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第13讲　机械效率　机械能及其转化
2022版课标要求 1.知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。
2.知道动能、势能和机械能。
3.通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。
近三年广东中考
考查情况分析 年份 题型 考点 分值
2021年 填空题 有用功；机械能转化及守恒 3分
2022年 填空题 机械能转化及守恒 3分
2023年 无 无 0分
考点回顾
※考点梳理
考点一：机械效率
1.使用机械时，把需要且必须做的功叫做　　　　　，用符号W有表示；不需要但又不得不做的功叫做　　 　　　，用符号W额表示；总共做的功叫做　　　　，用符号W总表示。
2.　　　　跟　　　的比值叫做机械效率。公式为　　　　　 。任何机械的机械效率总　　　　100%。
有用功
额外功
总功
有用功
总功
小于
3.斜面的机械效率公式：η=　　　　×100%。斜面的粗糙程度相同时，斜面越　　　，机械效率越高。
4.滑轮组的机械效率公式：η=　　　　×100%。若滑轮组竖直放置，影响滑轮组机械效率的因素有　　　　　、　　　　　　　、
　　　　　　　。
5.提高机械效率的途径有：　　　　机械摩擦、减小机械本身的
　　　　 　。其意义主要是提高效率，节约能源。
陡
物体重力
动滑轮重力
摩擦阻力
减小
重力(或质量)
考点二：动能和势能
6.物体由于运动而具有的能，叫做动能。动能的大小与　　 　和
　　 　有关。质量相同的物体，运动速度越大，动能　　　　；运动速度相同的物体，质量越大，动能　　　　。
7.物体由于被举高而具有的能，叫做　　　 　　。重力势能的大小与　　　　和　　　　有关。同一物体，位置越高，重力势能
　　　　。
8.物体由于　　　　　　　　　而具有的能，叫做弹性势能。
质量
速度
越大
越大
重力势能
质量
高度
越大
发生弹性形变
考点三：机械能及其转化
9.物体的　　　　和　　　　统称为机械能。
10.动能和势能可以相互　　　　。转化过程中，若只有动能和势能相互转化，则机械能的总量　　　　　　，即机械能守恒；若存在摩擦阻力等消耗能量的因素，则机械能总量要　　　　，机械能不守恒。
动能
势能
转化
保持不变
减少
※考点点拨
1.机械效率与功率的区别。
(1)机械效率是指有用功占总功的百分比，功率是指单位时间做功的多少，是描述做功快慢的物理量。
(2)机械效率没有单位，功率有单位。
(3)机械效率高的只代表性能好，但不一定做功快，而功率大的代表做功快，但不一定机械效率高。
2.怎样判断机械能是否守恒。
在动能和重力势能转化中，要判断机械能是否守恒，需从质量、速度及高度是否有变化上分析。例如：一物体沿斜面匀速下滑到底端的过程中，物体质量不变、速度不变、高度下降，所以动能不变、重力势能变小、机械能不守恒。原因是物体在下滑过程中受到摩擦力的作用，消耗了部分机械能。
夯实基础
考点一：机械效率
1.(2023·连云港)下列关于机械效率的说法正确的是(　　)
A.越省力的机械，机械效率越高
B.做功越快的机械，机械效率越高
C.所做有用功越多的机械，机械效率越高
D.有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高
D
2.(2023·鄂州)小刚用如图所示的滑轮组，将重为10 N的物体匀速提升0.5 m，已知动滑轮重2 N，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是
(　　)
A.拉力F为5 N
B.有用功为10 J
C.绳子自由端移动的距离为1.5 m
D.该滑轮组的机械效率为83.3%
D
3.(2023·北京)用如图所示的装置提升重为800 N的物体A，动滑轮重为200 N。在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在10 s内竖直匀速上升了2 m。在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是
(　　)
A.物体A上升的速度为0.4 m/s　　　
B.滑轮组的有用功为2 000 J
C.滑轮组的机械效率为80%
D.拉力F的功率为100 W
C
4.(2022·新疆)如图所示，斜面的长为高的4倍，物体恰能在斜面上匀速下滑，下滑一段距离的过程中，该物体重力做的功和克服阻力做的功相等。若用平行于斜面向上的拉力F将物体匀速拉上斜面时，斜面的机械效率为(　　)
A.20% B.25%
C.50% D.75%
C
5.如图所示，用相同的滑轮按不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中，则(　　)
A.甲较省力，且机械效率较大
B.甲较省力，机械效率一样大
C.乙较省力，且机械效率较大
D.乙较省力，机械效率一样大
B
6.(2023·绥化)如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图2中甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如表。(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1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：__________________________
　　　　　　　　　　　。
匀速
1.8
74.1%
使用同一滑轮组，物重越大，
机械效率越高
(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2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、3
