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第四单元 机械与人
第一部分 福建中考考点过关
2025年中考物理一轮教材复习
课时13 机械效率 合理利用机械能
考点1 机械效率【7年4考】
1.有用功、额外功、总功
（1）有用功：无论是否使用机械都不得不做的功，叫做有用功，用 表示。
（2）额外功：使用机械时，不是人们所需要的但又不得不做的功，叫做额
外功，用 表示。
（3）总功：有用功与额外功之和叫做总功，用表示, ___________。
提分指南
1.有用功可理解为不用机械而直接对物体所做的功。
2.额外功一般包括克服机械自重所做的功和克服机械间的摩擦所做的功。
2.机械效率
（1）定义：物理学中，________跟______的比值叫做机械效率。
（2）公式：_ _______________。
有用功
总功
（3）几种常见简单机械的机械效率
斜面 水平方向滑轮组 竖直方向滑轮组
图示 __________________________________ _________________________________________________ _______________________________
有用功
总功
斜面 水平方向滑轮组 竖直方向滑轮组
机械效率
提高效率的 方法 减小摩擦；增大斜面 倾斜程度 减小机械摩擦 减小绳子摩擦；减小
动滑轮重；增加物重
易失分点
1.现实中,使用任何机械都难免要做额外功,有用功总小于总功,所以机械效率
总小于1。
2.机械效率与功率是两个不同的概念,没有必然联系,功率反映的是力做功的快
慢,机械效率反映的是使用机械做功时,力所做的总功中有用功的占比大小。
考点 2 动能和势能【7年5考】
1.能量：在物理学中，如果一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有
能量，能量简称能。
提分指南
1.能量是表示物体做功本领的物理量。
2.能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。一个物体能够做的功越多,它具
有的能量就越大。
3.物体做功的过程就是能的转化过程。物体做的功越多,说明某种能转化为其
他形式的能越多。但是一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”,也不是“正
在做功”或“已经做功”。如山上静止的石头具有能量,但它没有做功,也不一定
要做功。
2.动能和势能
动能 势能 重力势能 弹性势能
区别 定 义 物体由于运动而具有的能 叫动能 物体由于受到重 力并处在一定高 度所具有的能叫 重力势能 物体由于发生弹性
形变而具有的能叫
弹性势能
动能 势能 重力势能 弹性势能
区别 影 响 因 素 物体的质量和运动速度 （质量相同的物体,运动的 ______越大,它的动能越大; 运动速度相同的物体, _______越大,它的动能越 大） 物体的质量和所 处高度 （物体的质量越 大,高度越高,它 具有的重力势能 越大） 物体的材料和弹性
形变程度
（物体的弹性形变
越大,它具有的弹性
势能越____）
联系 动能和势能在一定条件下可以相互转化 速度
质量
大
考点3 机械能及其转化【7年3考】
1.机械能及其转化
机械能 ______和______统称为机械能。其中势能包括重力势能和弹性
势能。机械能单位是______,简称____,符号是__
机械能转化 过程 动能与重力势能的转化（质量不变）
动能 重力势能:速度变小,高度______
重力势能 动能:速度增大,高度______
动能
势能
焦耳
焦
升高
降低
机械能转化 过程 动能与弹性势能的转化（质量不变）
动能 弹性势能:速度减小,形变量______
弹性势能 动能:速度增大,形变量______
机械能守恒定律:如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总
和保持______
增大
减小
不变
2.常见的能量转化实例
滚摆 单摆 人造地球卫星 弓箭 弹簧测力计
_____________________ _____________________ _________________________________________ __________________________ __________________
滚摆 单摆 人造地球卫星 弓箭 弹簧测力计
