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(共44张PPT)
模块三　能量
第23讲　机械效率
核心考点 年份及分值 考查频率
2020 2021 2022 2023 2024
机械效率的简单计算 — — — — —
本课时考点主要考查机械效率的相关计算和测量滑轮组的机械效率，机械效率计算在命题时大多结合滑轮(组)或斜面一起出现，在填空题和计算题中经常结合功或功率的知识综合考查。在选择题、填空题和计算题中均有出现。
1．结合实例了解机械效率的概念，并能进行简单的计算。
2．了解提高机械效率的途径和意义。
【教材导航】 人教教材八下P85~88；粤沪教材九上P11~14
知识点1　有用功、额外功和总功
1．有用功：使用机械时，把需要且必须要做的功叫〔1〕_______功，用符号W有表示。
新版教材变化
新教材先准确地定义有用功和总功，再介绍额外功，避免对额外功产生误解(如用动滑轮提水时对水桶所做的功为额外功)。　　
有用　
2．额外功：使用机械时，把不需要但又不得不做的功叫
〔2〕_______功，用符号W额表示。
3．总功：有用功和额外功之和叫〔3〕_______，用符号W总表示。
额外　
总功　
知识点2　机械效率
4．机械效率：〔4〕_________与〔5〕_______的比值叫机
械效率，用字母η表示，公式是〔6〕________________。
5．使用任何机械都不可避免地要做额外功，即有用功总是〔7〕_______总功，所以机械效率总是小于〔8〕____。
6．提高滑轮组机械效率的途径：增加〔9〕_______、减小〔10〕_______(如加润滑油)、减小绳子与动滑轮重。
有用功　
总功　
η=×100%　
小于　
1　
物重　
摩擦　
7．常考机械提升重物时的有用功、总功、机械效率计算公式：
简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率
杠杆 W有用=Gh W总=Fs W额=W总－W有用 η=×100%
=×100%
简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率
滑轮组 W有用=Gh W总=Fs W总=G物h+G动h (不计绳重和摩擦) W额 =W总－W有用 W额=G动h (不计绳重和摩擦) η=×100%=×100%=×100%=×100%
η=×100%=×100%=×100%
简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率
斜面 W有用=G物h W总=Fs W总=G物h+fs (f为摩擦力) W额=W总－W有用 W额=fs η=×100%
=×100%
η=×100%
小刚和同学们在探究“滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，有下面的猜想：
猜想A：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关；
猜想B：滑轮组的机械效率与细线的绕法有关；
猜想C：滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关；
猜想D：滑轮组的机械效率与被提升物体的高度有关。
实验20　测量滑轮组的机械效率
为了验证上面的猜想，小刚和同学们利用如图所示的装置进行了实验：
(1)我们使用_____________测量图中钩码的重力G，使用_________测量钩码移动的距离h、自由端移动的距离s。在实验中发现直接测量自由端
移动的距离比较困难，我们
可以根据公式________(n表
示与动滑轮相连的绳子股
数)来计算。
弹簧测力计　
刻度尺　
s=nh　
(2)在实验中，我们应该沿_______方向_______缓慢拉动弹簧测力计。在拉动时，小刚发现边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，认为应该在静止
之后读数，你认为他的想法
_________(选填“正确”或
“不正确”)，原因是他没有
考虑到_________对滑轮组机
械效率的影响。
竖直　
匀速　
不正确　
摩擦力　
(3)经过多次实验后，小刚把实验数据记录在下面的表格中。请把丁实验中的数据补充完整。
实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端的移动距离s/m 机械效率η
甲 4 0.1 2.7 0.2 74%
乙 4 0.1 1.8 0.3 74%
丙 6 0.1 2.46 0.3 83.3%
丁 6 0.1 2 ______ _______
0.4　
75%　
①为了验证猜想B，我们应该选择_________两次实验进行分析，结论是：滑轮组的机械效率与细线的绕法_______(选填“有关”或“无关”)。
甲、乙　
无关　
②为了验证猜想A，我们应该选择_________两次实验进行分析，结论是：提升相同的重物时，动滑轮的重力越大，滑轮组的机械效率越_____。
丙、丁　
小　
③为了验证猜想C，我们应该选择_________两次实验进行分析，结论是：用相同的滑轮组提升物体时，物体的重力越大，机械效率越_____。
乙、丙　
大　
④为了验证猜想D，我们可以选择装置甲，然后分别把同一物体提升_______的高度。不计绳重和绳子与滑轮组间的摩擦力，机械效率是_______的。(均选填“相同”或“不同”)
不同　
相同　
