12.3機械效率（解析版）

言遨考點直小

必逸柒的臺航+變式制株

考點1有用功和額外功

（1）有用功：利用機械做功的時候，對人們有用的功就叫做有用功。

（2）額外功：并非我們需要但又不得不做的功叫做額外功。

（3）總功：有用功與額外功的和叫總功。

（4）總功的計算：W星Fs；有用+W額外

（5）有用功的計算方法:WWffl=Gh；W有用二W總W叱

<6）額外功的計算方法：W幡產(chǎn)G'h,W.外=1原5；—；/仃川

【典例1】（2019?信陽模擬）甲同學用水桶從井里提水，乙同學用繩把掉在井中的桶撈上

來，水桶里帶了一些水，關于兩同學做有用功、額外功的說法正確的是（）

A.甲提水桶做的功都是有用功

B.乙提水桶做的功都是有用功

C.甲提水桶對桶做的功是額外功

D.乙提水桶對楠做的功是額外功

【答案】Co

【分析】從兩個同學做功的目的出發(fā)，分析哪個功才是需要的有用功。

【解答】解：甲同學的FI的是提水，所以對水做的功是有用功。但是對桶又不得不做功，

則對桶做的是額外功。

乙同學的目的是提桶，所以對桶做的功是有用功。但是對水又不得不做功，則對水做的

是額外功。

故選：Co

【典例2】（2020春?廣饒縣期末）當你用桶從井中提水的時候，你對桶所做的功額外

功如果桶掉進井里，從井里撈桶的時候，桶里帶著一些水，這時你對桶做的功是」

用功。（填“總功”、“有用功”或“額外功”）。

【答案】額外功；有用功。

【分析】使用機械時，人們?yōu)橥瓿赡稠椙獎毡仨氉龅墓杏杏霉Γ簩ν瓿汕獎諞]有用，

但不得不做的功叫額外功。

【解答】解：用水桶從井中提水的時候，目的是提水，所以對水做的是有用功，同時還

要將水桶提起來，所以對桶做的是額外功；

從井中提水桶的過程中，目的是撈桶，所以對桶做佗是有用功，同時，還要將桶中的部

分水提起來，所以對水做的是額外功。

故答案為：額外功；有用功“

【變式訓練1】（2019秋?南丹縣期中）分別用杠桿、斜面和滑輪組將同一物體舉升相同高

度，做的有用功（）

A.杠桿最多B.斜面最多C.滑輪組最多D.一樣多

【答案】D。

【分析】物體的重力相等，升高的高度相等，根據(jù)公式W=Gh可求有用功的大小。

【解答】解：用杠桿、斜面和滑輪組將何一物體舉到相向的高度，根據(jù)公式W^=Gh可

知，做的有用功相等。

故選：D。

【變式訓練2】（2019?安陽模擬）利用機械做功時，對人們有用的功叫有用功。不需要但

又不得得做的功叫額外功,兩者之和叫總功。

【答案】有用功；額外功；總功。

【分析】使用機械時，①人們?yōu)橥瓿赡稠椚蝿毡仨氉龅牧杏杏霉?；②對完成任務沒有用，

但不得不做的功叫額外功；③有用功與額外功之和叫總功。

【解答】解：利用機械做功時，對人們有用的功叫有用功。不需要但又不得不做的功叫額外

功，兩者之和叫總功。

故答案為：有用功；額外功；總功。

考點2機械效率的概念

（1）概念：有用功跟總場的比值叫做機械效率，通常用百分數(shù)表示。

（2）計算公式:用We表示總功,用此包用表示有用功,用n表示機械效率,貝I」："件xlOO%.