上升：动能 转化为重力 势能 下降：重力 势能转化为 动能 位置 位 置: 重力势能 转化为动能 位置 位 置:动能转化为 重力势能 近地点 远地点：动 能转化为重力势能 远地点 近地点：重 力势能转化为动能 近地点时动能最大，远 地点时重力势能最大 弓箭射 出：弓 的弹性 势能转 化为箭 的动能 挂上重物：
重物的重力
势能转化为
弹簧的弹性
势能
命题点1 机械效率的计算（易失分点）
类型1 滑轮组机械效率的计算
例1 用如图甲、乙、丙所示的方式，将重为的物体在 内
匀速提升，每个滑轮重均为 ，不计绳重及摩擦。请回答下列问题:
（1）甲方式中，拉力为_____，绳子自由端移动的距离是___ ，所做的有
用功是_____,总功是_____ ，机械效率是________。
225
4
800
900
（2）乙方式中，物体上升的速度是___，绳子自由端移动的距离是___ ，
拉力为_____，拉力做的功是_____，拉力的功率是_____ ，滑轮组做的
有用功是_____，滑轮组做的额外功是_____ ，滑轮组的机械效率是_______。
若增大物重、减小滑轮的重力，则滑轮组的机械效率______（选填“变大”
“变小”或“不变”）。
1
6
150
900
450
800
100
变大
（3）丙方式中，承担物重的绳子股数为___，丙方式中的机械效率______
（选填“大于”“小于”或“等于”）乙方式中的机械效率。
2
等于
（4）如图丁所示，重的物体在水平拉力的作用下以 的速度
匀速运动,弹簧测力计的示数为,滑轮组的机械效率为。则拉力
所做的功是____，拉力的功率是___,物体受到的摩擦力是____ 。
（不计滑轮重）
40
4
32
类型2 斜面机械效率的计算
例2 如图所示，将一个重为 的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜
面向上的拉力为，物体在斜面上移动的距离 ，物体升高的高
度 ，则( )
D
A.物体所受的摩擦力为
B.克服物体重力做的功为
C.拉力做的功为
D.斜面的机械效率为
提分指南
公式 是计算机械效率的基本公式，对于任何机械都适用。
命题点2 机械能及其转化
例3 [2024连云港中考] 2024年4月25日，我国长征运载火箭成功将神舟十八
号载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中( )
B
A.动能增大，重力势能不变 B.动能增大，重力势能增大
C.动能不变，重力势能不变 D.动能不变，重力势能增大
例4 [2024安徽中考] 如图所示为某次蹦极运动的精彩瞬间。若
一游客绑上安全绳之后从平台上由静止开始下落，则从开始下落
至第一次到达最低点的过程中，游客的( )
B
A.动能一直增大 B.重力势能一直减小
C.机械能保持不变 D.机械能一直增大
解题通法
1.从隐含条件中判断质量、速度、高度的变化情况
（1）判断质量的变化
正在洒水的洒水车、投放完救灾物资的飞机 减小。
（2）判断速度大小的变化
匀速 不变;
加速 增大;
减速、刹车 减小。
（3）判断高度的变化
上升 增大;
下落、下滑、下降 减小;
水平路面 不变;
近地点 最小;
远地点 最大。
注意:“光滑”“忽略空气阻力”表示无阻力做功,机械能不变;“粗糙”表示需要克
服阻力做功,机械能减小。
2.机械能相互转化的判断步骤
（1）明确研究对象和其运动过程;
（2）明确研究对象都具有哪些形式的机械能（动能、重力势能、弹性势能）;
（3）根据影响因素,判断研究对象所具有的各种形式机械能的变化情况,并根
据变化情况确定谁转化为了谁。
提分指南
常见的机械能大小变化判断的实例
（1）电梯中的乘客随电梯匀速上升时,乘客的动能不变,重力势能增大,机械能
增大。
（2）在水平路面上沿直线匀速行驶的洒水车正在洒水作业,洒水车的动能减
小,重力势能减小,机械能减小。
（3）歼 隐身战机在加速升空的过程中,它的动能增大,重力势能增大,机械
能增大。
（4）不计空气阻力,钢球在竖直下落过程中,它的动能增大,重力势能减小,机
械能不变。
实验1 测量滑轮组的机械效率【7年未考】
实验 器材 滑轮若干、细绳、钩码若干、弹簧测力计、刻度尺（其中弹簧测力计
和刻度尺属于测量工具）
实验 装置 _____________________________________________
测量 原理
. .
