专题14 机械效率（讲义）（2考点+6考向）

专题14机械效率（讲义）考情分析一、课标考点分析考点内容课标要求命题预测有用功、额外功和总功（1）知道机械效率；（2）了解提高机械效率的意义和途径；（3）测量某种简单机械的机械效率《机械效率》是《简单机械》中主要的内容，也是进一步认识简单机械的重要内容，通过对机械效率的理解加深对人类使用的工具发展历程。对机械效率的考查题型有：选择题、填空题、实验探究题和综合计算题等。主要命题点有：认识有用功、额外功和总功；机械效率的概念及影响机械效率的因素；机械效率的简单计算；常用简单机械的机械效率和测量滑轮组的机械效率等机械效率及其比较滑轮组的机械效率斜面的机械效率杠杆的机械效率测量滑轮组的机械效率二、考情分析《机械效率》是力学的重点内容，也是必考内容。对机械效率的相关考题在中考试卷中所占分值一般在2-7分之间，选择题和填空题分值一般在2-3分之间，实验题和综合计算题分值一般在4-7分之间。对本单元的考查，从出现概率看，主要有：机械效率的概念、影响机械效率的因素、机械效率的比较、滑轮组的机械效率及其相关计算、斜面的机械效率及其相关计算、测量滑轮组的机械效率等。知识建构考点一机械效率夯基·必备基础知识梳理一、有用功、额外功和总功1.有用功、额外功和总功(1)有用功：完成某项工作必须要做的功，叫做有用功，用W有表示。(2)额外功：不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。(3)总功：有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为W总=W有+W额。(4)总功、有用功、额外功的单位都是焦(J)。2.三种简单机械的有用功、额外功和总功种类杠杆滑轮组斜面图示有用功W有=GhW有=GhW有=Gh额外功若不计摩擦：W额=G杆·h杆若不计绳重及摩擦：W额=G动hW额=fl总功W总=FsW总=FsW总=Fl三者关系W总=W有+W额二、机械效率1.使用机械时额外功不可避免使用机械做功时，额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此使用不同机械来对物体做功时，人们总是希望额外功越少越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示这一性能。2.机械效率定义物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示公式（机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示）物理意义机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大可变性机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同特点因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1注意机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关3.功、功率和机械效率的比较物理量意义定义符号公式单位说明功做功，即能量的转化力与物体在力的方向上移动距离的乘积WW=FsJ(1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。(2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系功率表示物体做功的快慢功与做功时间之比PW机械效率反映机械做功性能的好坏有用功与总功之比η无4.机械效率的计算机械效率的表达式为，三种简单机械的机械效率总结如下：装置图计算公式杠杆滑轮组竖直提升物体（1）已知拉力、物重及绳子段数时：（2）不计绳重及摩擦时：水平匀速拉动物体斜面（1）；（2）提升·必考题型归纳考向01有用功、额外功和总功【例1】如图甲所示，用水平拉力F1=20N拉着重为500N的物体在水平路面上匀速移动1m的距离，如图乙所示，用水平拉力F2=12.5N拉着同一物体在同一路面上也匀速移动1m的距离，求图乙中使用动滑轮时的：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。【变式1-1】如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验，将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端，下列说法正确的是（）。A．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＝W乙额B．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＞W乙额C．若甲、乙斜面光滑，则拉力F甲＞F乙D．若甲、乙斜面光滑，则拉力所做的总功W甲总＜W乙总【变式1-2】用同一滑轮组分别将物体M和N匀速提升相同的高度。不计绳重与摩擦，若提升M的过程滑轮组的机械效率较大。则提升M的（）。A．额外功较小 B．和N的额外功相同C．有用功较小 D．总功较小考向02机械效率的概念与比较方法技巧功率和机械效率都是机械本身性能的重要参数，但它们是完全不同的物理量，表示机械完全不同的两个方面.功率表示做功快慢，机械效率表示有用功占总功的比值。当不计绳重和摩擦时，机械效率，即同一滑轮组，其机械效率η与G物和G动有关，G动一定时,G物越大，η越大；G物一定时，G动越大，η越小。【例2】关于功的原理和机械效率的说法正确的是（）。A．使用机械提升物体可以省功；B．提升同一物体，使用省力杠杆一定比用等臂杠杆的机械效率大；C．提升同一物体，使用动滑轮一定比用定滑轮的机械效率大；D．使用任何机械提升物体，机械效率都不可能达到100%【变式2-1】如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（）。A．甲方式可以省力；B．乙方式不能改变力的方向；C．