由于額外功不可避免，有用功只是總功的一部分，因而機械效率總小于1。

（3）提高機械效率的主要辦法：

①在有用功?定時，盡量減少額外功,采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦的措

施；

②在額外功一定時，增大直用力b在機械能夠承受的范圍內盡可能增加每次提起重物的重力，

充分發(fā)揮機械的作用。

【典例3】（2021春?南召縣期末）下列關于功、功率和機械效率的說法中。正確的是（）

A.做功越慢的機械，功率一定越小

B.越省力的機械，其機械效率一定越高

C.做有用功越多的機械，其機械效率越高

D.功率不同的機器，做的功一定不相等

【答案】Ao

【分析】（1）功率是描述物體做功快慢的物理量，它等于?單位時間內所做的功，比率大

則做功快；

（2）機械效率反映了機械的性能優(yōu)劣，是有用功與總功的比值；

（3）機械效率與做功功率和機械的省力情況無關。

【解答】解：A、功率反映做功的快慢，功率大則做功快，功率小說明做功慢。故A正

確；

B、機械效率是有用功與總功的比值，與機械的省力情況無關。故B錯誤；

C、機械效率是指有用功與總功的比值，有用功較多，總功不確定，機械效率不能確定。

故C錯誤；

D、功率不同的機械，做的功有可能相等。如功率為5000W的機械60s做的功與功率為

1000W的機械300s做的功相同。故D錯誤。

故選：Ao

【典例4】（2020秋?寶應縣月考）在實際生產(chǎn)勞動中使用機械時，總要做一些額外功，原

因是任何機械本身都有重力，并且機械零件與零件之間在發(fā)生相對運動時還存在著

摩擦，所以任何機械的機械效率總小于100%］選填“大于”或“小于”）。

【答案】重力、摩擦、小于。

【分析】此題考查對機械效率總小于1的理解。

【解答】解：機械做功就要做額外功，額外功主要包括機械自身的重力和零件的摩擦，

機械效率總小于1。

故答案為：重力、摩擦、小于。

【變式訓練1】（2021春?南江縣期末）起重機的機械效率、功率與其對外做功多少的關系

正確的是（）

A.做功越快的機器，功率一定越大

B.做功越多，機械效率一定越高

C.功率越大的機器做功一定越多

D.機械效率越高，做功一定越快

【答案】Ao

【分析】根據(jù)功、功率、機械效率的關系分析工功率是單位時間內做的功的多少，是表

示做功快慢的物理量；機械效率是有用功H總功的比值.

【解答】解：A、功率是表示做功快慢的物理量，做功越快，機器的功率就越大。故A

正確；

B、機械效率是有用功與總功的比值，機械效率高低W做功多少無關。故B錯誤；

C、機器的功率大，說明做功快，但不能說明做功多,故C錯誤；

D、機械效率越大，說明有用功與總功的比值大，做功不一定快，功率不一定大。故D

錯誤。

故選：Ao

【變式訓練2】（2019?宿松縣模擬）有用功和額外功的總和叫做總功。有用功跟總功的

比值叫機械效率，機械效率總是小丁（填械、于”“等于”或“大于”）1。

【答案】有用功；額外功；有用功；總功；小于。

【分析】使用機械時，人們?yōu)橥瓿赡骋蝗蝿账仨氉龅墓杏杏霉Γ粚ν瓿扇蝿諞]有用，

但又不得不做的功叫額外功；杓用功與額外功之和HL總功。有用功與總功的比值叫機械

效率。

【解答】解：

（1）有用功和額外功的總和叫總功，有用功與總功的比值叫機械效率；

〃=%四x|0）%

（2）使用機械時，不可避免地要做額外功，所以總功一定大于有用功，由外可

知，機械效率一定小于lo

故答案為：有用功；額外功；有用功；總功；小于。

考點3機械效率的計算和大小比較

機械效率表達式為〃=架、10。％,對于三種簡單機械的機械效率的計算總結如下：

滑輪或滑輪組

杠桿斜面

提升重物水平勻域

前的回建①。=型?也

也=必=也

nJ有_GhW總FsnFW總FL

W總FS工計繩重及摩擦W忌Fs繩nF

②

其中摩為物體與水平面的原擦力；為拉Gh+FsL

其中G為提升至物的重Gh_GFF

Gh十G動hG+G動其中G為物至；h為斜

力；h為蠶物升高的高力；s物為物體移動的距離；S繩為繩子自

其中G為物至；G動為動滑輪的重力；面高度；1為斜面長

度；F為動力；s為動力由蹦動的距離；n為承擔摩擦力腌子

h為物上升的高度；s為繩自由端移度；F為拉力；F摩為摩

作用點移動的距離的段數(shù)

動的距離；n為承擔物室的繩子的段數(shù)擦力

機械效率的大小比較：

（1）機械效率由有用功和總功兩個因素共同決定,不能理解成：”有用功多，機械效率高”

或“總功大，機械效率低”。

（2）當總功一定時,機械做的有用功越多（或額外功越少），機械效率就越高;

（3）當有用功一定時,機械所做的總功越少（或額外功越少），機械效率就越高:

（4）當額外功一定時,機械所做的總功越多（或有用功越多）,有用功在總功中所占的比

例就越大，機械效率就敝高。

【典例5】（2021?泉州模擬）如圖，用甲、乙兩種裝置將重均為10N的物體勻速提升相同

高度?；喼鼐鶠?N,不計繩重及摩擦，所用的拉力分別是Fi和F2,機械效率分別是

r|i和巾，則（）

A.Fj>F2r）i>r|2B.FI<F2ni<r|2

C.Fi>F2r|i<^r|2D.Fi<F2T|I>T]2

【答案】Ao

【分析】（1）定滑輪使用時，滑輪的位置固定不變，不省力也不費力，動滑輪使用時，

滑輪隨重物一起移動，能省一半力；

（2）兩種裝置將物體勻速提升相同高度，說明有用功相同，不計繩重和摩擦，使用定滑

輪時沒有額外功，而使用動滑輪有額外功，總功等于有用功與額外功之和，據(jù)此判斷拉

有用

力所做的功的大?。桓鶕?jù)n=wX100%分析兩裝置的機械效率。

心

【解答】解：在甲圖中，使用時滑輪的位置固定不變，為定滑輪，不省力也不費力，故

F]=G=10N,

在乙圖中，使用時滑輪隨重物一起移動，為動滑輪，能省一半力，故F2=^X（I0N-F1N）

2

=5.5N,所以FI>F2；

將物體勻速提升相同腐度，根據(jù)W=Fs可知，有用功相同，不計繩重和摩擦，所以使用

定滑輪時沒有額外功，而使用動滑輪時，要對動滑輪本身做額外功，故拉力所做的功Wi

<W2；

有用

根據(jù)n=wX100%可知,機械效率中>3。

心

故選：Ao

【典例6】（2021春?臨潼區(qū)期末）如圖所示，用力F將重力為10N的物體勻速向上提升2m,

動滑輪重2N（不計繩重摩擦），下列說法正確的是（）

A.繩子末端移動的距離為Im

B.拉力大小為5N

C.滑輪組的機械效率為90%

D.物體克服重力所做的功為20J

【答案】Do

【分析】(I)由圖可知，n=2,繩子末端移動的距離s=2h；

(2)不計繩重、摩擦，拉力F=g(G+G.G；

(3)利用W=Fs求拉力做的總功，利用W=Gh求所做的有用功，即物體克服重力所做

的功；該滑輪組的機械效率等于有用功與總功之比。

【解答】解：

A、由圖可知，n=2,繩子末端移動的距離：s=2h=2X2m=4m,故A錯誤；

B、不計繩重、摩擦，拉力F=」(G+G勸)=Ax(10N+2N)=6N,故B錯誤；

22

CD、拉力做的總功：W,6=Fs=6NX4m=24J,

所做的有用功，即物體克服重力所做的功：

Wnm=Gh=10NX2m=20J,

該滑輪組的機械效率：

1()()%=_20Jx|()0%^83.3%,故C錯誤、D正確。

W總21T

故選：D。

【典例7】(2021?潮陽區(qū)一模)用圖甲、乙兩種方式勻速將重為100N的物體提升相同的高

度，已知滑輪重20N,繩重和摩擦力不計。則手的拉力：F,u大于F”拉力F對重

物做的功W川等于W/,機械效率：“中大于"(選填大于、小于或等于)，

乙

【答案】大于；等于；大于。

【分析】（I）動滑輪和定滑輪的使用特點：使用定滑輪不能省力，但能改變動力的方向；

使用動滑輪不能改變動力的方向，但能省力。

（2）利用滑輪來提起重物時，所做的有用功就是克服物體自身重力所做的功；不計繩重

和摩擦，克服動滑輪的重做的功就是額外功，使用定滑輪的機械效率就是100%。

【解答】解：繩重和摩擦力不計，由定滑輪的使用特點可知：F甲=G；

由動滑輪的使用特點可知：F乙=」（G功+G）；

2

一般情況下，動滑輪重小于物重，因此F甲〉F乙。

如圖所示，用定滑輪和動滑輪分別將質量相同的甲、乙兩物體勻速提升相同的高度，不

計繩重與摩擦，則所做的有用功一樣大，即拉力F對重物做的功W甲=\丫乙,

乙圖，要克服動滑輪的重力做額外功，所以使用動滑輪做的總功多，由W曳有可知，動

W總

滑輪的機械效率低，即小乙。

故答案為：大于；等于；大于。

【典例8】（2020秋?淮安期中）某人用100N的力，沿豎直方向將杠桿動力臂的端點壓下

2m,杠桿的另一端把32ON的重物舉高0.5m,則他做的有用功是^J,杠桿的機械

效率是80%.

