动滑轮质量为。忽略绳重及与滑轮的摩擦，取则(　　) A．工件移动的时间为 B．工件受到拉力的功率为 C．电动机消耗的电能为 D．滑轮组机械效率约为 ⚡基础速刷 1.（2026·内江）用如图所示的滑轮来提升物体可以　 　(选填“省力”或“改变力的方向”)。若动滑轮重为50N，物体重为200N，该滑轮的机械效率为　 　%。(不计空气阻力、摩擦力及绳重) 2.（2026·重庆） 搭建毕业晚会舞台时，工人用图所示的装置把重为400N的物体A匀速竖直提升5m ，此过程中物体A的机械能变　 　；工人对绳子的拉力F为250 N，则该装置的机械效率为　 　%。 3.（2025·东营）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　 　。 4.工人利用如图所示的滑轮提升货物。已知滑轮重80N，货物重720N，不计绳重及摩擦，则工人用该滑轮匀速提升货物时的拉力为　 　N，该滑轮的机械效率为　 　。 5．（2025·陕西）我国是世界上使用与发展机械最早的国家之一，为人类文明和社会进步作出了重要贡献。如图，是汉代画像石中的滑轮图，描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。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 6.（2026·岳阳模拟）如图所示，关于简单机械，下列说法正确的是 A．如图甲，使用定滑轮可以改变力的大小 B．如图乙，使用动滑轮既能省力又能省功 C．如图丙，增大提升重物的质量，可以提高滑轮组的机械效率 D．如图丁，借助辘轳提升水桶时，对桶内水做的功是总功。 7.（2025·眉山） 一台起重机将重2000N的货物在10s内匀速提高5m，如果额外功是10000J，则下列说法错误的是（　　） A．起重机做的总功是20000J B．起重机的功率是 C．起重机的机械效率为50% D．增大货物的质量，可以提高起重机的机械效率 8.（2025·哈尔滨）如图所示，一个工人利用动滑轮匀速提升重物。已知物重300N，施加在绳自由端竖直向上的拉力为200N，将物体提升10m.下列说法错误的是（　　） A．此过程中有用功为3000J B．使用动滑轮可以省力 C．该动滑轮的机械效率为100% D．此过程中拉力做的总功为4000J 9.（2025·苏州） 如图所示，“龙水车"是我国古代主要的提水设施之一。水车一端浸人水中，另一端固定于岸上。使用时，人踩动长柄摇杆末端的踏板使大轮转动，带动嵌满刮水板的链条匀速运动，槽内板片刮水上行，倾灌于地势较高的田中。下列说法正确的是（　　） A．长柄摇杆越长，踩动时越费力 B．踩得越快，提水做功越多 C．提水过程中，随板片上行的水重力势能减小 D．减小水车各部件间的摩擦，提水效率增大 10.（2025·无锡）如图所示，用动滑轮将重380N 的物体在10s内匀速竖直提升了1m，拉力F为200N，不计绳重和摩擦。则在此过程中，下列说法中正确的是（　　） A．有用功为200J B．额外功为20J C．动滑轮的机械效率为80%； D．拉力F的功率为20W 11.实验课上小明用如图所示的两种方法分别将同一物体匀速提升相同的高度，不计摩擦和绳重，他所做的有用功， 两种装置的机械效率的关系正确的是 （　　） A． B． C． D． 12.（2024九上·宁明期中）搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是（　　） A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用 B．推力所做的功是2500J C．斜面的机械效率为80% D．物体受到斜面的摩擦力为100N 13.（2024·兰州） 如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力F的作用下，重为的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重200N，重物在8s内上升了10m，不计绳重与摩擦，下列说法中不正确的是（　　） A．拉力F大小为400N B．拉力F的功率为1250W C．克服动滑轮重力做功2000J D．滑轮组的机械效率约为83.3% 14.（2025·安徽） 图示为某工人利用一滑轮提升物体的示意图。若该工人将质量为的物体沿竖直方向匀速提升，此过程中滑轮的机械效率为80%，取。求： （1）物体受到的重力大小； （2）工人所做的有用功； （3）工人所做的总功。 15.工人师傅要将重为500 N的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m 长的木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用200 N的拉力将木箱从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示。求： （1）工人师傅所做的有用功； （2）斜面的机械效率； （3）物体受到的摩擦力。 16.（2025·淄博）家电“国补”政策拉动了消费，给市民带来了实惠。某小区业主购买了一台100英寸电视机，由于楼梯、电梯空间不足，工人师傅采取室外吊装方式上楼。已知电视机及包装箱总重720N，竖放时与水平地面的接触面积为6×103cm2。吊装时工人师傅用滑轮组在100s内将包装箱匀速提高20m，示意图如图所示。每个滑轮重80N，不计绳重及摩擦，g取10N/kg。求： （1）拆封前包装箱竖放时对水平地面的压强。 （2）拉力F的功率。 （3）滑轮组的机械效率。 17.如图所示，工人站在水平地面上，用500N的拉力，在20s内将800N的重物匀速提升1m（忽略绳重及摩擦）。求： （1）拉力做功的功率。 （2）滑轮组的机械效率。 18.（2025·广安）小丽用图甲所示的装置，测量滑轮组的机械效率。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升的高度h/cm 绳子自由端的拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/cm 机械效率 1 1 3 0.5 ① 66.7% 2 3 5 1.4 15 71.4% 3 6 9 2.5 27 ② （1）实验时应该竖直向上　 　（选填“匀速”或“变速”）拉动弹簧测力计。 （2）她按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示。第1次实验中，绳子自由端移动的距离①为　 　；第3次实验中，机械效率②为　 　。 （3）她将图甲装置改接为图乙装置，提升相同钩码，得出图乙装置更　 　。（选填“省力”或“费力”） 19.（2023·枣庄）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 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离S/m 机械效率η 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 0.5 88.9% （1）实验时应沿竖直方向　 　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　 　的装置完成的，它的机械效率η=　 　； （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　 　（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，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　 　。 🚀能力跃升 1.关于机械效率，下列说法正确的是（　　） A．有用功在总功中所占的比例越大，机械效率越高 B．有用功越大，机械效率一定越高 C．额外功越小，机械效率一定越高 D．总功越小，机械效率一定越高 2.（2025·凉山） 用如图甲所示的滑轮组提升物体A。已知被提升物体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做的功随时间的变化图象如图乙所示（不计绳重和滑轮与轴的摩擦）。此过程滑轮组提升重物的机械效率为　 　%，动滑轮的重力为　 　N。 3.如图，质量为60kg的工人将重为500N的彩灯组件竖直向上匀速提升了6m，用时12s，绳子自由端拉力为300N。不计绳重和摩擦，g取10N／kg。下列说法正确的是（　　） A．拉力的功率是150W B．绳子末端移动的速度是 C．滑轮组的机械效率是 D．若工人的脚与地面接触的总面积为，则他对地面的压强是 4.（2025·绵阳）持续提升农村幸福宜居品质是美丽乡村建设的任务之一。某乡村建设工地上，建筑工人准备利用如图所示的滑轮组（绳子未连接）匀速提升建筑材料，第一次需提升的建筑材料重1500N，第二次需提升的建筑材料重2000N，已知动滑轮组的总重量是200N，不计绳重和摩擦，则（　　） A．