甲、乙两种方式做的有用功相等；D．甲、乙两种方式的机械效率相等【变式2-2】关于功率、机械效率的说法正确的是（）。A．功率大的机器做功一定多 B．额外功占总功比值小的机器机械效率高C．做功多的机器机械效率一定高 D．功率大的机器做功时间一定短【变式2-3】甲乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中错误的是（）。A．若G1=G2，拉力做的有用功相同；B．若G1=G2，拉力做的总功不相同；C．若G1=G2，甲的机械效率大于乙的机械效率；D．用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变考向03滑轮组的机械效率方法技巧计算滑轮组机械效率的方法有三种：（1）分别求出W有、W总，运用公式计算；（2）已知绕绳方式，运用（或）计算；（3）对不计绳重及摩擦的竖直方向的滑轮组，运用公式直接计算。【例3】在建筑工地，用如图所示的滑轮组把建筑材料运送到高处。当电动机用1000N的力拉钢丝绳，使建筑材料在10s内匀速上升1m的过程中，额外功为300J，g取10N/kg。则下列说法中正确的是（）。A．动滑轮重为300N；B．电动机对钢丝绳做功的功率为100W；C．滑轮组的机械效率为70%；D．建筑材料的质量为270kg【变式3-1】如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（）。A．拉力F大小为4N B．绳子自由端移动的速度为0.6m/sC．拉力F做功的功率为3W D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J【变式3-2】质量为60kg的工人站在水平地面上，利用如图滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将一质量为80kg的重物A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/kg）。对此工作过程及装置以下说法正确的是（）。A．动滑轮重为200N B．拉力F的功率为100WC．工人对绳的拉力做功1000J D．工人对地面的压力为100N考向04斜面机械效率方法技巧对于斜面，有W总=W有+W额=Gh+fs，故斜面的机械效率，在实际计算时可根据题中已知条件灵活选用公式。【例4】如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（）。A．木箱受到的重力做功的大小为800JB．拉力F对木箱做功的大小为300JC．木箱受到的合力做功的大小为125JD．木箱受到斜面的支持力做功的大小为200J【变式4-1】如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向_________；斜面的机械效率为_________。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用_____________的方法可以提高斜面的机械效率。【变式4-2】如图所示，斜面长，高。工人在6s内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是。此过程中工人做的有用功为______J，斜面的机械效率为_______。考向05杠杆机械效率方法技巧杠杆机械效率的计算对于杠杆，不计摩擦时，有W总=W有+W额=Gh+G杆h杆，其中，G杆为杆的重力，h杆为杠杆重心移动的距离。故杠杆的机械效率，在实际计算时可根据需要灵活选用简便的公式。【例5】如图所示，一根质地均匀的细木棒OC，OA=（1/4）OC，B为OC的中点。在C端用始终竖直向上的50N的拉力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.1m。提升该物体做的有用功是J,总功是J,木棒的机械效率为(不计摩擦)。【变式5-1】小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”时，将总重为的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆从水平位置开始逐渐上升，带动钩码上升的高度为，弹簧测力计的示数为，其移动的距离为（钩码重不变），则下列说法正确的是。A．此时杠杆的机械效率为；B．实验过程中测力计拉力的力臂长短不变；C．若将钩码移动到点，测力计的示数将增大；D．若增加钩码的重力，重复实验，则杠杆的机械效率不变【变式5-2】某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的D点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在占点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。回答下列问题：(1)杠杆机械效率的表达式为η=____________；(用已知或测量的物理量符号表示)(2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是：_______________________________________________；(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。考点二测量滑轮组的机械效率夯基·必备基础知识梳理一、测量滑轮组的机械效率【实验原理】【实验设计】(1)组装一个滑轮组，使用该滑轮组分别提起重力不同的物体，比较每次的机械效率；(2)换用较重的动滑轮，组装和(1)相同的滑轮组，使用该滑轮组分别提起和(1)相同的重物，比较和(1)提起相同重物时的机械效率。【实验器材】刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、长约2m的细绳、铁架台等。