偏低
考点二：动能和势能　考点三：机械能及其转化
7.(2023·青海)草原风情节上，观光热气球匀速上升的过程中，热气球的(　　)
A.动能增大 B.重力势能增大
C.机械能不变 D.重力势能减小
B
8.(2023·乐山)如图所示，用轻质细绳悬挂一小球在竖直平面内摆动。在某次摆动过程中，小球依次经过A、B、C三点，A、C两点高度相同，B点为最低点，不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)
A.小球在B点动能最大
B.小球从B点运动到C点，重力势能转化为动能
C.A、C两点速度大小不同
D.小球机械能不守恒
A
9.(2023·株洲)投出的铅球在空中飞行，它在整个运动过程中的动能Ek与距离地面的高度h的关系如图所示。已知铅球出手高度h为2 m，铅球落到地面时重力势能为零，不计空气阻力，由图可知，铅球出手时其重力势能为(　　)
A.80 J B.100 J
C.180 J D.280 J
A
10.(2021·武汉)2021年4月29日，中国天宫空间站天和核心舱发射成功，标志着我国空间站时代已经到来。如图所示，天和核心舱沿椭圆轨道环绕地球运行，不受空气阻力，因此机械能守恒。
(1)天和核心舱与地面控刚中心通过电磁波传递信息，电磁波______
(填“能”或“不能”)在真空中传播。
(2)天和核心舱沿椭圆轨道从近地点经远地点再回到近地点的过程中，天和核心舱的动能　　 　　(选填“减小”“增大”“先减小后增大”或“先增大后减小”)。
(3)若天和核心舱在1 min内运行的路程是456 km，则它的平均速度是　　　　m/s。
能
先减小后增大
7600
优化提升
1.(2023·永州)如图所示，将一个重9.0 N的物体从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为3.6 N，在斜面上移动的距离s=1.2 m，物体升高的高度h=0.3 m，则(　　)
A.物体所受的摩擦力3.6 N
B.物体克服重力做功4.32 J
C.拉力做功2.7 J
D.斜面的机械效率62.5%
D
2.(2022·黑龙江)如图所示，重为800 N的物体在100 N水平拉力F的作用下，以0.2 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10 s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中，下列说法正确的是(　　)
A.拉力F做的功为400 J
B.拉力做功的功率为40 W
C.额外功为240 J　　　　　　
D.物体与地面间的摩擦力为180 N
C
3.(2022·南宁)如图所示的是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中，车相对树木是　　　　(选填“静止”或“运动”)的，动滑轮上有　　　　段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2 400 N，F为1 500 N，则该滑轮组的机械效率是　　 　　。
运动
2
80%
4.(2022·杭州)如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。(整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计)
(1)从O点到A点的过程中，运动员的机械能　　 　(选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”)。
(2)从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能　　 　(选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同)；运动员的动能______
　　 　。
不变
增大
先增大后减少
5.(2023·江西)如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。某同学用100 N的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为20 kg，斜面长3 m，斜面高1.2 m，g=10 N/kg。求：
(1)箱子受到的重力。
(2)箱子受到的摩擦力。
(3)斜面的机械效率。
(4)使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。
解：(1)箱子受到的重力
G=mg=20 kg×10 N/kg=200 N
搏击中考
1.(2021·广东)图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在　　　　　点最大，B点重力势能　　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是　　　　　(选填“变化”或“不变”)的。
C
等于
变化
2.(2021·广东)用如图甲的滑轮组提升重200 N的物体，已知拉力F为80 N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是　　　　(选填“A”或“B”)，动滑轮重为　　　　N，3 s内对物体做的有用功为　　　 　J。
A
40
300
3.(2020·广东)如图所示，人向下拉绳提升重物，已知物体重400 N，动滑轮重60 N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5 m，人需用的拉力为　　　　N，绳子自由端移动的距离为　　　　m，人所做的有用功为　　　　J。
230
1
200

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