⑤根据表中数据，分析得出甲图中所用动滑轮的重力为______N。(绳重和摩擦忽略不计)
实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端的移动距离s/m 机械效率η
甲 4 0.1 2.7 0.2 74%
乙 4 0.1 1.8 0.3 74%
丙 6 0.1 2.46 0.3 83.3%
丁 6 0.1 2 ______ _______
1.4　
0.4　
75%　
(4)在完成上面的实验后，小刚想测量用滑轮组在水平面上匀速拉动物体运动时的机械效率。其实验步骤如下：用下图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A，测出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G。以上条件_______(选填“能”或“不能”)求出此时滑轮的机械效率；
不能　
如果能，写出η的表达式；如果条件不足，写出还需补充的物理量的测量步骤和符号，并写出η的表达式：___________ ____________________________________________________。(η用题目已知及补充的物理量符号表示)
使用弹簧测力计在水平面上匀速拉动物体A，测出拉力Ff，η=×100%　
［例题］ (2024·广州二模)如图甲，用a、b两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1 m，拉力分别为Fa、Fb，此过程相关数据如图乙，下列说法正确的是(　　)
A．FaB．a、b的有用功相同
C．GM=GN
D．b滑轮组机械效率比a低
重难点　滑轮组的机械效率高低的比较
A　
［变式］ (2024·汕头一模)如图所示，用四个完全相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，把质量相同的物体匀速提升相同的高度，(不计绳重和摩擦)，则(　　)
A．图甲拉力做功多，图甲的机械效率高
B．图甲省力，图甲、图乙的机械效率一样高
C．图乙拉力做功多，图乙的机械效率高
D．图乙省力，图甲、图乙的机械效率一样高
D　
考查点1　机械效率概念
1．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．(2024·东莞一模)理解物理概念是学好物理的关键。下列关于功、功率和机械效率的说法，正确的是(　　)
A．功率越大，做功就越快，机械效率也越大
B．做功所花时间越短，功率就越大
C．机械效率越高的机械，表明它做的有用功越多
D．有用功一定，减小额外功，可以提高机械效率
D　
3．小凯和小满同学用相同的拉力F拉着同一个物体，沿不同的斜面向上匀速运动了相同的距离，如图所示。此过程中，下列说法正确的是(　　)
A．小满所做的总功较多
B．两人所做的总功一样多
C．两人所做的有用功一样多
D．甲、乙两斜面的机械效率相同
B　
4．(2024·东莞一模)如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，对物体A做的有用功为____J，对物体B做的额外功为______J，斜面效率高的是拉物体____(选填“A”或“B”)的斜面。
2　
0.5　
B　
考查点2　机械效率测量
5．(2024·四川广安)房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，已知物体的重力为800 N，在绳子自由端用500 N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3 m，该滑轮组的机械效率为_______。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有：_______(填写序号)。
①增加物体的重力　②增加提升物体的高度　
③减小动滑轮的重力
80%　
①③　
6．(2024·广州三模)某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示。
　　实验次数 物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
(1)实验中应沿竖直方向_______拉动弹簧测力计，使钩码上升；
　　实验次数 物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
匀速　
(2)分析表中数据，可得第1次实验的s1=____h1，这是用_____(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验；第2次实验的s2=____h2，这是用_____(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。
　　实验次数 物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
3　
甲　
4　
乙　
(3)比较第1次实验和第2次实验的数据可得：两次实验提升的重物G1_____G2(选填“>”“<”或“=”)，机械效率η1_____η2(选填“>” “<”或“=”)，从两次使用的滑轮组装置角度分析，造成两次机械效率有这样关系的原因是______________________________________ ___________________________________________________。