【实验过程】(1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G并填入表格；(2)按照图甲组装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置；(3)如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格中；(4)利用公式计算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格中；(5)改变钩码的数量，重复上面的实验（多次实验，消除偶然因素）；(6)换用较重的动滑轮组成滑轮组，重复(2)~(5)步，将实验数据记入表格。【实验数据】实验次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功总J机械效率η11.50.20.30.70.60.4271%230.20.61.20.60.7283%34.50.20.91.70.61.0288%41.50.20.30.90.60.5456%530.20.61.40.60.8471%64.50.20.91.90.61.1479%【数据分析】(1)由1、2、3三次实验可知，使用同一滑轮组，当提升重为1.5N的钩码时，它的机械效率是71%；当提升重为3N的钩码时，它的机械效率是83%；当提升重为4.5N的钩码时，它的机械效率是88%；可见，同一机械在不同做功过程中使用，其机械效率不同.同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高。(2)由1、4(2、5或3、6)两次实验可知，使用两个动滑轮重量不同的滑轮组提升相同的钩码升高相同高度，做的有用功相同，动滑轮较重的所做的额外功多，机械效率低。【数据结论】(1)使用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高；(2)使用不同的滑轮组提升同一物体时，升高相同的高度，动滑轮较重的(或动滑轮多的)滑轮组的机械效率较低。2.影响滑轮组机械效率的主要因素与改进措施影响因素分析改进措施（提高效率）被提升物体的重力同一滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力动滑轮的自重有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率改进滑轮结构，减轻滑轮自重滑轮组自身部件的摩擦机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦提升·必考题型归纳考向06测量滑轮组的机械效率方法技巧1．影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率；若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为。讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。2．提高滑轮组机械效率的方法(1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。(2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。(3)换用最简单的机械。【例6】以下方法不能提高滑轮组的机械效率的是（）。A.在滑轮的转动轴中加润滑油，以减小摩擦力B.减小动滑轮的自重C.尽量增大所提升物体的重力D.尽量使物体移动的距离增大【变式6-1】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η12100.83083.3%24101.530②3610①30*（1）实验中应竖直向上___________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，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越___________；（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；（5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是___________。A．增大绳重B．减轻动滑轮重C．加快物体提升的速度【变式6-2】用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。次数G物/NG动/NF/Nη/%16.00.32.290.926.01.036.01.92.969.046.03.23.458.8（1）每次实验绳端移动距离为______cm；（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为______N，第2次实验滑轮组的机械效率为______%。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越______；（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将_________；（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例______（选填“变大”“变小”或“不变”）。

专题14机械效率（讲义）（解析版）目录考情分析TOC\o"1-3"\h\u 2知识建构 2考点一机械效率 3夯基·必备基础知识梳理 3提升·必考题型归纳 4考向01有用功、额外功和总功 4考向02机械效率的概念与比较 6考向03滑轮组的机械效率 8考向04斜面机械效率 11考向05杠杆机械效率 12考点二测量滑轮组的机械效率 15夯基·必备基础知识梳理 15提升·必考题型归纳 16考向06测量滑轮组的机械效率 16