第一次提升，工人的拉力最小为340N B．第二次提升，工人的拉力最小为550N C．第一次提升，滑轮组的机械效率约为91% D．第二次提升，滑轮组的机械效率约为88% 5.（2025·日照）2024年，日照港跻身全球5亿吨大港阵营。如图所示，工人用电动机驱动的起重机搬运质量为10t的集装箱。先在100s内将集装箱匀速提升10m，此过程电动机的功率为1.2 然后起重机又在100s内将集装箱沿水平方向匀速移动了5m，此过程的电动机的功率为 不计空气阻力，g取10N/kg。下列说法正确的是 A．在上升过程中，起重机对集装箱做的功为 B．在上升过程中，起重机对集装箱做功的功率为 C．在上升过程中，起重机的机械效率为 100% D．在水平移动过程中，起重机对集装箱做的功为 6.2026年8月8日，四川省第十五届运动会开幕式将在广安奥体中心举行，目前场馆正在加快建设中。如图是场馆建设中塔吊吊起建筑材料的情景，在拉力F的作用下，质量为270kg的材料被竖直匀速吊起，已知动滑轮重为300N，重物在8s内上升了10m，若不计绳重与摩擦（）。下列说法正确的是（　　） A．拉力F的大小为1500N B．该过程中拉力F做的有用功为27000W C．滑轮组的机械效率为90% D．塔吊吊起的材料上升速度越快，机械效率越高 7（2025·从化模拟）如图所示，用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，动滑轮重为G动（且G>G动），不计绳重及摩擦的情况下，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙的机械效率相等 B．甲比乙更省力，且 C．甲、乙、丙装置所做的有用功相等 D．若物重G=100N，F3=50N，丙的机械效率为75% 8.如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在的拉力作用下，使质量为的建筑材料匀速竖直上升了，不计绳重和摩擦。 （1）滑轮组的机械效率？ （2）动滑轮自重？（） 9.如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，物体重，汽车重，汽车匀速直线行驶拉绳子的力，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，求： （1）将物体从井底匀速直线拉至井口的过程中，对物体做多少功？ （2）滑轮组的机械效率为多少？ （3）若汽车匀速直线运动的速度为2m/s，汽车牵引力的功率为多少？ 🌟思维挑战 1.（2025·潍坊）如图甲所示，电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为900N的货物，电动机的输出功率恒为240W。0~10s内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示，货物被提升的高度为2m。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，则0~10s内 A．斜面对货物的支持力做功为1800J B．电动机对绳子的拉力为600N C．货物受到斜面的摩擦力为150N D．滑轮组的机械效率为80% 2.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。不计绳重和摩擦，则（　　） A．第二次做的有用功比第一次多 B．第二次做的额外功比第一次多 C．第一次做的总功比第二次多 D．先后两次提升重物的总功率相等 3.（2026·东城模拟）用如图甲所示的滑轮组提升物体M。卷扬机在绳子自由端施加拉力F，使物体M匀速上升，拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，物体M移动的距离h随时间t的变化图像如图丙所示。已知物体M所受重力为240N，每个滑轮所受的重力相等，忽略绳重及轮与轴之间的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为3m/s B．拉力F为300N C．滑轮组的机械效率为75% D．天花板对定滑轮的拉力为360N 4.如图是一个轻质杠杆的示意图，O是转动轴，不计杆重及摩擦，挂在OA中点B处的重物重力为150N，在竖直向上的拉力F作用下物体以0.01m/s的速度竖直上升。下列说法不正确的是（　　） A．拉力F=75N B．此过程中重物重力做功的功率是0.75W C．该杠杆的机械效率是100% D．杠杆转动到虚线位置的过程中，拉力F的大小保持不变 5.（2025八下·阳谷期末）工人用如图所示装置把重力为1000N的物体，从斜面（高为2m，长为4m）底部匀速拉到平台上，用时20s，工人对绳子的拉力为400N，动滑轮重为20N，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，求： （1）斜面上的绳子对物体斜向上的拉力做的功； （2）物体克服斜面上的摩擦力所做的功； （3）整个装置的机械效率。 6.小明家修建房屋时，质量为60kg的工人师傅使用如图所示的滑轮组提升建筑材料。他用竖直向下的拉力在 20s内将重为620N 的建材匀速提升了 3m，每个滑轮重20N，不计绳重和滑轮摩擦， g取10N/ kg。 （1）工人拉绳子的速度为多大? （2）若工人的脚与水平地面接触面积共为 则他对水平地面的压强为多大? （3）工人对绳子拉力做功的功率是多少? （4）在此过程中装置的机械效率为多少? 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.3 机械效率 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 有用功、总功、额外功 考点02 机械效率 考点03 实验：测量滑轮组的机械效率 03 避坑指南·解题通法 角度01 模型 1：竖直方向滑轮组计算 角度02 模型 2：水平方向滑轮组计算 角度03 模型 3：斜面机械效率模型 角度04 模型 4：杆杠机械效率模型 角度05 实验探究 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.准确说出有用功、额外功、总功的定义，理清三者大小关系； 2. 熟记机械效率定义、计算公式，理解η<1的根本原因； 3. 区分杠杆、竖直滑轮组、水平滑轮组、斜面四种机械的有用功、额外功来源； 4. 掌握测量滑轮组机械效率实验的原理、器材、操作要点与实验结论。 1. 能根据机械类型，正确选用对应公式计算功与机械效率； 2. 会结合受力分析，推导不计绳重摩擦时滑轮组效率简化表达式； 3. 自主分析实验变量，判断提升机械效率的可行方案； 4. 区分机械效率（能量利用率）和功率（做功快慢）两个易混物理量。 考点01 有用功、额外功、总功 基础五要素 1. 定义 有用功W有用：我们需要的、有价值的功，叫做有用功，记作W有用，即使用机械时，达到使用目的必须做的功； 额外功W额外：当我们使用机械做功时，就必须要克服机械部件自身的重力和摩擦力等做一定量的功。这部分对人们既无利用价值却不得不做的功，叫做额外功，即不需要但被迫做的功，只能减小，无法消除； 总功W总：动力对机械做的全部功。 2. 关系式：W总=W有用+W额外​ 3. 单位：全部为焦耳（J） 4. 额外功产生原因：克服机械自身重力做功、克服接触面摩擦做功。 【深化点拨】 同一个功在不同使用场景中属性可以互换：提升沙子时，对桶做的功是额外功；搬运空桶时，对桶做的功变为有用功。 1.用动滑轮提沙子，目的是运沙子，额外功是（　　） A. 对沙子做的功 B. 对动滑轮做的功 C. 拉力做的总功 【答案】B 【解析】解析：目的是提升沙子，对动滑轮自重做功属于不得不做的额外功，选 B。 2.如图所示，古代人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。下列说法正确的是（　　） A．该装置能够省功 B．取水时克服水的重力做的功是有用功 C．取水时克服水的重力和桶的重力做的功是额外功 D．取水时克服水的重力和桶的重力做的功是总功 【答案】B 【解析】 A.使用任何机械都要做额外功，因此都不能省功，故A错误； BCD.从井中打水时，目的是将水运上来，因此克服水的重力做有用功。对水桶做的功是没有但是必须做的额外功，而克服水和桶的重力，以及摩擦等拉力做的是总功，故B正确，CD错误。 故选B。 3.如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓(duì)舂米(将稻米去皮)的情景。脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠绕着O点能够上、下转动，杠的前端装有锥形石头，不断用脚踩踏木杠后端，就可以舂米。下列分析正确的是（　　） A．人对碓做的是有用功 B．石头重力做的功是额外功 C．使用这种杠杆可以省功 D．