【答案】160；80%。

【分析】克服重物重力做的功為有用功，根據(jù)W=Gh求出其大??；動力做的功為總功，

W有

根據(jù)W=Fs求出其大??；利用n=77里義100%求出杠桿的機械效率。

W總

【解答】解：做的有用功：

Wff=Gh=320NX0.5m=160J,

動力做的總功：

Wa=Fs=IOONX2in=2OOJ,

杠桿的機械效率：

n=^-xioo%=l^Lxioo%=8o%c

W總200.T

故答案為：160；80%。

【典例9】（2021?金壇區(qū)二模）如圖所示每個滑輪重60N,用此滑輪組勻速提升重480N的

貨物，使貨物以0.3m*的速度勻速上升，拉力的功率是I80W。求：

（I）提升物體10秒，拉力F做功；

（2）拉力F；

（3）滑輪組的機械效率不

【分析】（1）利用P=乂求拉力做的功；

t

（2）由圖可知n=3,繩子自由端移動的速度v=nv初，利用P=_^=E￡=Fv求拉力；

tt

（3）利用亙=生=型=且求滑輪組的機械效率。

W總FsFnhnF

【解答】解：（1）因為P=此，所以拉力做的功：W=Pt=180WX10s=1800J；

t

（2）由圖可知n=3,繩子自由端移動的速度v=nv物=3X0,3m/s=0.9m/s,

因為P=W=上且=Fv,所以拉力：F=E=.W-=200N；

ttv0.9m/s

（3）滑輪組的機械效率：1]=?亙=史=巫=士-=—=80%。

W總FsFnhnF3*200N

答：（1）提升物體10秒，拉力F做功為1800J：

（2）拉力F為200N：

（3）滑輪組的機械效率n為80%。

【變式訓練I】2019秋?寧強縣期中）額外功為20J,總功為100J,則機械效率等于（）

A.80%B.90%C.78%D.無法確定

【答案】Ao

W有用

（分析]已知額外功和總功大小，根據(jù)w有用=w總-W欲外求出有用功，根據(jù)n=X

匕

W心

100%求出機械效率。

【解答】解：因額外功為20J,總功為100J,

有用功：W有川=W總-W■外=100J-20J=80J,

則機械效率等于：

理曳X]oo%=&LxiOO%=8O%,只有A正確。

w總100.T

故選：Ao

【變式訓練2】（2021?濰坊二模）為提升重物，某同學用同樣的器材分別組裝成甲、乙兩

滑輪組，如圖所示，忽略繩重及摩擦，下列對兩滑輪組的比較正確的是（）

A.使用甲滑輪組更省力,乙滑輪組的效率更高

B.使用甲滑輪組更省力,甲滑輪組的效率更高

C.使用乙滑輪組更省力,乙滑輪組的效率更高

D.使用乙滑輪組更省力,兩滑輪組的效率一樣高

【答案】D。

【分析】由滑輪組的結構知道承擔物重的繩子股數(shù)m則繩子自由端移動的距離s=nh；

把相同的重物勻速提升，不濘繩重及摩擦，若有n段繩子在拉重物，則F=2（G物+G.G，

n

再根據(jù)有用功在總功中所占的比值求出機械效率

【解答】解：由題知，動滑輪重相同，提升的物體重也相同，

不計繩重及摩擦，拉力F=_l（G沏+G動），

n

由圖知，n甲=2,則繩端的拉力Fi為：

Fi=_l（G^+G動），s甲=2h甲；甲滑輪組機械效率:

2

W有甲_Gh甲Gh甲_________G

"W總甲F】s甲￡（G+G動）X2h甲G+G動

乙滑輪組由3股繩子承擔重物，拉力F2為：

F2=A（G樹+G動），s乙=3h乙；乙滑輪組的機械效率：

3

W乙有Gh乙________2^5________G

’W乙總F2sziA（G+G）x3h6G+G幼

所以FI>F2,n甲=n乙。

綜上所述，ABC錯誤；D正確。

故選：D。

【變式訓練3】（2021?鄂州）小斌用如圖所示滑輪組把重300N的貨物勻速提升1m,若不

計繩重和摩擦，所用佗拉力是200N。則下列說法正確的是（）

A.繩子自由端移動的電離為3m

B.動滑輪的質量為50N

C.滑輪組此時的機械效率是75%

D.利用該滑輪組既可以省力還可以省功

【答案】Co

【分析】（1）由圖可知滑輪組承擔物重繩子的有效股數(shù)，根據(jù)s=nh求出繩子自由端移

動的距離；

（2）若不計繩重和摩擦，根據(jù)卜=工（G+G動）求出動滑輪的重力，利用G=mg求出動

n

滑輪的質量；

（3）根據(jù)n=?亙xioo%=@x1oo%=.Gh-x100%=A.x100%求出滑輪組此時

w總FsFXnhnF

的機械效率；

（4）功的原理：使用任何機械都不省功。

【解答】解：

A.滑輪組承擔物重繩子的有效股數(shù)n=2,則繩了?自由端移動的距離s=nh=2Xlm=2m,

故A錯誤：

B.若不計繩重和摩擦：由F=工（G+G動）可得，動滑輪的重力G4=nF?G=2X200N

n

-300N=100N,由6=0^可得，動滑輪的質量m=g=」°乎L=1Okg,故B錯誤；

glON/kg

c.滑輪組此時的機械效率n=E^~xioo%=?.x100%^.Gh_xioo%=Ax100%

W總FsFXnhnF

=-300NX1OO%=75%,故C正確：

2X200N

D.由功的原理可知，使用任何機械都不省功，利用該滑輪組可以省力，但不能省功，故

D錯誤。

故詵：Co

【變式訓練4】（2021?廣西）如圖是利用滑輪組幫助汽車脫困的情景。勻速拉動車的過

程中，車相對樹木是運動（選填“靜止”或“運動”）的，動滑輪上有2段繩

子承擔對車的拉力，若對車的拉力為2400N,F為1500N,則該滑輪組的機械效率是

80%O

【答案】運動；2；80%o

【分析】（1）如果物體相對于參照物的位置不變，物體是靜止的；如果物體相對于參照

物的位置不斷變化，貝!物體是運動的。

（2）由圖得出，水平使用動滑輪時，從動滑輪上引H的有效股數(shù)n,拉力端移動距離等

W有用

于汽車移動距離的n倍，若對?車的拉力為F拉,拉力為F,則該滑輪組的機械效率1]=]普

V2a、

_「拉$車_F拉s車_F拉

FsFX2s車2F

【解答】解:

（1）勻速拉動車的過程中，車相對樹木，汽車位置不斷變化，是運動的。

（2）由圖得出，從動滑輪上引出的有效股數(shù)n=2,拉力端移動距離s=2s車,

若對車的拉力為F投，拉力為F,

該滑輪組的機械效率：

W有用_F拉s車_F拉s車_F拉—2400N

X100%=80%o

W總FsFX2s車2X150CN

故答案為：運動；2；80%0

【變式訓練5】（2021?蘇州模擬）如圖所示,工人師傅利用斜面把重物搬運到汽車上，汽

車車廂底板高度h=lm,斜面長度s=4m,現(xiàn)用力F沿著斜面把重力G=2400N的重物

勻速拉到車上，拉力F=800N。

（1）工人做的有用功；

（2）斜面的機械效率:

（3）物體在斜面上勻速運動時受到的摩擦力。

【分析】（1）根據(jù)W=Gh求出有用功；

（2）根據(jù)功的計算公式W=Fs可求出拉力做的功，即總功，然后根據(jù)機械效率的計算

公式可求出斜面的效率T]“

（3）根據(jù)總功與有用功的差得出額外功，再根據(jù)W^nfs,變形后可求摩擦力f。

【解答】解：（1）工人做的有用功：

Wfl=Gh=2400Xlm=2400J；

(2)所做總功為:

W總=Fs=800NX4m=3200J,

斜面的機械效率為：

n=-^-X100%=2煦豆乂100%=75%；

W總3200.T

(3)此過程的額外功為：

WJft=W總-W有=3200J-2400J=800J,

由W^=fs可得，摩擦力為：

f=2^_h*°°J_=200N。

s4m

答：（1）工人做的有用功為2400J；

（2）斜面的機械效率為75%；

（3）物體在斜面上勻速運動時受到的摩擦力為200N。

考點4機械效率的應用及改變方法

（1）有用功是由使用機械的目的所決定的,當用斜面提升物體時，克服物體重力做的功就

是有用功,W尸Gh；

（2）額外功是克服相互接觸物體間的摩擦阻力所做的功，對于斜面而言，W^fs；

（3）總功是指動力對所做的功，一般情況下使用斜面時，動力做功W0二Fs；

（4）由功的原理：”動力對機械所做的功等于機械克服阻力所做的功”，而機械克服阻力

所做的功就包含了有用功和額外功，即：

（5）機械效率是?有用功與點、功的比值，只能小王，（理想狀態(tài)下可■能等干1），并H無單械

斜面的機械效率更在同一斜面上，由于傾斜程度相同，即也；

W總Fss

一定，故在同一斜面上拉同一物體（粗糙程度相同）時，在斜面上所移動的距離（或物體被

提升的高度）不同時，機械效率是相同的；

（6）斜面的機械效率與斜面的傾斜程度、斜面的粗糙程既有關,斜面粗糙程度相同時,斜

面的傾斜程度越大,機械效率越島.:斜面的傾斜程度一定時,斜面越粗糙,機械效率越低。

提高機械效率的主要辦法：

①有用功一定時，盡量減少額處功，采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦的措施;

②額外功?定時，增大有用功,在機械能夠承受的范圍內盡可能增加每次提起重物的重力，

充分發(fā)揮機械的作用。

【典例10】（2021春?延慶區(qū)期末）對同一滑輪組，下列各措施中不能提高機械效率的是

（）

A.增加提升重物的重力

B.改用質量小的動滑輪

C.減少提升高度，減少做功

D.在輪軸處加潤滑油，減小摩擦

【答案】Co

【分析】（I）滑輪組的機械效率是指有用功和總功的比值，比值越大，機械效率越高。

（2）要提高滑輪組的機械效率可以在有用功一定時，減少額外功；額外功一定時，增大

有用功。

【解答】解：

A、增加提升重物的重力，做的有用功增大，額外功不變，總功也變大，有用功和總功的

比值變大，即滑輪組的機械效率升高，故A不符合題意；

BD、改用質量小的動滑輪、在輪軸處加潤滑油，減小摩擦，能在有用功不變的情況下，

減小了額外功，有用功和總功的比值變大，即滑輪組的機械效率升高，故BD不符合題

意；

c、減少提升物體的高度，根據(jù)公式|]=：亙=型=生=工-可知，滑輪組的機械效

w總FsFnhnF

率不變，故C錯誤。

故選：Co

【典例11】（2021春?單縣期末）起重機將重6000N的建材勻速提升了3m,電動機做的功

是3.6義1（）為，則起重機的效率是50%:若只增加被提建材的重力，則起重機的效率

變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

【答案】50%；變大。

【分析】已知物重和提升高度，可以得到電動機克服物體重力做的功；已知電動機克服

重力做的功和實際做的功，兩者之比就是起重機的機械效率.