考情分析一、课标考点分析考点内容课标要求命题预测有用功、额外功和总功（1）知道机械效率；（2）了解提高机械效率的意义和途径；（3）测量某种简单机械的机械效率《机械效率》是《简单机械》中主要的内容，也是进一步认识简单机械的重要内容，通过对机械效率的理解加深对人类使用的工具发展历程。对机械效率的考查题型有：选择题、填空题、实验探究题和综合计算题等。主要命题点有：认识有用功、额外功和总功；机械效率的概念及影响机械效率的因素；机械效率的简单计算；常用简单机械的机械效率和测量滑轮组的机械效率等机械效率及其比较滑轮组的机械效率斜面的机械效率杠杆的机械效率测量滑轮组的机械效率二、考情分析《机械效率》是力学的重点内容，也是必考内容。对机械效率的相关考题在中考试卷中所占分值一般在2-7分之间，选择题和填空题分值一般在2-3分之间，实验题和综合计算题分值一般在4-7分之间。对本单元的考查，从出现概率看，主要有：机械效率的概念、影响机械效率的因素、机械效率的比较、滑轮组的机械效率及其相关计算、斜面的机械效率及其相关计算、测量滑轮组的机械效率等。知识建构考点一机械效率夯基·必备基础知识梳理一、有用功、额外功和总功1.有用功、额外功和总功(1)有用功：完成某项工作必须要做的功，叫做有用功，用W有表示。(2)额外功：不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，这部分功叫做额外功，用表示W额。额外功是对人们没有用但不得不做的功。(3)总功：有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为W总=W有+W额。(4)总功、有用功、额外功的单位都是焦(J)。2.三种简单机械的有用功、额外功和总功种类杠杆滑轮组斜面图示有用功W有=GhW有=GhW有=Gh额外功若不计摩擦：W额=G杆·h杆若不计绳重及摩擦：W额=G动hW额=fl总功W总=FsW总=FsW总=Fl三者关系W总=W有+W额二、机械效率1.使用机械时额外功不可避免使用机械做功时，额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此使用不同机械来对物体做功时，人们总是希望额外功越少越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示这一性能。2.机械效率定义物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示公式（机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示）物理意义机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大可变性机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同特点因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1注意机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关3.功、功率和机械效率的比较物理量意义定义符号公式单位说明功做功，即能量的转化力与物体在力的方向上移动距离的乘积WW=FsJ(1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。(2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系功率表示物体做功的快慢功与做功时间之比PW机械效率反映机械做功性能的好坏有用功与总功之比η无4.机械效率的计算机械效率的表达式为，三种简单机械的机械效率总结如下：装置图计算公式杠杆滑轮组竖直提升物体（1）已知拉力、物重及绳子段数时：（2）不计绳重及摩擦时：水平匀速拉动物体斜面（1）；（2）提升·必考题型归纳考向01有用功、额外功和总功【例1】如图甲所示，用水平拉力F1=20N拉着重为500N的物体在水平路面上匀速移动1m的距离，如图乙所示，用水平拉力F2=12.5N拉着同一物体在同一路面上也匀速移动1m的距离，求图乙中使用动滑轮时的：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。【答案】（1）20J；（2）25J；（3）80%。【解析】（1）由图甲：用水平拉力F1=20N拉着重为500N的物体在水平路面上匀速运动，可知物体在水平面上受到的摩擦力为对滑轮组分析，可知绳子的股数为，物体水平方向移动的距离为故有用功为（2）总功为（3）根据机械效率公式可得滑轮组的机械效率为答：（1）有用功为20J；（2）总功为25J；（3）机械效率为80%。【变式1-1】如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验，将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端，下列说法正确的是（）。A．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＝W乙额B．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＞W乙额C．若甲、乙斜面光滑，则拉力F甲＞F乙D．若甲、乙斜面光滑，则拉力所做的总功W甲总＜W乙总【答案】B。【解析】AB．因为两斜面的粗糙程度相同，甲斜面的倾斜程度较小，所以甲斜面的摩擦力较大，同时甲斜面长度较大，由公式W额=fs可知拉力做的额外功W甲额＞W乙额故A错误，B正确；CD．同一木块在高度相同的光滑斜面上运动，所以拉力做的功等于克服重力做的功，即Fs=Gh木块的重力和斜面的高度相同，所以拉力所做的总功相同，即W甲总=W乙总由于甲斜面长度较大，所以甲斜面上的拉力较小，即F甲＜F乙故CD错误。故选B。【变式1-2】用同一滑轮组分别将物体M和N匀速提升相同的高度。不计绳重与摩擦，若提升M的过程滑轮组的机械效率较大。则提升M的（）。A．额外功较小 B．和N的额外功相同C．有用功较小 D．总功较小【答案】B。【解析】AB．