人对碓做的功是总功 【答案】D 【解析】ABD．用脚踏碓舂米过程中，克服石头重力做的功是有用的，克服木杠重和摩擦做的功是额外功，因此人对碓做的功是总功，故AB错误，D正确； C．根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故C错误。 故选：D。 【有用功、额外功和总功的比较】 物理量 做功目的 能否避免 表达式（竖直提升重物） 有用功 提升重物 不能 W有​=Gh 额外功 克服滑轮重、摩擦 不能消除，只能减小 W额​=G动h+W摩擦​ 总功 拉力整体输入能量 一定存在 W总=Fs 考点02 机械效率 1. 定义：有用功与总功的比值，描述机械能量利用优劣； 2. 公式： 3. 单位：无单位，用百分数表示； 4. 特点：对于实际机械，由于必然存在额外功（如克服阻力等不可避免要做额外功），所以W总>W有用，因此η永远小于 1。 【四种简单机械功与效率汇总】 机械 有用功 总功 机械效率公式 杠杆 Gh Fs 竖直滑轮组 Gh Fs ​ 水平滑轮组 f物s物​ Fs绳​ ​ 斜面 Gh Fl 【深化点拨】 1. 机械效率高低和做功多少、做功快慢没有关系； 2. 不计绳重和摩擦的竖直滑轮组，可简化：​ 1.下列物理量中，描述物体做功快慢的是（　　） A．速度 B．功 C．功率 D．机械效率 【答案】C 【解析】 A．速度表示物体的运动快慢，故A不符合题意； B．根据可知，功是力和距离的乘积，与快慢没有关系，故B不符合题意； C．功率是反映物体做功快慢的物理量，故C符合题意； D．机械效率是有用功占总功的百分比，表示机械性能的好坏，故D不符合题意。 故选C。 2.（2024九上·宁明期末）下列说法中正确的是（　　） A．物体做的功越多，则功率就越大 B．越省力的机械，则功率越大 C．在相同的时间内做的功越多，功率越大 D．功率越大，则机械效率越高 【答案】C 【解析】AC、功率是表示做功快慢的物理量，在相同的时间内做的功越多，功率越大；所以物体做功越多，功率不一定大；故A错误，C正确； B、功率大小与机械省力情况无关，故B错误； D、机械效率的大小与功率大小无关，故D错误。 故选：C。 3.（2026·扬州）如图，在“再探动滑轮”实验中，将重力为4 N的物体匀速提升0.2m，弹簧测力计拉力为2.5N，拉力做功为　 　J，有用功为　 　J，动滑轮的机械效率为　 　.若增大物重，则机械效率会　 　. 【答案】1；0.8；80%；增大 【解析】将重力为4 N的物体匀速提升0.2m，自由端移动距离0.4m，弹簧测力计拉力为2.5N，拉力做的总功为：W总=Fs=2.5N×0.4m=1J； 有用功为：W有=Gh=4N×0.2m=0.8J； 动滑轮的机械效率为：×100%==80%； 使用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，增大物重，动滑轮的机械效率越高。 4.（2026·凉山）利用如图所示的装置，将重500 N的建材从地面匀速运送到离地面5m 的高处，此过程中工人的拉力恒为300 N，所用时间为5s，不计绳重和摩擦。下列判断正确的是 (　　) A．拉力做的功为2500 J B．绳子自由端的速度为3m /s C．该滑轮组的机械效率约为83.3% D．工人拉绳子的功率为300 W 【答案】C 【解析】据图可知，缠绕在动滑轮上的绳子数为2，所以绳子移动距离、移动速度均为重物移动距离、移动速度的2倍，物体移动距离为5m，速度为，拉力做功W=Fs绳=300N×2×5m=3000J，拉力做功的功率P=Fv=300N×2×1m/s=600W，故ABD错误； C、结合动滑轮拉力公式变形可知G滑=2F-G=600N-500N=100N，所以机械效率，故C正确。 故选C。 考点03 实验：测量滑轮组的机械效率 【实验目的】测量滑轮组的机械效率 【实验原理】 【所测物理量】钩码所受重力、匀速拉动弹簧测力计时的示数、钩码上升的高度h、绳子自由端移动的距离s 【实验器材】钩码若干、滑轮组、铁架台、细线若干、弹簧测力计、刻度尺等 【实验步骤】 （1）用已调零的弹簧测力计测出一个钩码所受到的重力G，并记录在实验数据记录表中。 （2）用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，从图中的位置A上升到位置A′，钩码从位置B匀速上升到位置B′。用弹簧测力计测出绳子自由端受到的拉力F，用刻度尺测出AA′间的距离s，BB′间的距离h，计算出滑轮组的机械效率。 （3）改变物重G（改变钩码的个数），重复步骤2 【实验结论】 (1)同一滑轮组提升不同重物时的机械效率是不同的。 (2)滑轮组的机械效率与所提的物重有关，同一滑轮组所提的物重越大，其机械效率越高 【深化点拨】 提高滑轮组机械效率的方法 方法 分析 增加被提升物体的重力 同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越高。 减轻动滑轮的自重 有用功不变时，减小被提升动滑轮所做的额外功，可提高机械效率 减小滑轮组自身部件之间的摩擦 机械自身部件之间的摩擦力越小，机械效率越高 总结：提高机械效率的方法①增加有用功②减少额外功，从而增大有用功的比例 1.（2026·眉山）如图，叉车将货物从地面缓慢举高，然后又沿水平方向缓慢移动到车厢旁。叉车工作时，下列说法正确的是（　　） A．叉车对货物做功越多，功率越大 B．叉车举起货物越快，机械效率越高 C．叉车举起的货物越重，机械效率越高 D．叉车在水平移动货物过程中对货物做了功 【答案】C 【解析】【解答】A、功率公式为，功率由做功多少和做功时间共同决定，只知道做功多，无法确定功率大小，故A错误； B、机械效率，反映有用功占总功的比例，和做功快慢（功率）没有关联，举起货物快只能说明功率大，不能提升机械效率，故B错误； C、同一叉车，额外功基本不变，货物越重，克服货物重力做的有用功越大，有用功在总功中的占比越高，机械效率越高，故C正确； D、水平移动货物时，叉车对货物的支持力竖直向上，货物移动方向水平，力和移动距离垂直，不满足做功条件，叉车对货物不做功，故D错误； 故答案为：C。 2.如图所示，《物原》记载：“史佚始作辘轳。”人们借助辘轳汲水时，下列方法一定能提高辘轳机械效率的是（　　） A．增加桶的重 B．增加桶中水的重 C．增大拉力 D．增大水和桶的总重 【答案】B 【解析】A．在提升高度一定时，增加桶的重力，根据W额=G桶h可知，额外功增大，根据可知，机械效率会降低，故A不符合题意； B．在提升高度一定时，增加桶中水的重力，根据W有=G水h可知，此时有用功增大，根据可知，机械效率会提高，故B符合题意； C．增大拉力与有用功和额外功无关，则机械效率不一定改变，故C不符合题意； D．增大水和桶的总重力，有用功和额外功都变大，所以机械效率不一定提高，故D不符合题意。 故选B。 3.（2026·长沙模拟）物理兴趣小组组装了如图装置来测量滑轮组的机械效率，实验数据记录如下表： 次数 钩码的重力G/N 钩码上升的高度 h/ cm 弹簧测力计示数 F/N 弹簧测力计移动的距离s/ cm 机械效率 1 2 20 0.8 60 83.3% 2 2 10 0.8 30 83.3% 3 4 10 1.5 30 　 4 6 10 2.2 30 90.9% （1）实验时，应使弹簧测力计在竖直方向　 　(选填“静止”或“匀速拉动”)时读出测力计的示数。 （2）第3次实验测得的机械效率为　 　。(结果精确到0.1%) （3）分析1、2两次实验：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度　 　关。 （4）分析表格数据可得结论：其他条件相同时，提升的物体越重，滑轮组的机械效率　 　。 【答案】（1）匀速拉动（2）88.9%（3）无（4）越大 【解析】 （1）实验时，应使弹簧测力计在竖直方向匀速拉动时读出测力计的示数，此时拉力与摩擦力平衡，测力计示数稳定；故答案为：匀速拉动 （2）第3次实验中，机械效率 ； 故答案为：88.9% （3）分析1、2两次实验，钩码重力相同，提升高度不同，机械效率均为83.3%，说明滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关；故答案为：无 （4）分析表格数据可得结论：其他条件相同时，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越大。 故答案为：越大 机械效率的综合应用及解题步骤 1. 通用解题步骤 (1) 判断机械类型（杠杆 / 竖直滑轮 / 水平滑轮 / 斜面）； (2) 找准做功目的，写出有用功表达式； (3) 确定动力路程，写出总功表达式； (4) 代入效率公式计算，不计摩擦时使用简化公式。 2. 高频误区 (1) 误区A：提升高度越高，滑轮组效率越高 → 纠正：h会约分，不影响效率； (2) 误区B：功率大的机械，效率一定高 → 纠正：快慢和利用率是两个独立概念； (3) 误区C：理想机械效率可以等于 100% → 纠正：自重、摩擦必然带来额外功。 角度01 模型 1：竖直方向滑轮组计算 解题思路：s=nh，优先用​，不计摩擦用​ 1.