【解答】解：

4

電動機克服物重做的功：W（｛m=Gh=6000NX3m=1.8X10J：

起重機的機械效率：T]=；?用xIQO%=1.8X10^jx100%=50%.

W總3.6X1041

w有用w有用

若只增加被提建材的重力，則有用功變大，額外功不變，根據(jù)2一=

W總W有用+W額

1"^一“J知，機械效率會變大。

有用

故答案為：50%；變大。

【變式訓練1】（2021?東臺市二模）小明用動滑輪豎直向上提升重物，下列措施能提高動

滑輪機械效率的是（）

A.減小動滑輪的重力B.增大重物上升的高度

C.減小物體的重力D.增大重物上升的速度

【答案】Ao

【分析】（1）提高動滑輪機械效率的方法：

一是減小動滑輪的重力、加潤滑油減小摩擦，這些方法可以減少額外功，從而提高機械

效率；

二是增加提升物體的重力，在額外功不變的情況下，增大有用功，從而提高機械效率。

（2）動滑輪的機械效翌耳=*=生=一生一=&，說明機械效率的高低與物體被提

W總FsFX2h2F

升的高度及上升速度無關。

【解答】解：

A、減小動滑輪的重力.在其他條件不變時，需要做的額外功減少,有用功不變,能提高

動滑輪的機械效率，故A符合題意；

BD、動滑輪的機械效率n=*=ql=_5k_=f_,說明機械效率的高低與物體被提

W總FsFX2h2F

升的高度及上升速度無關，故BD不符合題意；

C、減小重物的重力，在其他條件不變時，所做的有用功會減少，額外功不變，這樣有用

功在總功中所占的比例就會降低，即動滑輪的機械效率降低，故C不符合題意。

故選：Ao

【變式訓練2】（2021春?永吉縣期末）如圖所示的修枝剪刀屬于省力杠桿（選填“省

力”“費力”或“等臂”），若在軸上加潤滑油，則可以提高（選填“提高”或“降

低”）杠桿的機械效率。

A

【答案】省力；提高。

【分析】（1）杠桿的分類：①省力杠桿，動力博大于阻力腎；②費力杠桿，動力慢小

于阻力臂；③等臂杠桿，動力臂等于阻力臂；

結合圖片和生活經(jīng)驗，先判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關系，再判斷

它是屬于哪種類型的杠桿：

（2）加潤滑油可以減小摩擦，從而減小額外功，在有用功不變時，減小了總功，結合機

械效率的公式分析。

【解答】解：讀圖可知，手握修枝剪刀把手的末端，可以輕松地剪斷樹枝：這時修枝剪

刀的動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿；

使用該剪刀時，若在軸上加潤滑油，減小了摩擦力，在有用功不變的情況下，減小了額

外功、減小了總功，由機械效率的公式可知能提高杠桿的機械效率。

故答案為：省力；提盛。

考點5有關機械效率的探究實驗

滑輪（組）機械效率的測量實驗：

實驗目的：測最滑輪組的機械效率

實驗原理：0=%5=弛

W總Fs

注意事項：

（1）勻速拉動彈簧測力計，目的是保證彈簧測力計的示數(shù)F大小不變；

（2）為了便于讀數(shù)，鉤碼下沿和繩子末端在刻度尺上的位置最好取整數(shù)；

（3）多次測量的目的是進行一些必要的比較，利用不完全歸納法總結規(guī)律，而不是求平均

值；

實驗結論：使用同一滑輪組提升不同的重物時，重物越重，滑輪組的機械效率越大。

斜面機械效率的測量實瞼：

實驗目的：探究斜面的機械效率

實驗原理：〃=譚、100%

實驗結論：斜面越陡機械效率越高，斜面越緩，機械效率越低。

杠桿機械效率的測量實驗：

用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率，實驗時，豎直向

上勻速拉動彈簧測力計，速掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升

（1）實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數(shù)F為°唐二3網(wǎng)上“

0.5N,鉤碼總重G為1.0X,鉤碼上升高度h為0.1m,測力計

移動距離s為0.3m,則杠桿的機械效率為66.7%.請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：

由于使用杠桿時需要克服摩擦做功；

（2）為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關，一位同學用該實驗裝置，先后將鉤

碼掛在A、B兩點，測量并計算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù):

鉤瑪總重鉤碼移動距測力計移動距離機械效率

次數(shù)鉤碼懸掛點拉力F/N

G/N離h/ms/mn/%

1A點1.50.100.70.3071.4

2B點2.00.151.20.3083.3

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關，鉤碼越重其效率越高”的

結論？答：不能；

請簡要說明兩條理由：①兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置：②僅根據(jù)一次對比實驗所得結