用同一滑轮组分别将物体Ｍ和N匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，则克服动滑轮自重做的功为额外功的来源，根据，两种情况下做的额外功相同，A不符合题意，B符合题意；CD．滑轮组的机械效率：因相同，提升M的过程滑轮组的机械效率较大，故提升M的过程中做的总功大；两种情况下做的额外功相同，故提升M的过程中做的有用功也较大，CD不符合题意。故答案为：B。考向02机械效率的概念与比较方法技巧功率和机械效率都是机械本身性能的重要参数，但它们是完全不同的物理量，表示机械完全不同的两个方面.功率表示做功快慢，机械效率表示有用功占总功的比值。当不计绳重和摩擦时，机械效率，即同一滑轮组，其机械效率η与G物和G动有关，G动一定时,G物越大，η越大；G物一定时，G动越大，η越小。【例2】关于功的原理和机械效率的说法正确的是（）。A．使用机械提升物体可以省功；B．提升同一物体，使用省力杠杆一定比用等臂杠杆的机械效率大；C．提升同一物体，使用动滑轮一定比用定滑轮的机械效率大；D．使用任何机械提升物体，机械效率都不可能达到100%【答案】D。【解析】A．根据功的原理，使用任何机械提升物体时，都不能省功，因为不可避免的会做额外功，故A错误；B．提升同一物体，使用省力杠杆不一定比用等臂杠杆的机械效率大，机械效率指的是有用功与总功之比，与是否省力无关，故B错误；C．提升同一物体，使用动滑轮不一定比用定滑轮的机械效率大，机械效率指的是有用功与总功之比，与是否省力无关，故C错误；D．使用任何一个机械提升物体时，不可避免的会做额外功，故D正确。故选D。【变式2-1】如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（）。A．甲方式可以省力；B．乙方式不能改变力的方向；C．甲、乙两种方式做的有用功相等；D．甲、乙两种方式的机械效率相等【答案】C。【答案】本题中有用功就是克服物体重力所做的功。对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和额外功之和，机械效率是有用功与总功的比值。A．由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误；B．乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误；C．由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由W有＝Gh可知，W甲有＝W乙有；故C正确；D．由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式做的额外功，有用功相同、总功不相同，根据η＝×100%可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故D错误。【变式2-2】关于功率、机械效率的说法正确的是（）。A．功率大的机器做功一定多 B．额外功占总功比值小的机器机械效率高C．做功多的机器机械效率一定高 D．功率大的机器做功时间一定短【答案】B。【解析】A．功率是指做功的快慢，功率大的机器做功并不一定多，故A错误；B．根据机械效率公式可知额外功占总功比值小的机器，有用功占比大，则其机械效率高，故B正确；C．功率大的机械、做功多的机械，额外功不一定小，机械效率不一定高，故C错误；D．功率大的机器说明做功快，但做功时间不一定短，故D错误。故选B。【变式2-3】甲乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中错误的是（）。A．若G1=G2，拉力做的有用功相同；B．若G1=G2，拉力做的总功不相同；C．若G1=G2，甲的机械效率大于乙的机械效率；D．用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变【答案】D。【解析】A．若G1=G2，将两个重力相同的物体提高相同的高度，据W=Gh知，拉力做的有用功相同，故A正确，不符合题意；B．由图示知，不计滑轮组摩擦，甲滑轮组提起一个动滑轮，乙滑轮组提起两个动滑轮，甲所做的额外功比乙所做的额外功小，G1=G2时，所做的有用功相同，所以拉力所做的总功不相同，故B正确，不符合题意；C．若G1=G2，则两个滑轮组所做的有用功相同，甲的额外功小于乙的额外功，甲的总功小于乙的总功，据知，甲的机械效率大于乙的机械效率，故C正确，不符合题意；D．用相同的滑轮组提起不同的重物，物重起重，机械效率越高，故D错误，符合题意。故选D。考向03滑轮组的机械效率方法技巧计算滑轮组机械效率的方法有三种：（1）分别求出W有、W总，运用公式计算；（2）已知绕绳方式，运用（或）计算；（3）对不计绳重及摩擦的竖直方向的滑轮组，运用公式直接计算。【例3】在建筑工地，用如图所示的滑轮组把建筑材料运送到高处。当电动机用1000N的力拉钢丝绳，使建筑材料在10s内匀速上升1m的过程中，额外功为300J，g取10N/kg。则下列说法中正确的是（）。A．动滑轮重为300N；B．电动机对钢丝绳做功的功率为100W；C．滑轮组的机械效率为70%；D．建筑材料的质量为270kg【答案】D。【解析】A．由图知，n=3，额外功为300J，若忽略绳重和摩擦，动滑轮的重力但题目中缺少条件“忽略绳重和摩擦”，则动滑轮的重力不等于300N，故A错误；B．绳子自由端移动的距离s=3h=3×1m=3m电动机对钢丝绳做功W总=Fs=1000N×3m=3000J电动机对钢丝绳做功的功率为C．滑轮组的机械效率为D．建筑材料的重力建筑材料的质量为故D正确。故选D。【变式3-1】如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（）。A．拉力F大小为4N B．绳子自由端移动的速度为0.6m/sC．拉力F做功的功率为3W D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J【答案】A。【解析】B．动滑轮上有三段绳子，则n=3，5s内绳子自由端移动的距离s绳=ns物=3×100×10-2m=3m绳子自由端移动的速度故B正确，不符合题意；AC．