（2026·河南） 如图，某工人用大小为 300 N的拉力 F，通过滑轮将重为 240 N的物料匀速提升，在 30s内物料竖直上升了4m。某同学根据以上数据对该过程进行分析和计算，下列结果正确的是（　　） A．使用的滑轮重为60N B．拉力 F 做的功为2400J C．拉力 F做功的功率为80W D．该滑轮的机械效率为80% 【答案】D 【解析】 A、图中滑轮为定滑轮，定滑轮的重力不能算出，故A错误； B、物料上升4m，所以拉力移动距离为4m，所以拉力做功W=Fs=300N×4m=1200J，故B错误； C、 拉力 F做功的功率为，故C错误； D、机械效率，D符合题意。 2.为提升重物，某同学用同样的器材分别组装成甲、乙两滑轮组，如图所示，忽略绳重及摩擦，下列对两滑轮组的比较正确的是（　　） A．甲滑轮组更省力，甲滑轮组的机械效率更大 B．甲滑轮组更省力，两滑轮组的机械效率相等 C．乙滑轮组更省力，乙滑轮组的机械效率更大 D．乙滑轮组更省力，两滑轮组的机械效率相等 【答案】D 【解析】忽略绳重和摩擦的影响，当提升相同的重物、且动滑轮相同时，观察两个装置可以得到：甲装置中承担物重的绳子股数n1=2，乙装置中承担物重的绳子股数n2=3。根据拉力公式，可得甲绳自由端的拉力为，乙绳自由端的拉力为，因此乙滑轮组更加省力。 再推导机械效率，滑轮组机械效率，本题中提升的物重G相同，动滑轮总重G动也相同，因此两个滑轮组的机械效率相等。 综上，D选项正确，ABC错误。 3.（2026·达州模拟）用如图所示的滑轮组提升重物，拉力F=200N，物体重G=300N，在5s内将物体匀速提升2m，不计绳重和摩擦，则（　　） A．对物体做的有用功为500J B．拉力的功率为80W C．滑轮组的机械效率为75% D．增大提升重物的高度，能提高该滑轮组的机械效率 【答案】C 【解析】由图可知滑轮组绳子段数，物体提升高度，拉力移动距离 A、有用功，故A错误； B、拉力总功，拉力功率，故B错误； C、机械效率，故C正确； D、机械效率，提升高度会约去，增大提升重物高度，机械效率不变，故D错误； 故答案为：C。 角度02 模型 2：水平方向滑轮组计算 解题思路：有用功克服摩擦力，W有=fs物​，不用物体重力 1.如图所示，一位同学用滑轮组拉着重450N的物体A，使它5s内在水平地面上匀前进1m，水平拉力F=75N，若物体与地面间的摩擦力是物重的0.2倍，下列说法正确的是（　　） A．他做的总功是450J B．他做的有用功是75J C．拉力做功功率15W D．该滑轮组的机械效率是60% 【答案】D 【解析】 A．根据图片可知，滑轮组上承担拉力的绳子段数n=2，则绳子自由端移动的距离s=2s物=2×1m=2m， 那么滑轮组做的总功W总=Fs=75N×2m=150J，故A错误； B．根据题意可知， 物体与地面间的摩擦力是物重的0.2倍， 则摩擦力为f=0.2G=0.2×450N=90N， 因此滑轮组做的有用功W有=fs物=90N×1m=90J，故B错误； C．综上所述，拉力做功的功率，故C错误； D．综上所述，该滑轮组的机械效率，故D正确。 2.如图所示，重为60N的物体在水平拉力F=3N的作用下，沿水平面向左做匀速直线运动，物体受到水平地面的摩擦力是其重力的0.1倍，若物体在2s内向左移动了1m。下列有关说法错误的是（　　） A．拉力做的功为9J B．左边墙壁对滑轮组的拉力大小为6N C．滑轮组有用功的功率为2W D．滑轮组的机械效率为66.7% 【答案】C 【解析】摩擦力，动滑轮缠绕绳子数，拉力移动距离 A．结合做功公式计算可知拉力做的总功，故A正确，不符合题意； B．左侧定滑轮静止，每段拉力等于，总拉力为，因此墙壁对滑轮组的拉力大小等于，故B正确，不符合题意； C．结合摩擦力做功公式计算可知水平滑轮组的有用功是克服摩擦力做的功，结合功率的公式计算可知有用功的功率，故C错误，符合题意； D．结合效率公式计算呢可知滑轮组的机械效率，故D正确，不符合题意。 故选C。 3.如图所示，在50N的拉力F作用下，一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10s。已知滑轮组的机械效率为80%，不计滑轮重和绳重，下列说法中正确的是（　　）。 A．拉力F做的功为50J B．拉力F做功的功率为5W C．物体与地面的摩擦力为120N D．物体与地面的摩擦力为150N 【答案】C 【解析】 选项AB：由图可知，动滑轮上绳子端的段数 n=3，绳子自由端移动的距离为： s=ns物=nv物t=3 x 0.1m/s×10s=3m 拉力F做功为：W总=Fs=50N×3m=150J 拉力做功的功率为：，故AB错误； 选项CD：克服物体与地面间滑动摩擦力做的有用功为： W有用=ηW总=80%×150J=120J 则物体与地面间滑动摩擦力为： f=W有用s物=W有用v物t=120J0.1m/s×10s=120N ，故C正确，D错误。 故选C。 角度03 模型 3：斜面机械效率模型 解题思路：额外功用来克服斜面摩擦，W额=fs 1.如图所示，斜面长10m，高4m.用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（　　） A．物体受到的摩擦力为50N B．对物体所做的有用功为200J C．拉力所做的总功为400J D．该斜面的机械效率为80% 【答案】D 【解析】拉力为50N，斜面长度为10m，则拉力所做的总功为W总=Fs=50N×10m=500J， 物体重力为100N，斜面高度为4m，则拉力对物体所做的有用功为W有=Gh=100N×4m=400J， 该斜面的机械效率为，故AB错误，D正确； A．综上所说，克服物体所受摩擦力做的额外功为W额=W总-W有=500J-400J=100J， 物体受到的摩擦力为，故A错误。 故选D。 2.如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N，方向为沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块(忽略体积大小)从斜面底端匀速拉到斜面顶端。下列说法正确的是（　　） A．拉力做功10J B．有用功为2J C．额外功为1J D．物体受到的摩擦力为5N 【答案】C 【解析】 A.拉力为5N，斜面长1m，则拉力做的总功：W总=Fs=5N×1m=5J，故A错误； B.拉力做的有用功：W有用=Gh=10N×0.4m=4J，故B错误； CD.拉力做的额外功：W额=W总-W有用=5J-4J=1J， 物体受到的摩擦力：，故C正确，D错误。 故选C。 3.（2024九上·宁明期中）搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是（　　） A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用 B．推力所做的功是2500J C．斜面的机械效率为80% D．物体受到斜面的摩擦力为100N 【答案】A 【解析】 A．根据题意可知，物体在斜面上运动的过程中，受到重力、支持力、推力和摩擦力，共4个力的作用，故A错误符合题意； B．推力为500N，斜面长5m，则推力所做的功是， 故B正确不符合题意； C．物体重力为1000N，斜面高为2m，则推动物体在斜面运动的过程中做的有用功为 ， 斜面的机械效率为， 故C正确不符合题意； D．物体做的额外功为， 物体受到斜面的摩擦力为， 故D正确不符合题意。 故选A。 角度04 模型 4：杆杠机械效率模型 1.如图所示的剪刀剪纸时的机械效率为80%，这表示（　　） A．若作用在剪刀上的动力做功1J，则有0.2J的功用于剪纸 B．若作用在剪刀上的动力做功1J，则有0.8J的功用于剪纸 C．若作用在剪刀上的动力做功1J，则有1J的功用于剪纸 D．若作用在剪刀上的动力做功1J，则有0.8J的功为额外功 【答案】B 【解析】根据题意可知，当我们用剪刀剪纸时，手施加的动力做有用功，剪刀对纸做有用功。 剪刀剪纸时的机械效率为80%，即若作用在剪刀上的动力做功1J，那么用于剪纸的有用功为：W有=W总η=1J×80%=0.8J，做的额外功为：W额=W总-W有=1J-0.8J=0.2J，故B正确，而ACD错误。 故选B。 2.如图所示，若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动，在D点施加竖直向上的力缓慢提升重物。已知木棒的长度为1m，将同一重物分别挂在A点、B点、C点时，重物被提升的高度分别为0.1m、0.2m、0.3m，对应的机械效率分别为ηA、ηB、ηC.则（　　） A．ηA＜ηB＜ηC B．ηA＞ηB＞ηC C．ηA＜ηC＜ηB D．ηC＜ηA＜ηB 【答案】A 【解析】 设物体的重力为G，OA、OB、OC的长度分别为LA、LB、LC， 物体在A点上升0.1m时，对应的B点上升的高度为hB1A， 根据相似三角形对应边成正比得到：， ； 解得：， 此次的额外功为W额A=G木hB1A， 此次总功与有用功的比：； 同理，当物体在B点时，总功与有用功的比值：； 当物体在C点上升0.3m时，总功与有用功的比值： 因为LA＜LB＜LC，所以，所以ηA'＞ηB'＞ηC'， 故ηA＜ηB＜ηC， 3.