设计 与进 行实 验 1.测量方法:间接测量。如图所示,,（ 表示钩码的重
力, 表示弹簧测力计的拉力）。该实验还可以省去刻度尺，原因是
2.控制变量法的应用:
①探究滑轮组的机械效率与物体重力的关系时,需使用同一滑轮组提升
不同数量的钩码
②探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系时,需使滑轮组提升数量
相同的钩码,更换重力不同的动滑轮
③探究同一滑轮组的机械效率与绳子股数的关系时，需控制滑轮、被
提升物体的重力相同,改变绳子的有效股数
3.本实验中多次测量的目的:寻找普遍规律,避免实验结论的偶然性
. .
实验 结论 1.其他条件相同时,提起的物体越重,滑轮组的机械效率越高
2.其他条件相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低
3.同一滑轮组,机械效率的高低与提升物体的速度、高度和滑轮组的绕
线方式无关
交流 与评 估 1.绳子自由端方向向上时，拉力方向要沿竖直方向,否则会导致拉力偏
大
2.弹簧测力计要沿直线匀速拉动,使重物沿直线匀速上升,否则弹簧测力
计的示数与绳子的拉力大小不相等
3.不可以在弹簧测力计静止时进行读数,因为装置静止时各处的摩擦力
和拉动时是不相等的,静止时弹簧测力计的读数偏小
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
例1 小明在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示,实
验中每个钩码重 ,测得的数据如下表。
实验 次序 钩码总重 钩码上升的高 度 测力计示数 测力计移动距 离 机械效率
1 4 0.1 1.8 0.3
2 6 0.1 2.4 0.3
3 4 0.1 1.4 0.5
4 4 0.2 1.4 1.0
【基础设问】
（1）在实验中,应尽量竖直向上______拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
（2）第1次实验测得的机械效率约为______。
匀速
（3）分析表中数据可知:第2次的实验数据是用图___所示的实验装置完成的，
第4次的实验数据是用图__所示的实验装置完成的。（均选填“”“”或“ ”）
（4）分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组,__________可以提高滑轮
组的机械效率。
（5）分析第1、3次实验数据可知:使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑
轮个数越多（即动滑轮总重越重）,滑轮组的机械效率______。
（6）分析第3、4次实验数据可知:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度
______。
增加物重
越低
无关
（7）分析数据可得出结论:使用同一滑轮组，滑轮组的机械效率与物重的关
系图像可能是___。
B
A. B. C. D.
【提升设问】
（8）小明认为,实验过程中,若在弹簧测力计处于静止状态时读数,可使测得的
拉力大小更精确。针对这种做法说说你的看法:_________________________
___。
弹簧测力计静止时读数会偏小
（9）如果小明用测力计测出钩码的重力和动滑轮的重力 ，利用
计算滑轮组的机械效率，则小明的计算值会比实际值偏____
（选填“大”或“小”）。
大
（10）综合上述结论,提高机械效率的方法有:增大有用功或______
（选填“增大”或“减小”）额外功。
减小
【拓展设问】
（11）汽车作为一种机械，提高效率对节能减排具有重要意义。请结合该实
验所得出的结论，写出下列两种提高效率方法所对应的提高滑轮组机械效率
的方法。
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人。 __________。
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量。____________。
增大物重
减小滑轮重
实验2 探究动能大小的影响因素【7年1考】
实验 器材 斜槽和水平面、质量不同的钢球、木块、刻度尺
实验 装置 __________________________________________________________________________________________________
设计 与进 行实 验 1.转换法的应用:把钢球的动能大小转换成木块被撞出的距离的远
近。木块被撞得越远,说明钢球的动能越大
2.控制变量法的应用:
①探究动能的大小与速度的关系时,需控制同一钢球从斜槽的不同高
度处由静止开始释放,观察木块被撞出距离的远近
②探究动能的大小与质量的关系时,需控制质量不同的钢球从斜槽的
相同高度处由静止开始释放,观察木块被撞出距离的远近
. .
. .
实验 结论 1.动能的大小只与物体的质量和速度有关
2.速度一定时,物体的质量越大,动能越大
3.质量一定时,物体的速度越大,动能越大
交流 与评 估 1.水平面不能太光滑,否则木块被撞出的距离太大,无法完成实验
2.水平面不能太短,否则木块被撞出的距离太大,无法完成实验
3.若水平面绝对光滑,木块被撞后将做匀速直线运动,无法得出实验结
论
. .