物体克服摩擦力做的有用功W有=fs物=12N×100×10-2m=12J拉力做的总功拉力F大小拉力F做功的功率故A错误，符合题意；C正确，不符合题意。D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功W额=W总-W有=15J-12J=3J故D正确，不符合题意。故选A。【变式3-2】质量为60kg的工人站在水平地面上，利用如图滑轮组竖直向下拉动绳子自由端，将一质量为80kg的重物A以0.2m/s的速度匀速上升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（g取10N/kg）。对此工作过程及装置以下说法正确的是（）。A．动滑轮重为200N B．拉力F的功率为100WC．工人对绳的拉力做功1000J D．工人对地面的压力为100N【答案】ACD。【解析】A．由图中滑轮组的结构知道n=2，物体A的质量m=80kg，则A的重力GA=mg=80kg×10N/kg=800N不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率解得G动=200N，故A正确；C．工人对绳子的拉力为则工人对绳的拉力做的功为W=Fs=F×2h=500N×2×1m=1000J，故C正确；B．已知物体A移动的速度vA=0.2m/s，则工人拉绳子的速度v人=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s则拉力F的功率为，故B错误；D．工人对绳子的拉力和绳子对人的拉力是一对相互作用力，则绳子对人的拉力为F人=F=500N工人的质量m人=600kg工人的重力为G人=m人g=600kg×10N/kg=600N则地面对人的支持力为F支=G人-F人=600N-500N=100N则人对地面的压力为F压=F支=100N故D正确。故选ACD。考向04斜面机械效率方法技巧对于斜面，有W总=W有+W额=Gh+fs，故斜面的机械效率，在实际计算时可根据题中已知条件灵活选用公式。【例4】如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（）。A．木箱受到的重力做功的大小为800J B．拉力F对木箱做功的大小为300JC．木箱受到的合力做功的大小为125JD．木箱受到斜面的支持力做功的大小为200J【答案】B。【解析】A．由题意知，木箱的重力G=200N，斜面高h=1m，则克服重力做功W有用=Gh=200N×1m=200J，故A错误；B．拉力F做的功W总=Fs=75N×4m=300J，故B正确；C．木箱沿斜面匀速缓慢运动，处于平衡状态，则木箱所受合力为零，由W=Fs可知，合力做功大小为0J，故C错误；D．木箱移动方向与支持力方向垂直，木块没有在支持力的方向上通过一定的距离，所以斜面的支持力做功为0J，故B错误。故选B。【变式4-1】如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向_____；斜面的机械效率为_____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用_____的方法可以提高斜面的机械效率。【答案】①下；②80%；③减小木板粗糙程度。【解析】[1]货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。[2]如图所示，斜面的长度为l，其高度斜面的机械效率[3]斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。【变式4-2】如图所示，斜面长，高。工人在6s内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是。此过程中工人做的有用功为______J，斜面的机械效率为_______。【答案】360；80。【解析】(1)工人利用斜面提升重物，所做的有用功W有用=Gh=600N0.6m=360J即此过程中工人做的有用功为360J。(2)斜面的机械效率η===80即斜面的机械效率为80。考向05杠杆机械效率方法技巧杠杆机械效率的计算对于杠杆，不计摩擦时，有W总=W有+W额=Gh+G杆h杆，其中，G杆为杆的重力，h杆为杠杆重心移动的距离。故杠杆的机械效率，在实际计算时可根据需要灵活选用简便的公式。【例5】如图所示，一根质地均匀的细木棒OC，OA=（1/4）OC，B为OC的中点。在C端用始终竖直向上的50N的拉力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.1m。提升该物体做的有用功是J,总功是J,木棒的机械效率为(不计摩擦)。【答案】18；20；90%。【解析】提升该物体做的有用功由题意可知,OA=（1/4）OC，由比例关系可知，拉力端(C端)上升的高度s=4h=4×0.1m=0.4m,提升该物体做的总功木棒的机械效率。答案为：18；20；90%。【变式5-1】小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”时，将总重为的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆从水平位置开始逐渐上升，带动钩码上升的高度为，弹簧测力计的示数为，其移动的距离为（钩码重不变），则下列说法正确的是。A．此时杠杆的机械效率为；B．实验过程中测力计拉力的力臂长短不变；C．若将钩码移动到点，测力计的示数将增大；D．若增加钩码的重力，重复实验，则杠杆的机械效率不变【答案】C。【解析】．根据题意可知，，，，则杠杆的机械效率：；故错误；．根据图示可知，杠杆在水平位置时，拉力与垂直，则此时的力臂最长，当竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，拉力不再与垂直，则力臂会减小，故错误；．钩码的重力不变，将钩码移动到点时，根据图示和题意可知，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由可知，动力将增大，即测力计的示数将增大，故正确；．