（2024·宿迁）如图所示的小型起重机，某次吊起重为的物体，电动机的拉力为，用时，使物体上升了.则通过动滑轮（　　） A．做的有用功为 B．拉力功率为 C．做的总功为 D．机械效率为 【答案】B 【解析】 A.根据题意可知，克服物重做的有用功：W有=Gh=6×103N×5m=3×104J，故A错误； BC.由图知，在动滑轮上承担物重的绳子股数n=2， 则拉力做总功：W总=Fs=Fnh=4×103N×2×5m=4×104J， 拉力的功率，故B正确、C错误； D.机械效率：，故D错误。 故选B。 角度05 实验探究型（影响效率因素） 解题思路：控制变量，改变物重 / 动滑轮数量，分析数据规律 1.（2023·绥化）如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大） 实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 　 0.3 　 2 8 0.1 3.2 0.3 83.3% 3 8 0.1 2.0 0.5 80.0% （1）在实验中，应沿竖直方向　 　拉动弹簧测力计； （2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是　 　N，机械效率是　 　（精确到0.1%）； （3）由1、2两次实验数据可得出结论：　 　； （4）由　 　两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低； （5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将　 　。（选填“偏高”“偏低”或“不变”） 【答案】（1）缓慢匀速（2）1.8；74.1% （3）由控制变量法可知，比较第1、2次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。（4）2、3（5）偏低 【解析】 （1）在实验过程中，为了准确测量拉力大小，要求沿竖直方向缓慢匀速拉动弹簧测力计。 （2）根据图片可知，测力计的分度值为0.1N，则测力计的示数为：1N+0.2N×4=1.8N。机械效率为：； （3）根据表格可知，在实验1和2中，钩码的重力增大，则滑轮组机械效率增大，那么得到结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。 （4）探究机械效率与滑轮重力的关系时，需要控制物体重力相等，只改变滑轮重力，故选实验2和3； （5）根据丁图可知，绳子拉力沿倾斜方向，那么滑轮上的动力臂减小，而动力增大。根据可知，滑轮组的机械效率偏低。 2.（2023·枣庄）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 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离S/m 机械效率η 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 0.5 88.9% （1）实验时应沿竖直方向　 　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　 　的装置完成的，它的机械效率η=　 　； （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　 　（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，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）匀速（2）丙；80%（3）错误（4）1、2（5）越低 【解析】 （1）匀速拉动弹簧测力计可以从弹簧测力计上读出力的大小。 （2）绳段移动的距离是物体移动距离的4倍，所以在动滑轮上应该有4条绳子， 只有图丙符合题意。机械效率为 （3）比较2、4两次实验数据物体被提升的高度不同，但是机械效率相同，所以滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关 ，故猜想I是 错误的。 （4）通过1、2两次两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高 。 （5）滑轮组越重，额外功就越大，机械效率就会越来越低。 【例1】（2026·安徽中考）如图所示，将重为900N的货物竖直向上匀速提起时，动滑轮的机械效率为90%，不计摩擦和绳重，则该动滑轮重为　 　N。 【答案】100 【解析】【解答】不计绳重、摩擦的动滑轮机械效率计算采用，变形可得。 代入数值计算，。 2.（2026·齐齐哈尔中考）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　 　。 【答案】900；90% 【解析】根据题意可知，重物的质量为15kg，则重物受到的重力：G=mg=15kg×10N/kg=150N； 将重物匀速提升6m，则工人师傅所做的有用功：W有用=Gh=150N×6m=900J； 那么定滑轮的机械效率。 故填：900；90%。 3.（2026九下·福建中考）如图所示的健身器械，横梁的A 点上连接 300 N 的配重，小闽在横梁B点施加竖直向下、大小为 200 N的力，使B点高度下降 0. 5m，配重竖直向上提升 0. 3m，此过程小闽做的有用功为　 　J，器械的机械效率为　 　。 【答案】90；90% 【解析】【解答】提升配重做的功是有用功，已知配重重力，上升高度，有用功公式 ，代入数据计算，人施加的力，B点下降距离，总功公式，代入得，机械效率公式 代入有用功、总功数值 故答案为：90；90%； 4.（2026·南充中考）小明家装修新房，利用如图所示的滑轮组来吊送水泥。某次他用250N的力 F将一袋40kg的水泥匀速提升了6m到达预定楼层，该过程用时20s，则拉力 F的功率为　 　W，滑轮组的机械效率为　 　(不考虑绳长的变化，g取10N/kg)。 【答案】150；80% 【解析】【解答】据图可知，缠绕在动滑轮上的绳子数为2，所以绳子移动的速度为物体移动速度的2倍，物体移动的速度，所以绳子的速度，功率P=Fv=250N×0.6m/s=150W； 结合动滑轮拉力的计算公式可知，物体的重力G=mg=40kg×10N/kg=400N， 滑轮组的机械效率。 5.（2026·遂宁）如图所示，某工厂利用滑轮组将质量为的工件沿水平地面匀速拉动。电动机对绳的拉力为，点绳的速度为，动滑轮质量为。忽略绳重及与滑轮的摩擦，取则(　　) A．工件移动的时间为 B．工件受到拉力的功率为 C．电动机消耗的电能为 D．滑轮组机械效率约为 【答案】B 【解析】 A：由图可知，滑轮组中承担动滑轮和工件的绳子段数n=2，A点绳的速度为1m/s，则工件移动速度。工件移动距离s0=10m，所需时间，故A错误； B：动滑轮重力。忽略绳重和摩擦，由滑轮组公式得工件受到的拉力。工件拉力功率，故B正确； C：绳端移动距离s=ns0=2×10m = 20m，电动机拉力做的总功W总= FAs=600N×20m=1.2×104J，选项中的 错误，故C错误； D：有用功，机械效率，不是66.7%，故D错误。 故答案选 B。 ⚡基础速刷 1.（2026·内江）用如图所示的滑轮来提升物体可以　 　(选填“省力”或“改变力的方向”)。若动滑轮重为50N，物体重为200N，该滑轮的机械效率为　 　%。(不计空气阻力、摩擦力及绳重) 【答案】省力； 【解析】动滑轮的特点：能省一半的力，但不能改变力的方向。图中是动滑轮，动滑轮特点是省力。 不计空气阻力、不计绳重和摩擦，机械效率： 2.（2026·重庆） 搭建毕业晚会舞台时，工人用图所示的装置把重为400N的物体A匀速竖直提升5m ，此过程中物体A的机械能变　 　；工人对绳子的拉力F为250 N，则该装置的机械效率为　 　%。 【答案】大；80 【解析】工人用如图所示的装置把重为400N的物体A匀速竖直提升5m的过程中，物体A的质量、速度不变，高度变大，所以物体A的动能不变，重力势能变大，机械能变大； 工人对绳子的拉力F为250N，则该装置的机械效率为： 3.（2025·东营）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% 【解析】物体克服重力做功W有=Gh=900N ×1m=900J，所以机械效率。 4.工人利用如图所示的滑轮提升货物。已知滑轮重80N，货物重720N，不计绳重及摩擦，则工人用该滑轮匀速提升货物时的拉力为　 　N，该滑轮的机械效率为　 　。 【答案】400；90% 【解析】动滑轮绳子股数为2，不计绳重及摩擦，工人用该滑轮匀速提升货物时的拉力为： ； 该滑轮的机械效率为： 。 5．（2025·陕西）我国是世界上使用与发展机械最早的国家之一，为人类文明和社会进步作出了重要贡献。