. .
例2 兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有
关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】
汽车的动能大小跟什么因素有关
【猜想假设】
由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟______有关；由“安全驾驶
莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟______有关。
速度
质量
【进行实验与收集证据】
（1）他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽
的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。
物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能越____。
大
【分析与论证】
（2）分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到的结论是_______________
_________________________________。
质量相同时，金属球（物体）的速度越大，动能越大
【交流与合作】
（3）本实验使金属球获得动能的操作方法是__________________________。
（4）让同一金属球分别从同一斜槽的不同高度由静止开始滚下,是为了探究
动能的大小与______的关系。
（5）让不同质量的金属球从同一斜槽的同一高度由静止开始滚下,是为了探
究动能的大小与______的关系。
（6）若斜槽光滑,金属球从斜槽顶端由静止滚到底部的过程中,其机械能
______（选填“变大”“不变”或“变小”）。
让金属球从斜槽上自由滚下
速度
质量
不变
（7）若水平面光滑，______（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
不能
（8）若在乙图的实验过程中,物块被撞后滑出木板,此时需要重做实验,小明同
学建议换用同样的较长的木板,小刚同学建议换一个较大的物块,小红同学建
议降低金属球从斜槽上下落的高度。你认为应当采用______同学的建议。
小明
（9）根据实验现象可知,金属球撞击物块后,最终会静止在水平面上,有同学认
为,这是因为金属球的机械能凭空消失了,你认为该同学的观点正确吗 ______
__,原因是____________________________________。
不正确
机械能不会凭空消失,而是转化成了内能
（10）用甲、乙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车______
（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的现象。
超载
命题点1 机械效率的计算（易失分点）
1.[2024河南中考] 如图所示,甲、乙两人用不同
的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速
提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下
列说法正确的是( )
C
A.甲做的有用功多
B.乙做的总功多
C.甲做总功的功率大
D.乙所用装置的机械效率小
2.[2024南充中考] 用四只完全相同的滑轮和两根相同
的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，将重
的货物匀速吊起高。每只滑轮重为 ，绳
自由端的拉力的大小分别为和 ，若不计绳重和摩
擦，______（选填“大于”“小于”或“等于”） ，甲
滑轮组的机械效率为______。
大于
3.如图为某景区的盘山公路，汽车行驶过程中遇到陡坡
时司机常常要换用低速挡，这样做是因为在发动机的
输出功率一定时可以增大________。一辆总重为
的汽车经过某一长度为 的路段时，竖
直高度上升了 ，如果汽车的牵引力恒为
，则此过程中盘山公路斜面的机械效率为
______。
牵引力
4.[2024苏州中考] 某起重机的滑轮组结构示意图如图所示，其
最大载重为。起重机将的钢板匀速提升到 高的
桥墩上，滑轮组的机械效率为 。不计钢丝绳的重力和摩
擦，取 。求：
（1）克服钢板重力做的功 ；
解：克服钢板重力做的功
（2）钢丝绳的拉力 ；
解：拉力做的功
由题图可知绳子的有效股数为4,则钢丝绳的拉力
（3）滑轮组满载时的机械效率（结果保留一位小数）。
解：
克服动滑轮重力做的功为额外功，则动滑轮的重力
滑轮组满载时，质量
此时滑轮组的机械效率
命题点2 机械能及其转化
5.如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，
卫星从近地点向远地点运动的过程中( )
B
A.速度增大 B.动能转化为重力势能
C.机械能增大 D.重力势能减小