論是不可靠的。

【典例12]（2021春?宣城期末）斜面是一種簡單機械，生活中人們常常利用它來省力。小

明同學想探究“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度的關系”。于是他找來木塊A、長木

板B、三個高度不同的長方體C和?把彈簧測力計進行實驗，實驗裝置如圖所示。

（1）除上述器材外，小明要完成實驗還需要的一種器材是刻度尺：

（2）實驗記錄數(shù)據(jù)如下表，則第3次實驗時斜面的機械效率為71.4%:

實驗次數(shù)斜面傾斜程木塊重G/N斜面高度沿斜面拉力木塊沿斜面斜面的機械

度h/mF/N移動的距離效率n

s/m

1較緩50.23.30.560..6%

2較陡50.253.80.565.8%

3最陡50.34.20.5

（3）分析比較上表中的實驗數(shù)據(jù)，可得到的結論是：斜面越陡機械效率越上,

【答案】（1）刻度尺；（2）71.4%；（3）機械效率越高。

【分析】（1）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)記錄表格可以發(fā)現(xiàn)要測量斜面的高度和木塊沿斜面移動的距

離，就要使用長度的測量工具——刻度尺；

（2）使用斜面的目的是使物體的位置提高，需要克服的是物體的重力，所以Wf『=Gh；

W有

總功就是沿斜面的拉力所做的功，所以w^=Fs；機械效率—xioo%；

w總

（3）分析實驗數(shù)據(jù)，看隨著傾斜程度的變大，機械效率是如何變化的，從而得出結論。

【解答】解：（1）要測量斜面的高度和木塊沿斜面移動的距離就要使用長度的測量工具

——刻度尺。

（2）第3次實驗時，有用功W6=Gh=5NX0.3m=L5J,

總功W總=Fs=4.2NX0.5m=2.IJ,

W有1CT

斜面的機械效率IOO%=AL2^XIOO%*71.4%。

（3）由圖中數(shù)據(jù)可知：斜面的傾斜程度越大，斜面的機械效率越高

故答案為：（1）刻度尺；（2）71.4%；（3）機械效率越高。

【典例13］（2021春?蜀山區(qū)期末）小明同學用加圖所示的實驗裝皆測量杠桿的機械效率。

（1）實驗中，使用該杠桿提升鉤碼做功時，其額外功主要來源是杠桿自重（或杠桿

支點處的摩擦）（寫出一條即可）。

（2）為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關，小明同學用該實驗裝置，先后將

鉤碼掛在A、B兩點，測量得到如表所示的兩組數(shù)據(jù)。

次數(shù)鉤碼懸掛點鉤碼總重鉤碼移動距離拉力測力計移動機械效率

G/Nh/mF/N距離s/mq/%

1A點1.50.100.70.30

2B點2.00.151.20.3083.3

①請計算鉤碼掛在A點時杠桿的機械效率為714%。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù)，不能得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重力有關，鉤碼越重其效率

越高”的實驗結論。請簡要說明兩條理由：a.兩次實驗鉤碼沒有掛在同一位置：b.n

次對比實驗所得結論是不可靠的。

【答案】（1）杠桿自重（或杠桿支點處的摩擦）；（2）①71.4%；②兩次實驗管碼沒

有掛在同一位置；一次對比實驗所得結論是不可靠的。

【分析】（1）在實驗口，彈簧測力計向上拉力做的功是總功，克服鉤碼重力做的功是有

用功，克服摩擦以及杠桿自重做的功是額外功；

（2）①根據(jù)亙=3■求出機械效率：

W總Fs

②通過探究實驗時，應進行多次實驗，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出正確結論；分析機械效

率的影響因素采取控制變量法。

【解答】解：（1）額外功產(chǎn)生的原因：克服機械的豆做功、克服摩擦做功；

W有

（2）①鉤碼掛在A點時杠桿的機械效率為：：=4=曲=L5NX0」駟,714%；

W總Fs0.7NX0.30m

②分析機械效率的影響因素采取控制變量法，研究提起的物重和機械效率的關系時，應

保持位置不變；應進行多次實驗，分析多組數(shù)據(jù)，才能得出正確結論。只憑一次實驗數(shù)