如图，是汉代画像石中的滑轮图，描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。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．提升重力不同的物体时，机械效率不变 【答案】B 【解析】【解答】A、该滑轮轮轴固定不动，所以属于定滑轮，故A错误； B、定滑轮可以改变力的方向，故B正确； C、任何机械都不省功，故C错误； D、提升的重力越大，有用功占比越大，机械效率越大，故D正确。 综上选B。 6.（2026·岳阳模拟）如图所示，关于简单机械，下列说法正确的是 A．如图甲，使用定滑轮可以改变力的大小 B．如图乙，使用动滑轮既能省力又能省功 C．如图丙，增大提升重物的质量，可以提高滑轮组的机械效率 D．如图丁，借助辘轳提升水桶时，对桶内水做的功是总功。 【答案】C 【解析】 A、定滑轮可以改变力的方向，不能改变力的大小，故A错误； B、任何机械都不能省功，故B错误； C、 增大提升重物的质量，结合效率公式计算，分析可知，机械效率增加，故C正确 D、 助辘轳提升水桶时，对桶内水做的功是有用功，故D错误。 7.（2025·眉山） 一台起重机将重2000N的货物在10s内匀速提高5m，如果额外功是10000J，则下列说法错误的是（　　） A．起重机做的总功是20000J B．起重机的功率是 C．起重机的机械效率为50% D．增大货物的质量，可以提高起重机的机械效率 【答案】B 【解析】A、根据总功公式可知有用功，总功为W=W有+W额=10000J+10000J=20000J，故A正确； B、总功为20000J，功率，故B错误； C、有用功为10000J，总功为20000J，有用功占比为50%；故C正确； D、增大货物的质量 ，增加有用功的占比，可以增加机械效率，故D正确。 8.（2025·哈尔滨）如图所示，一个工人利用动滑轮匀速提升重物。已知物重300N，施加在绳自由端竖直向上的拉力为200N，将物体提升10m.下列说法错误的是（　　） A．此过程中有用功为3000J B．使用动滑轮可以省力 C．该动滑轮的机械效率为100% D．此过程中拉力做的总功为4000J 【答案】C 【解析】A、物体克服重力做功W=Gh=300N×10m=3000J，故A正确； B、 施加在绳自由端竖直向上的拉力为200N ，小于物体重力，所以可以省力，故B正确； C、任何机械的效率都不可能达到100%，本题中，要克服动滑轮、摩擦力做功，所以额外功不可能为0，故C错误； D、动滑轮缠绕绳子数为2，所以绳子移动距离是物体移动距离的2倍，即20m，拉力做的功W=Fs=200N×20m=4000J，故D正确。 9.（2025·苏州） 如图所示，“龙水车"是我国古代主要的提水设施之一。水车一端浸人水中，另一端固定于岸上。使用时，人踩动长柄摇杆末端的踏板使大轮转动，带动嵌满刮水板的链条匀速运动，槽内板片刮水上行，倾灌于地势较高的田中。下列说法正确的是（　　） A．长柄摇杆越长，踩动时越费力 B．踩得越快，提水做功越多 C．提水过程中，随板片上行的水重力势能减小 D．减小水车各部件间的摩擦，提水效率增大 【答案】D 【解析】【解答】 A.摇杆在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A错误； B.人踩动长柄摇杆末端的踏板使大轮转动，相同时间内转速越快输水做功越多，选项中缺少时间相同这个条件，故B错误； C.一定质量的水被水车提升到高处，其质量不变、高度增加，则重力势能增大，故C错误； D.增大机械效率的方法：一是增大提升的物重，二是减小摩擦，因此要提高“龙骨水车”提水效率，可以增大槽内板叶刮水的质量，或在各部件之间加润滑油来减小摩擦，故D正确。 10.（2025·无锡）如图所示，用动滑轮将重380N 的物体在10s内匀速竖直提升了1m，拉力F为200N，不计绳重和摩擦。则在此过程中，下列说法中正确的是（　　） A．有用功为200J B．额外功为20J C．动滑轮的机械效率为80%； D．拉力F的功率为20W 【答案】B 【解析】A、物体的重力为380N，上升1m，根据W=Gh计算可知有用功为G=380N×1m=380J，故A错误； B、拉力为200N，缠绕在动滑轮的绳子数为2，所以绳子移动距离为2m，所以拉力做功为W=Fs=200N×2m=400J，所以额外功W额=W-W有=400J-380J=20J，故B正确； C、机械效率，故C错误； D、拉力功率，故D错误。 11.实验课上小明用如图所示的两种方法分别将同一物体匀速提升相同的高度，不计摩擦和绳重，他所做的有用功， 两种装置的机械效率的关系正确的是 （　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A：两种方法将同一物体匀速提升相同的高度，由可知，有用功；左图为动滑轮，不计摩擦和绳重，需要克服动滑轮重力做额外功，机械效率；右图为定滑轮，不计摩擦和绳重，额外功为0，机械效率，故，A错误； B：由上述分析可知，，，故B正确； C：，并非，故C错误； D：，并非，故D错误； 故答案为：B。 12.（2024九上·宁明期中）搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是（　　） A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用 B．推力所做的功是2500J C．斜面的机械效率为80% D．物体受到斜面的摩擦力为100N 【答案】A 【解析】A．根据题意可知，物体在斜面上运动的过程中，受到重力、支持力、推力和摩擦力，共4个力的作用，故A错误符合题意； B．推力为500N，斜面长5m，则推力所做的功是， 故B正确不符合题意； C．物体重力为1000N，斜面高为2m，则推动物体在斜面运动的过程中做的有用功为 ， 斜面的机械效率为， 故C正确不符合题意； D．物体做的额外功为， 物体受到斜面的摩擦力为 13.（2024·兰州） 如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力F的作用下，重为的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重200N，重物在8s内上升了10m，不计绳重与摩擦，下列说法中不正确的是（　　） A．拉力F大小为400N B．拉力F的功率为1250W C．克服动滑轮重力做功2000J D．滑轮组的机械效率约为83.3% 【答案】B 【解析】 A.根据图像，滑轮组绳子股数n=3，计算拉力， 正确，A不符合题意； B.拉力F移动的距离s=3×10m=30m，功率，B符合题意； C.克服动滑轮重力做功W动=G动h=200N×10m=2000J，正确，C不符合题意； D.计算滑轮组的机械效率，D不符合题意。 故答案为：B. 14.（2025·安徽） 图示为某工人利用一滑轮提升物体的示意图。若该工人将质量为的物体沿竖直方向匀速提升，此过程中滑轮的机械效率为80%，取。求： （1）物体受到的重力大小； （2）工人所做的有用功； （3）工人所做的总功。 【答案】；； 【解析】 （1）解：物体受到的重力大小： 答：物体受到的重力大小为400N； （2）解：工人所做的有用功： 答：工人所做的有用功为1200J； （3）解： 根据机械效率的计算公式，可得工人所做的总功： 答：工人所做的总为1500J。 15.工人师傅要将重为500 N的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m 长的木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用200 N的拉力将木箱从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示。求： （1）工人师傅所做的有用功； （2）斜面的机械效率； （3）物体受到的摩擦力。 【答案】；； 【解析】 （1）解：工人师傅所做的有用功W有=Gh=500N×1.5m=750J。 （2）解：拉力做功W=Fs=200N×5m=1000J，所以斜面的机械效率。 （3）解：额外功W额=W-W有=1000J-750J=250J，所以摩擦力为。 16.（2025·淄博）家电“国补”政策拉动了消费，给市民带来了实惠。某小区业主购买了一台100英寸电视机，由于楼梯、电梯空间不足，工人师傅采取室外吊装方式上楼。已知电视机及包装箱总重720N，竖放时与水平地面的接触面积为6×103cm2。吊装时工人师傅用滑轮组在100s内将包装箱匀速提高20m，示意图如图所示。每个滑轮重80N，不计绳重及摩擦，g取10N/kg。求： （1）拆封前包装箱竖放时对水平地面的压强。 （2）拉力F的功率。 （3）滑轮组的机械效率。 【答案】；； 【解析】 （1）解：拆封前包装箱竖放时对水平地面的压强 （2）解：由图可知，动滑轮由两段绳子承担，所以拉力 ， 包装箱上升的速度 ， 则绳端的速度 ， 拉力F的功率 。 （3）解：滑轮组的机械效率 17.