　　实验次数 物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
=　
>　
使用不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大)，滑轮组的机械效率越低　
(4)小组同学再用第1次实验使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s3=______m，机械效率η3=_________；
　　实验次数 物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
0.3　
83.3%　
(5)比较第1次和第3次实验的机械效率，可得：使用同一滑轮组提升物体，物体越_____(选填“轻”或“重”)，滑轮组的机械效率越高。
　　实验次数 物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
重　
考查点3　机械效率比较与计算
7．(2024·中山三模)用如图甲所示的滑轮组将重为700 N的物体匀速提升1 m，不计绳重和各种摩擦，滑轮组的部分数据如图乙所示，以下说法不正确的是(　　)
A．拉力F做功700 J
B．绳子自由端移动的距离为3 m
C．只增大物体的重力，机械效率将大于70%
D．用任何机械都不省功，机械效率不可能超过100%
A　
8．如图所示，用相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度，已知物体重力为GA>GB，忽略绳重和摩擦，下列判断正确的是(　　)
A．两滑轮组绳子自由端移动的距离相等
B．乙滑轮组做的额外功比甲的少
C．甲滑轮组的总功率比乙的小
D．甲滑轮组的机械效率比乙的大
D　
9．用如图所示的甲、乙两个滑轮组分别将A、B两个物体沿竖直方向匀速提升1 m，竖直拉绳子自由端的力分别为F1、F2，此过程的有用功和总功如表所示。甲滑轮组的定滑轮、动滑轮所受重力均为G甲，乙滑轮组的定滑轮、动滑轮所受重力均为G乙。忽略绳重及轮和轴间的摩擦。下列正确的是(　　)
A．G甲B．甲滑轮组的机械效率比乙
滑轮组的机械效率低
C．F1=F2
D．天花板对甲滑轮组的拉力大于天花板对乙滑轮组的拉力
滑轮组 有用功/J 总功/J
甲 70 120
乙 30 80
C　
10．(2024·佛山二模)如图甲所示，虚线框内是滑轮组，利用该滑轮组匀速提升质量为27 kg的物体所用的拉力为100 N，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，则滑轮组中动滑轮重_____N，拉力的
功率为______W，该滑轮组的机械效
率为_____%。(g取10 N/kg)
30　
150　
90　
11．(2024·珠海一模)如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为105 N的物体匀速提起，在5 s内绳子自由端移动3 m，图乙是拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像。则图乙中阴影部分的面积所表示
的物理量是_______________；物体上
升的速度为______m/s；滑轮组提升该
物体时的机械效率_______。
拉力所做的功　
0.2　
70%　
12．(2024·佛山三模)如图所示，某快递员用沿斜面向上500 N的推力，将重为800 N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，已知斜面长4 m，高2 m，则此过程中的有用功为________J，斜面的机械效率为_______。斜面是一种简单的机械，可以_______(选填“省力”或“费力”)。
1 600　
80%　
省力　
13．(2024·梅州一模)早在3 000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m，水桶的质量为1 kg，在这一过程中，人做的总功为500 J。g取10 N/kg。求此次取水的过程中：
(1)人做的有用功；
解：(1)所取水的重力为G水=m水g=10 kg× 10 N/kg=100 N
人做的有用功为W有=G水h=100 N×4 m=400 J
答：(1)人做的有用功为400 J；
13．(2024·梅州一模)早在3 000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m，水桶的质量为1 kg，在这一过程中，人做的总功为500 J。g取10 N/kg。求此次取水的过程中：
(2)人所做的额外功；
解：(2)人所做的额外功为W额=W总－W有=500 J－400 J=100 J
答：(2)人所做的额外功为100 J；
13．(2024·梅州一模)早在3 000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m，水桶的质量为1 kg，在这一过程中，人做的总功为500 J。g取10 N/kg。求此次取水的过程中：
(3)辘轳的机械效率。
解：(3)辘轳的机械效率为η=×100%=×100%=80%
答：(3)辘轳的机械效率为80%。

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