據(jù)做出結論是不科學的。

故答案為：（1）杠桿自重（或杠桿支點處的摩擦）；（2）?71.4%；②兩次實驗鉤碼

沒有掛在同一位置；一次對比實驗所得結論是不可靠的。

【典例14］（2021春?道縣期末）小澤和小陽同學在做“測滑輪組機械效率”的實驗。

（1）他們分別設計了如圖所示的甲和乙的滑輪組，二種實驗方案中，較省力的是圖

一

（2）根據(jù)下表數(shù)據(jù)，你認為他們最后選用了圖甲的滑輪組。

實驗提升鉤碼鉤碼上升拉力拉力上升機械效率

次數(shù)重G/N高度h/mF/N高度s/mm%

110.10.50.366.7

220.20.90.674.1

330.451.21.3583.3

（3）分析表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，所提升的物體越重，滑輪組的機械效率越高。

（4）在安全、有效的前提下提高機械的效率，下面的方法可行的是A。

A.改進結構，使機械更合理更輕巧

B.次能提JI的貨物分為幾次提JI

C.增大提升物體的島愛

【答案】（1）甲；（2）甲：（3）高；（4）Ao

【分析】（1）承擔動滑輪的繩子的段數(shù)越多，就越省力；

（2）根據(jù)物體上升的高度與繩子自由端通過的距離分析；

（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析物體的重力對滑輪組機械效率的影響：

（4）根據(jù)影響機械效率的因素分析。

【解答】解；（1）承擔動滑輪的繩子的段數(shù)越多，就越省力，甲圖是三段，乙圖是兩端,

故甲圖省力：

（2）由表格中的數(shù)據(jù)可知，繩子自由端移動的距離是物體上升距離的3倍，故選用的是

甲圖：

（3）由表中的數(shù)據(jù)可知，使用相同的滑輪組提升不同的重物時，物體越重，滑輪組的機

械效率越高；

（5）A、改進結構，使機械更合理更輕巧，能減小額外功，故能提高機械效率，故A正

確；

B、?次能提升的貨物分為幾次提升，不會改變有用功的大小，但此時所做的額外功增加,

所做的總功增大，故機械效率降低，故B錯誤；

c、若不計繩重和摩擦力，根據(jù)1]=：普=生=里=￡_知滑輪組的機械效率與提升

W總FsFnhnF

物體的高度沒有關系，所以增大物體上升的高度不影響機械效率，故C錯誤。

故答案為：（1）甲；（2）甲；（3）高；（4）A。

絲直錦堂雙?制練

一、選擇題。

1.（2020春?南江縣期末）如圖所示的兩個滑輪組，分別用拉力F甲和F乙將重為400N的

物體G提升，若不計繩重及摩擦，每個滑輪的重均相同，在F甲和F乙作用下，繩子末端

勻速移動相同距離，貝!此過程中（）

(甲)(Z)

A.F甲和F乙做的有用功相等

B.F甲和F乙的大小相等

C.F甲和F乙做的總功相等

D.甲、乙滑輪組的機械效率相等

【答案】Do

【分析】（1）由題知，在F甲和F乙作用下，繩子末端勻速移動相同距離，可得物體升

高高度的關系；而提升的物重相同，根據(jù)亞制=6卜可知，使用滑輪組做的有用功大小

關系；

（2）根據(jù)F=工（G軟+G輪）得出拉力大小關系，而繩子末端勻速移動相同距離，根據(jù)

n

W總=Fs可知使用滑輪組做的總功大小關系。

W有用W有用G物h

（3）若不計繩重及摩擦，滑輪組的效率n=

史總W有用+W額G物h+G輪h

G物

,滑輪組的機械效率與物體升高的高度無關，據(jù)此分析兩種滑輪組的效率大小

G物+G掄

關系。

【解答】解:

（1）由題知，在F甲和F乙作用下，繩子末端勻速移動相同距離，即$甲=$乙，

由圖知，s甲=2h甲，s乙=3h乙，所以h甲＞h乙，

而提升的物重相同，

由W^=Gh可知，使用滑輪組做的有用功W有用甲＞W(wǎng)右用乙，故A錯；

（2）Fni=A（G物+G輪）,F乙=」（G物+G輪）,

23

所以FQF乙，

而繩子末端勻速移動杵同距離，

由Wa=Fs可知，使用滑輪組做的總功W總甲〉W總乙，故BC錯；

（3）若不計繩重及摩擦，滑輪組的效率：

IW有用.有用G物hG物

nW總W有用+W額G物h+G輪hG物+G輪，

可見，滑輪組的機械效率與物體升高的高度無關，兩種滑輪組的效率相同，故D正確。

故選：D。

2.（2021?桂林模擬）如圖所示，用平行于斜面的拉力F,將重為8N的物體沿斜面從底端

勻速拉至頂端。若此時拉力F為5N.則斜面的機械效率為（）

A.60%B.70%C.80%D.90%

【答案】Co

【分析】根據(jù)功的計算公式W=Fs可求出拉力做的功，即總功;再根據(jù)W=Gh求出有

用功；然后根據(jù)機械效率的計算公式可求出斜面的效率小

【解答】解：斜面長s=40cm=0.4m,斜面高h=20cm=0.2m：

此過程所做有用功為：Wfi=Gh=8NX0.2m=L6J；

所做總功為：WL勺=Fs=5NX（）.4m=2J；

W有1

故機械效率為：n=—5-=iAL=80%o

w總2.T

故ABD錯誤；3正確,

故選：Co

3.（20