如图所示，工人站在水平地面上，用500N的拉力，在20s内将800N的重物匀速提升1m（忽略绳重及摩擦）。求： （1）拉力做功的功率。 （2）滑轮组的机械效率。 【答案】； 【解析】 （1）首先，确定承担物重的绳子段数 ，绳子自由端移动的距离： 拉力做的总功： 拉力做功的功率： （2）拉力做的有用功： 滑轮组的机械效率： 18.（2025·广安）小丽用图甲所示的装置，测量滑轮组的机械效率。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升的高度h/cm 绳子自由端的拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/cm 机械效率 1 1 3 0.5 ① 66.7% 2 3 5 1.4 15 71.4% 3 6 9 2.5 27 ② （1）实验时应该竖直向上　 　（选填“匀速”或“变速”）拉动弹簧测力计。 （2）她按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示。第1次实验中，绳子自由端移动的距离①为　 　；第3次实验中，机械效率②为　 　。 （3）她将图甲装置改接为图乙装置，提升相同钩码，得出图乙装置更　 　。（选填“省力”或“费力”） 【答案】（1）匀速（2）9；80%（3）费力 【解析】（1）实验时，应将弹簧测力计竖直向上匀速拉动，这样既便于读数，根据二力平衡，这时的示数也更准确； （2）由可求第1次实验中：， 解得：s=9cm； 第3次实验的机械效率：； （3）用不同的滑轮组提升相同的物体，绳子的段数越多越省力，图甲装置改接为图乙装置，提升相同钩码，得出图乙装置更费力。 19.（2023·枣庄）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 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离S/m 机械效率η 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 0.5 88.9% （1）实验时应沿竖直方向　 　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　 　的装置完成的，它的机械效率η=　 　； （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　 　（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，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）匀速（2）丙；80%（3）错误（4）1、2（5）越低 【解析】 （1）匀速拉动弹簧测力计可以从弹簧测力计上读出力的大小。 （2）绳段移动的距离是物体移动距离的4倍，所以在动滑轮上应该有4条绳子， 只有图丙符合题意。机械效率为 （3）比较2、4两次实验数据物体被提升的高度不同，但是机械效率相同，所以滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关 ，故猜想I是 错误的。 （4）通过1、2两次两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高 。 （5）滑轮组越重，额外功就越大，机械效率就会越来越低。 🚀能力跃升 1.关于机械效率，下列说法正确的是（　　） A．有用功在总功中所占的比例越大，机械效率越高 B．有用功越大，机械效率一定越高 C．额外功越小，机械效率一定越高 D．总功越小，机械效率一定越高 【答案】A 【解析】A.根据公式可知，机械效率是有用功与总功的比值，有用功在总功中所占的比例越大，则机械效率越高，故A正确； B.根据公式可知，机械效率是有用功与总功的比值，机械做的有用功越多，但有用功与总功的比值不一定大，所以机械效率不一定高，故B错误； C.根据公式可知，机械效率是有用功与总功的比值，机械做的额外功少，但有用功与总功的比值不一定大，所以机械效率不一定高，故C错误； D.根据公式可知，机械效率是有用功与总功的比值，机械做的总功少，但有用功与总功的比值不一定大，所以机械效率不一定高，故D错误。 2.（2025·凉山） 用如图甲所示的滑轮组提升物体A。已知被提升物体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做的功随时间的变化图象如图乙所示（不计绳重和滑轮与轴的摩擦）。此过程滑轮组提升重物的机械效率为　 　%，动滑轮的重力为　 　N。 【答案】90；100 【解析】滑轮组提升重物所做的有用功W有用=Gh=900N×5m=4500J，货物以0.5m/s的速度匀速提升到5m的高度，由可知，运动的时间 由图乙可知，此时10s拉力做的总功是5000J，所以滑轮组提升重物的机械效率 由图甲知通过动滑轮绳子段数n=2，所以绳子自由端移动的距离s=2h=2×5m=10m 由W总=Fs可得拉力 不计绳重和滑轮与轴的摩擦，分析动滑轮的受力情况可得，动滑轮的重力 G动=2F-G=2×500N-900N=100N 3.如图，质量为60kg的工人将重为500N的彩灯组件竖直向上匀速提升了6m，用时12s，绳子自由端拉力为300N。不计绳重和摩擦，g取10N／kg。下列说法正确的是（　　） A．拉力的功率是150W B．绳子末端移动的速度是 C．滑轮组的机械效率是 D．若工人的脚与地面接触的总面积为，则他对地面的压强是 【答案】D 【解析】 A．根据图片可知，滑轮组上承担重力的绳子段数n=2，则拉力移动的距离s=2h=2×6m=12m，拉力做的功W总=Fs=300N×12m=3600J；拉力的功率；故A错误； B．综上所述，绳子末端移动的距离为12m，则绳子末端移动的速度， 故B错误； C．根据题意可知，组件的重力为500N，提升了6m，则工人做的有用功W=Gh=500N×6m=3000J， 则滑轮组的机械效率，故C错误； D．根据题意可知，工人的质量为60kg，则工人的重力G人=m人g=60kg×10N/kg=600N； 那么工人对地面的压力F压=G人-F=600N-300N=300N；则他对地面的压强，故D正确。 4.（2025·绵阳）持续提升农村幸福宜居品质是美丽乡村建设的任务之一。某乡村建设工地上，建筑工人准备利用如图所示的滑轮组（绳子未连接）匀速提升建筑材料，第一次需提升的建筑材料重1500N，第二次需提升的建筑材料重2000N，已知动滑轮组的总重量是200N，不计绳重和摩擦，则（　　） A．第一次提升，工人的拉力最小为340N B．第二次提升，工人的拉力最小为550N C．第一次提升，滑轮组的机械效率约为91% D．第二次提升，滑轮组的机械效率约为88% 【答案】A 【解析】A、缠绕在动滑轮上的绳子数越多，越省力，图中动滑轮缠绕绳子数最多为5，所以第一次的最小拉力为N，故A正确； B、缠绕在动滑轮上的绳子数越多，越省力，图中动滑轮缠绕绳子数最多为5，所以第二次的最小拉力为，故B错误； CD、第一次的效率，故CD错误； 5.（2025·日照）2024年，日照港跻身全球5亿吨大港阵营。如图所示，工人用电动机驱动的起重机搬运质量为10t的集装箱。先在100s内将集装箱匀速提升10m，此过程电动机的功率为1.2 然后起重机又在100s内将集装箱沿水平方向匀速移动了5m，此过程的电动机的功率为 不计空气阻力，g取10N/kg。下列说法正确的是 A．在上升过程中，起重机对集装箱做的功为 B．在上升过程中，起重机对集装箱做功的功率为 C．在上升过程中，起重机的机械效率为 100% D．在水平移动过程中，起重机对集装箱做的功为 【答案】B 【解析】A、根据重力公式可得集装箱重力为：G＝mg＝10×103kg×10N/kg＝105N；集装箱匀速上升，起重机的拉力F与重力G平衡，即F＝G＝105N；根据功的计算公式可得上升过程中起重机对集装箱做的功为：W＝Fs＝105N×10m＝106J；故A错误； B、根据功率的计算公式可得上升过程中起重机对集装箱做功的功率为：P104W； 故B正确； C、任何机械在使用时，都不可避免的会克服摩擦等做额外功，因此机械效率不可能达到100%，故C错误； D、在水平移动过程中，起重机对集装箱的力是竖直方向上的，集装箱在水平方向上移动，因此不做功，为0J，故D错误。 6.2026年8月8日，四川省第十五届运动会开幕式将在广安奥体中心举行，目前场馆正在加快建设中。如图是场馆建设中塔吊吊起建筑材料的情景，在拉力F的作用下，质量为270kg的材料被竖直匀速吊起，已知动滑轮重为300N，重物在8s内上升了10m，若不计绳重与摩擦（）。下列说法正确的是（　　） A．拉力F的大小为1500N B．该过程中拉力F做的有用功为27000W C．滑轮组的机械效率为90% D．塔吊吊起的材料上升速度越快，机械效率越高 【答案】C 【解析】由图可知，动滑轮上有3段绳子承重，绳子自由端移动的距离： 不计绳重与摩擦，则绳子自由端拉力的大小为： 拉力F做的有用功为： 该过程中拉力做的总功为： 滑轮组的机械效率为： 故AB错误，C正确； D．