6.[2024无锡中考] 如图所示，将摆球从点由静止释放，经过最低点 到达
点，、两点等高。摆球到达点时动能为___;摆球从点运动到 点的过
程中，________能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小______
（选填“不变”或“减小”）。
0
重力势
不变
建议用时：20分钟
基础过关
一、选择题
1.[2024宜昌模拟] 下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是( )
B
A.越省力的机械，机械效率越高
B.使用机械可以省力或省距离，但不能省功
C.所做有用功越多的机械，机械效率越高
D.做功越快的机械，所做的总功越大
2.分别用甲、乙、丙图所示的滑轮或滑轮组,匀速提升质量为 的物体，滑轮
的质量均相等,在相同的时间内物体被提升的高度均为 ,不计绳重和摩擦，下
列说法正确的是( )
C
A.绳端拉力的大小相同 B.绳子自由端移动的速度相同
C.有用功相同 D.机械效率相同
3.[2024韶关模拟改编] 某重物上升过程中依次经过、、、 点，其速度
在段不断增大，在段不变，在 段不断减小，忽略空气阻力，则重
物在( )
C
A.段动能不变 B. 段机械能不变
C.段机械能增大 D. 段重力势能减小
4.[2024河北中考] 2024年5月7日，河北省首条低空无人机物流运输航线试航
成功。如图所示为正在运输货物的无人机，下列说法正确的是( )
B
A.无人机上升过程中，货物的重力势能可能减小
B.无人机水平匀速飞行时，货物的机械能保持不变
C.无人机在某一高度悬停时，货物的机械能一定为零
D.无人机下降过程中，货物的动能一定增大
二、填空题
5.[2024陕西中考] 如图,在“探究动能大小
与哪些因素有关”的实验中,将质量相同的小
球从同一斜面的不同高度由静止释放,比较
纸盒被推动的距离可知:质量相同的物体,速
度越大,动能越____。如果要探究动能大小
大
相同
与物体质量的关系,应该将质量不同的小球从同一斜面的______（选填“相同”
或“不同”）高度由静止释放,比较纸盒被推动的距离。
6.两个滑轮按如图所示的方式组合，用 的拉力
拉动绳端，使物体在内水平向左匀速滑动 ，
物体与地面间的摩擦力为，则拉力 的功率为
___ ，滑轮组的机械效率为______。
2
7.[2024自贡中考] 如图所示，把重为 的物
体从斜面底端匀速推到斜面顶端，斜面长 ，
高，沿斜面的推力为 。那么，此过
程中有用功是____ ，斜面的机械效率是______。
24
三、实验题
8.[2024长春中考] 利用带有合页的长木板、带圆形凹槽的木块、小球、弹簧
测力计等器材探究物体的动能跟运动速度的关系，如图所示。
（1）进行实验时，为改变小球在水平面上开始运动的速度，应使小球从同
一斜面上的______高度由静止滚下。
（2）小球在同一斜面上的位置越高，滚下时木块被撞得越远，实验表明：
质量相同的小球，运动的速度越大，动能______。
（3）请根据上述结论，对驾驶员提出一条关于交通安全方面的建议：
___________________________。
不同
越大
严禁超速行驶（合理即可）
四、计算题
9.[2024绥化中考] 如图甲，质量为 的货物静止在水
平地面上，与地面的接触面积是 。如图乙，工人
用的拉力将货物用滑轮组匀速提升到 高的二楼，
此过程中货物上升的速度是。求：取
（1）货物静止在水平地面上时，对地面的压强；
解：货物静止在水平地面上时对地面的压力
则货物对地面的压强
（2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率；
解：由图乙可知，有效绳子段数
则绳子自由端移动的速度
工人做功的功率
（3）滑轮组的机械效率；
解：滑轮组的机械效率
（4）为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。
解：增加所提升的物重。（或减轻动滑轮重，合理即可）
10.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 的力沿斜面向上匀速推动箱子，
已知箱子质量为,斜面长 ,斜面高
, 。求:
（1）箱子受到的重力;
解：箱子受到的重力
（2）箱子受到的摩擦力;
解：推力所做的总功
推力做的有用功
由可得，箱子受到的摩擦力
（3）斜面的机械效率;
解：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：减小摩擦力; 减小坡度
能力提升
[2024北京中考] （多选）用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做的功
随时间变化的关系如图所示，在内绳子自由端竖直匀速移动 ，重物
竖直匀速上升。已知动滑轮总重，提升的物体重 。关于该过
程，下列说法正确的是( )
AC
A.绳子自由端拉力的功率为
B.额外功为
C.绳子自由端拉力的大小为
D.滑轮组的机械效率约为

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