若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，则有用功增大，额外功不变，根据，则杠杆的机械效率将变大，故错误。故选：。【变式5-2】某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的D点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在占点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。回答下列问题：(1)杠杆机械效率的表达式为η=____________；(用已知或测量的物理量符号表示)(2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:___________；(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】；杠杆的自重；变大。【解析】（1）有用功为W有=Gh1，总功W总=Fh2，则机械效率的表达式η=×100%=×100%．（2）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力．（3）钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得G•OA=F•OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得G•OC=F•OB，经对比发现，由OA到OC力臂变大，所以拉力F也变大，杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大。考点二测量滑轮组的机械效率夯基·必备基础知识梳理一、测量滑轮组的机械效率【实验原理】【实验设计】(1)组装一个滑轮组，使用该滑轮组分别提起重力不同的物体，比较每次的机械效率；(2)换用较重的动滑轮，组装和(1)相同的滑轮组，使用该滑轮组分别提起和(1)相同的重物，比较和(1)提起相同重物时的机械效率。【实验器材】刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、长约2m的细绳、铁架台等。【实验过程】(1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G并填入表格；(2)按照图甲组装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置；(3)如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格中；(4)利用公式计算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格中；(5)改变钩码的数量，重复上面的实验（多次实验，消除偶然因素）；(6)换用较重的动滑轮组成滑轮组，重复(2)~(5)步，将实验数据记入表格。【实验数据】实验次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功总J机械效率η11.50.20.30.70.60.4271%230.20.61.20.60.7283%34.50.20.91.70.61.0288%41.50.20.30.90.60.5456%530.20.61.40.60.8471%64.50.20.91.90.61.1479%【数据分析】(1)由1、2、3三次实验可知，使用同一滑轮组，当提升重为1.5N的钩码时，它的机械效率是71%；当提升重为3N的钩码时，它的机械效率是83%；当提升重为4.5N的钩码时，它的机械效率是88%；可见，同一机械在不同做功过程中使用，其机械效率不同.同一滑轮组，提升的物体越重，其机械效率越高。(2)由1、4(2、5或3、6)两次实验可知，使用两个动滑轮重量不同的滑轮组提升相同的钩码升高相同高度，做的有用功相同，动滑轮较重的所做的额外功多，机械效率低。【数据结论】(1)使用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高；(2)使用不同的滑轮组提升同一物体时，升高相同的高度，动滑轮较重的(或动滑轮多的)滑轮组的机械效率较低。2.影响滑轮组机械效率的主要因素与改进措施影响因素分析改进措施（提高效率）被提升物体的重力同一滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力动滑轮的自重有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率改进滑轮结构，减轻滑轮自重滑轮组自身部件的摩擦机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦提升·必考题型归纳考向06测量滑轮组的机械效率方法技巧1．影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率；若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为。讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。2．提高滑轮组机械效率的方法(1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。(2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。(3)换用最简单的机械。【例6】以下方法不能提高滑轮组的机械效率的是（）。A.在滑轮的转动轴中加润滑油，以减小摩擦力B.减小动滑轮的自重C.尽量增大所提升物体的重力D.尽量使物体移动的距离增大【答案】D。【解析】机械效率为有用功与总功的比，增加有用功或减少额外功可以提高效率。A.

在滑轮的转动轴中加润滑油，以减小摩擦力，可以减小克服摩擦力做的额外功，能提高