不计绳重与摩擦，滑轮组的机械效率： 由此可知，滑轮组的机械效率与物重、动滑轮重有关，与物体上升速度无关，故D错误。 故选C。 7（2025·从化模拟）如图所示，用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，动滑轮重为G动（且G>G动），不计绳重及摩擦的情况下，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙的机械效率相等 B．甲比乙更省力，且 C．甲、乙、丙装置所做的有用功相等 D．若物重G=100N，F3=50N，丙的机械效率为75% 【答案】C 【解析】A．不计绳重及摩擦，甲装置需对动滑轮做额外功，乙装置不需要做额外功，拉力做的有用功相同，甲、乙装置做的总功不相等，根据可知，甲装置的机械效率小于乙装置的机械效率，故A错误； B．由图可知，不计绳重及摩擦，甲是动滑轮，则绳子受的拉力分别为： ， 乙是定滑轮，不省力： F2=G， 又因为G>G动，所以： 则，故B错误； C．用甲、乙、丙三种机械装置使同一重为G的物体匀速升高2m，有用功均为克服重力做功，由W=Gh可知甲、乙、丙装置所做的有用功相同，故C正确； D．若物重G=100N，F3=50N，拉力做的有用功为： W有=Gh=100N×2m=200J 使用丙装置拉力做的总功为： W总=F3l=50N×5m=250J 丙装置的机械效率为： 故D错误。 故选C。 8.如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图，在的拉力作用下，使质量为的建筑材料匀速竖直上升了，不计绳重和摩擦。 （1）滑轮组的机械效率？ （2）动滑轮自重？（） 【答案】； 【解析】（1）解：建筑材料的重力： 提升建筑材料做的有用功： 由图可知承担物重的绳子段数 ，绳子自由端移动距离： 拉力做的总功： 滑轮组的机械效率： （2）解：不计绳重和摩擦，额外功： 由额外功公式 得动滑轮自重： 9.如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，物体重，汽车重，汽车匀速直线行驶拉绳子的力，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，求： （1）将物体从井底匀速直线拉至井口的过程中，对物体做多少功？ （2）滑轮组的机械效率为多少？ （3）若汽车匀速直线运动的速度为2m/s，汽车牵引力的功率为多少？ 【答案】；； 【解析】（1）解：提升物体做的有用功： （2）解：由图可知滑轮组绳子段数 ，绳子自由端移动的距离： 拉力做的总功： 滑轮组的机械效率： （3）解：汽车受到的阻力： 汽车匀速行驶时，水平方向受力平衡，牵引力： 汽车牵引力的功率： 🌟思维挑战 1.（2025·潍坊）如图甲所示，电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为900N的货物，电动机的输出功率恒为240W。0~10s内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示，货物被提升的高度为2m。不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦，则0~10s内 A．斜面对货物的支持力做功为1800J B．电动机对绳子的拉力为600N C．货物受到斜面的摩擦力为150N D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】C 【解析】A、斜面提供的支持力和货物移动方向相互垂直，做功为0，故A错误； B、 电动机的输出功率恒为240W ，缠绕在动滑轮的绳子数为4，所以绳子移动的距离为4×4m=16m，时间为10s，所以绳子移动速度为v=，所以F=，故B错误 CD、有用功总功，机械效率，D错误，额外功W额=W-W有=2400J-1800J=600J.所以摩擦力f=，C正确。 2.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。不计绳重和摩擦，则（　　） A．第二次做的有用功比第一次多 B．第二次做的额外功比第一次多 C．第一次做的总功比第二次多 D．先后两次提升重物的总功率相等 【答案】C 【解析】 B．对于同一个动滑轮，若不计绳重与摩擦，额外功都来源于克服动滑轮自身重力做的功，表达式为。两次提升物体的高度h相同，动滑轮的重力G动也不变，因此两次做的额外功大小相等，所以B错误；C．根据图乙可知，第一次提升时额外功占总功的25%，即满足关系，变形可得。 第二次提升时额外功占总功的30%，同理可得。因此可得大小关系，也就是第一次的总功比第二次多，所以C正确； A．有用功满足关系，代入计算可得第一次有用功，第二次有用功，即第一次做的有用功更多，所以A错误； D．总功率的公式为，两次提升物体所用时间相同，而总功大小不同，因此总功率不相等，所以D错误。 故选C。 3.（2026·东城模拟）用如图甲所示的滑轮组提升物体M。卷扬机在绳子自由端施加拉力F，使物体M匀速上升，拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，物体M移动的距离h随时间t的变化图像如图丙所示。已知物体M所受重力为240N，每个滑轮所受的重力相等，忽略绳重及轮与轴之间的摩擦。下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为3m/s B．拉力F为300N C．滑轮组的机械效率为75% D．天花板对定滑轮的拉力为360N 【答案】D 【解析】A：由图丙可知，物体上升速度 ；滑轮组中承担物重的绳子段数 ，故绳子自由端移动速度 ，故A错误； B：由图乙可知， 时拉力做的总功 ，拉力做功的功率 ；由 可得拉力 ，故B错误； C：物体上升 时，有用功 ，滑轮组的机械效率 ，故C错误； D：由 可得动滑轮重力 ，定滑轮重力也为 ；对定滑轮受力分析，天花板对定滑轮的拉力 ，故D正确； 4.如图是一个轻质杠杆的示意图，O是转动轴，不计杆重及摩擦，挂在OA中点B处的重物重力为150N，在竖直向上的拉力F作用下物体以0.01m/s的速度竖直上升。下列说法不正确的是（　　） A．拉力F=75N B．此过程中重物重力做功的功率是0.75W C．该杠杆的机械效率是100% D．杠杆转动到虚线位置的过程中，拉力F的大小保持不变 【答案】B 【解析】A、已知B是OA中点，即阻力臂L2=，动力臂L1=OA。根据杠杆平衡条件FL1=GL2：FOA=150N，F=75N。故A正确。 B、重力做功的功率公式：P= Gv，代入数据：P=150N0.01m/s=1.5W，题目中给出的0.75W是错误的，故B错误。 C、题目明确“不计杆重及摩擦”，因此无额外功，总功等于有用功：，故C正确。D、当杠杆转动时，动力臂与阻力臂的比值始终为 2：1（因为力的方向始终竖直向上，重力方向始终竖直向下，力臂比值不变），根据F=，G、L2、L1比值均不变，所以F大小不变。故D正确。 5.（2025八下·阳谷期末）工人用如图所示装置把重力为1000N的物体，从斜面（高为2m，长为4m）底部匀速拉到平台上，用时20s，工人对绳子的拉力为400N，动滑轮重为20N，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，求： （1）斜面上的绳子对物体斜向上的拉力做的功； （2）物体克服斜面上的摩擦力所做的功； （3）整个装置的机械效率。 【答案】；； 【解析】（1）解：动滑轮上的绳子段数为2，绳子对斜面上物体的拉力为F斜，工人对绳子的拉力为F拉，根据公式 且F拉=400N，G动=20N，根据上述公式变形，则 根据功的公式可求出绳子对物体斜向上拉力做的功 （2）解：绳子对物体做的有用功 绳子对物体向上的拉力做的功为3120J，这个功是总功，克服摩擦所做的功即为额外功，则额外功 所以 （3）解：物体移动了4m，则拉力移动的距离为2×4m=8m 有用功为2000J，工人对绳子做的功 整个装置的机械效率 6.小明家修建房屋时，质量为60kg的工人师傅使用如图所示的滑轮组提升建筑材料。他用竖直向下的拉力在 20s内将重为620N 的建材匀速提升了 3m，每个滑轮重20N，不计绳重和滑轮摩擦， g取10N/ kg。 （1）工人拉绳子的速度为多大? （2）若工人的脚与水平地面接触面积共为 则他对水平地面的压强为多大? （3）工人对绳子拉力做功的功率是多少? （4）在此过程中装置的机械效率为多少? 【答案】；；； 【解析】（1）解： 绳子自由端移动的距离： 工人拉绳子的速度： （2）解：不计绳重和滑轮摩擦，绳子自由端的拉力： 工人的重力： 工人对地面的压力： 受力面积 ，则对地面的压强： （3）解：拉力做的总功： 拉力做功的功率： （4）解：提升建材做的有用功： 装置的机械效率： 。。。 。。。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $