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第三部分　能量
第16讲　机械效率
分析考试要求，呈现近三年中考物理考查趋势
课标要求 1.知道机械效率，了解提高机械效率的途径和意义。 2.了解人类使用机械的历史发展过程，了解机械的使用对社会发展的作用。 近三年广东省中考 考查情况分析 年份 题型 考点 分值
2021年 填空题 有用功 3分
2022年 未考查 2023年 1.(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。
300　
40　
近三年广东真题汇总
A　
一、有用功、额外功和总功
1.有用功：为完成某项任务而必须做的功，用符号W有表示。
2.额外功：对人们无利用价值但又不得不做的功，用符号W额表示。
3.总功：有用功与额外功　 　，即W总＝W有＋W额。
梳理课本必备知识，明确考什么
之和　
二、机械效率
1.定义：物理学中，将　 　跟　 　的比值叫做机械效率，
用　 　表示。
2.计算公式：η＝ ＝ 。其中，
W有表示有用功，指为完成某项任务而　 　的功；
W额表示额外功，指使用机械时，并非我们需要但又　 　的功；
W总表示总功，指有用功和额外功之和。
不得不做　
必须做　
η　
总功　
有用功　
×100%　
×100%　
3.特点：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是　 总功，因此机械效率总是　 　1。机械效率通常用百分数表示。
小于　
注意：机械效率是衡量机械做功性能好坏的物理量，但机械效率的高低并不决定使用机械是省力还是费力。
小于
4.提高滑轮组机械效率的方法
(1)改进机械结构，使它更合理，更轻巧(减小机械自身　 　)。
(2)使用时要经常保养、定时润滑(减小机械间的　 　)。
(3)同一机械，　 　物重。
增加　
摩擦力　
重力　
5.常见简单机械的机械效率
滑轮(组) (忽略绳重) G为物体的重力
h为物体上升的高度
F为作用在绳子上的拉力
s为绳子自由端移动的距离
n为拉动动滑轮的绳子段数
f为接触面对物体的摩擦力
s物为物体沿水平方向移动的距离
(忽略绳重和滑轮重) 斜面 考点一　有用功、额外功和总功
●典型例题
【例 1】当你用桶从井中提水时，你对水做的功是　 　，对桶做的功是　 　，手对绳子的拉力做的功是　 　；如果桶掉进井里，从井中捞桶时，桶里带着一些水，这时你对水做的功是　 　，对桶做的功是　 　。(均选填“总功”“额外功”或“有用功”)
有用功　
额外功　
总功　
额外功　
考点精讲、对应训练
有用功　
技巧规律　
1.有用功：为完成某项任务而必须做的功，用符号W有表示。
2.额外功：对人们无利用价值但又不得不做的功，用符号W额表示。
3.总功：有用功与额外功之和，即W总=W有+W额。
A.有用功为F2h
B.额外功F2L－F1h
C.总功为(F1＋F2)L
D.机械效率为
●举一反三
1.用F1的拉力直接将重为G的物体A匀速提升h(如图甲)；换用斜面把物体A匀速提升相同高度，拉力为F2，物体沿斜面运动的距离为L(如图乙)。利用斜面工作过程中( )
B
考点二　区分机械效率和功率
●典型例题
【例 2】下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是( )
A.机械效率越高的机械，功率越大
B.做功越多的机械，功率越大
C.功率越大的机械，机械效率越高
D.减小机械内部摩擦可以提高机械效率
D
技巧规律　功率是单位时间内做功的多少，是表示物体做功快慢的物理量。功率大，做功快；功率小，做功慢。机械效率是有用功与总功的比值。两者没有直接关系：功率大的机械，它的机械效率不一定高；同样，机械效率高的机械，它的功率不一定大。
●举一反三
2.关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是( )
A.功率大的机械，机械效率一定高
B.利用机械做功时可以省力或省距离，但不能省功
C.功率大的机器比功率小的机器做功多
D.机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大
B
【例 3】(2023·雅安)“争创全国文明城市，建设活力魅力雅安”。雅安市启动了对部分老旧小区改造升级工程。工人利用滑轮组提升重480 N的建筑材料，如图所示。已知工人对绳子的拉力F为200 N，建筑材料在10 s内匀速上升了 5 m，不计绳重及摩擦。下列说法正确的是( )
A.动滑轮所受重力为280 N　　　
B.滑轮组所做的有用功为3 000 J
C.拉力F的功率为300 W　　　　　
D.滑轮组的机械效率为75%
考点三　机械效率的相关计算
●典型例题
C
【例 4】(2023·荆州)一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500 N的物体，使物体以 0.1 m/s 的速度沿水平地面向右匀速直线运动 10 s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150 N，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中下列选项正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为3 m　　
B.拉力做的有用功为500 J
C.拉力做的额外功为150 J　　　　
D.拉力做功的功率为25 W
D
【例 5】(2023·泰州)如图所示，供轮椅上下的斜坡长L＝4 m，高h＝2 m。小明用120 N的拉力平行于斜坡向上将重为200 N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为　 　J，斜坡的机械效率为　 　(精确到0.1%)，木箱所受摩擦力的大小为　 　N。
20　
83.3%　
400　
技巧规律
1.对于滑轮组：绳子段数是绕在动滑轮上的绳子段数，分析时应先找出动滑轮再找出绕在动滑轮身上的绳子段数，然后灵活应用滑轮组机械效率及其变形式解决问题。
2.对于斜面：W有=Gh，W总=FL，W总=fL，W额=W总-W有。
3.(2023·广州)用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10 m，使人升高0.5 m，水瓶对绳a的拉力为F1＝30 N，绳b对人的拉力为F2＝480 N。此过程( )
A.有用功为300 J　　　　　
B.F1做的功等于F2做的功
C.F1做的功小于F2做的功　
D.滑轮组的机械效率为80%
●举一反三
D
实验剖析，加深理解
实验　探究影响滑轮组机械效率的因素
【例 】涪江六桥建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图，实验数据记录如表所示：
(1)实验中应沿竖直方向　 　拉动弹簧测力计。
(2)如果在第1次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力
为　 　N。
1.6　
实验次数 钩码重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η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
匀速　
(3)在第2次实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测得的滑轮组的机械效率将会　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)分析表中数据可知：第4次实验是用　 　图所示装置来完成的。
(5)通过比较实验1、2数据可得出：使用同一滑轮组提升相同物体，滑轮组的机械效率与重物上升高度　 　。
(6)通过比较实验　 　两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。
(7)通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同物体，动滑轮越重，机械效率越　 　。
小　
1、 3　
无关　
丙　
变小　
(8)为提高滑轮组机械效率节约电能，根据以上结论和生活经验，可采取的措施有　 　(选填字母)。
A.减轻动滑轮重　 B.增加所提物体重
C.机械加润滑油　 D.增加物体上升高度
(9)某同学认为拉动细绳的过程中不太方便读出弹簧测力计的示数，应静止时再读数。经过讨论，同学们认为他的想法不正确，因为他没有考虑到　 　对滑轮组机械效率的影响。
摩擦力　
ABC　
(10)只要滑轮组结构一定，知道绕动滑轮的有n段细绳，无需知道物体和绳端移动的距离，就可得滑轮组机械效率的表达式η＝　 (用本题中有关字母表示)。
(11)如果采用图甲装置，改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁所示的图象，分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为　 　N。(忽略绳重和摩擦)
3　

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
以近年中考物理试题为例
D
2.(2021·广州)如图显示的是甲、乙两机械的参数。甲、乙相比，甲的( )
A.总功较大　　
B.有用功较小　
C.额外功较大　
D.机械效率较低
B
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。
200　
1　
230　
4.(2022·福建)如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是
　 　；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1 000 N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为　 　N。
1 600　
改变力的方向　
5.(2023·泸州)小聪探究斜面的机械效率时，将粗糙程度均匀的长木板用支架支撑构成斜面，如图所示。用刻度尺量出斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80 cm，B点距水平地面高度h为20 cm。沿斜面向上用0.8 N的拉力F将重为2 N的木块匀速拉到B点，用时2 s，则这段过程中拉力F做功的功率P＝　 　W，斜面的机械效率η＝　 　%，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f＝　 　N。
0.3　
62.5　
0.32　
6.(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 0.6 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　 　。
越低　
1、2　
错误　
80%　
丙　
匀速　
【例 1】(2023·滨海模拟)关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是
( )
A.作用在物体上的力越大，做的功越多
B.使用机器一定能省功
C.做功快的机械功率一定大
D.物体通过的距离越长，对物体做的功越多
功、功率、效率知识综合在生活实际中的应用。
C
A.起重机的吊臂AOB可视为杠杆
B.物体上升2 m，滑轮组所做有用功是6×103 J
C.减小起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将增加
D.起重机的机械效率高低与做功快慢无关
【例 2】(2023·濮阳模拟)如图所示，这是一种塔式起重机，已知起重机上的滑轮组在匀速起吊3 000 N的物体时，滑轮组的机械效率是60%(g取10 N/kg)。下列分析和计算错误的是( )
C

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