资源简介

主题二 力
专题14 机械效率（3-7分）（原卷版）
目 录
3
4
考点一 杠杆 4
考点二 测量滑轮组的机械效率 6
8
题型一 有用功、额外功和总功 8
题型二 机械效率的理解 9
题型三 滑轮组的机械效率 10
题型四 斜面的机械效率 11
题型五 杠杆的机械效率 12
题型六 测量滑轮组的机械效率 12
题型七 测量斜面的机械效率 14
考点要求 新课标要求 命题预测
有用功和额外功 3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 测量某种简单机械的机械效率。 《机械效率》是《简单机械》中主要的内容，也是进一步认识简单机械的重要内容，通过对机械效率的理解加深对人类使用的工具发展历程。 对机械效率的考查题型有：选择题、填空题、实验探究题和综合计算题等。 主要命题点有：认识有用功、额外功和总功；机械效率的概念及影响机械效率的因素；机械效率的简单计算；常用简单机械的机械效率和测量滑轮组的机械效率等。
机械效率
滑轮组的机械效率
斜面的机械效率
杠杆的机械效率
测量滑轮组的机械效率
考点一 杠杆
一、有用功和额外功
1.有用功、额外功和总功
（1）有用功：为了实现做功的目的，不用任何机械而必须做的功，用表示；
（2）额外功：使用机械时，不是我们需要的但又不得不做的功，用表示；
（3）总功：有用功与额外功之和是总共所做的功，用表示。。
（4）区分有用功与额外功的关键：看我们需要达到什么做功目的。例如:用桶将水从水井中提上来，克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功;如果是捞出掉入水井中的水桶,则克服桶重做的是有用功，而克服桶带出来的水的重力所做的功是额外功。
（5）大量实验表明，动力对机械所做的功总是大于机械对外所做的功(有用功)。事实上，使用任何机械都不能省功。
2.三种简单机械的有用功、额外功和总功
种类 杠杆 滑轮组 斜面
图示
有用功
额外功 若不计摩擦： 若不计绳重及摩擦：
总功
三者关系
二、机械效率
1.使用机械时额外功不可避免
使用机械做功时，额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此使用不同机械来对物体做功时，人们总是希望额外功越少越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示这一性能。
2.机械效率
定义 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示
公式 （机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示）
物理意义 机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大
可变性 机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同
特点 因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1
注意 机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关
3.功、功率和机械效率的比较
物理量 意义 定义 符号 公式 单位 说明
功 做功，即能量的转化 力与物体在力的方向上移动距离的乘积 W J (1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。 (2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系
功率 表示物体做功的快慢 功与做功时间之比 P W
机械效率 反映机械做功性能的好坏 有用功与总功之比 η 无
4.机械效率的计算
机械效率的表达式为，三种简单机械的机械效率总结如下：
杠杆 滑轮（组） 斜面
竖直匀速提升 水平匀速拉动
图示
公式 （理想情况） （不计绳重和摩擦） 或
说明 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，F为动力，s为动力作用点移动的距离。 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子段数。 其中Ff为物体与水平面间的摩擦力，F为拉力，s物 为物体移动的距离，s绳为绳子自由端移动的距离，n为承担摩擦力的绳子段数。 其中G为提升重物的重力，h为斜面的高度，s为斜面的长度，F为拉力，Ff为物体与斜面间的摩擦力。
1．（2024·江苏宿迁·中考真题）如图所示的小型起重机，某次吊起重为的物体，电动机的拉力为，用时，使物体上升了。则通过动滑轮（　　）
A．做的有用功为 B．拉力功率为
C．做的总功为 D．机械效率为
考点二 测量滑轮组的机械效率
一、测量滑轮组的机械效率
1.测量滑轮组的机械效率
实验目的 测量滑轮组的机械效率
实验思路 要想测量滑轮组的机械效率，就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功，然后求出二者的比值。
实验原理
实验图
实验器材 弹簧测力计、刻度尺、滑轮组、细绳、钩码、铁架台
实验设计与分析 （1）控制变量法：①在探究滑轮组的机械效率与物重的关系时，控制动滑轮重不变，只改变物重；②在探究滑轮组的机械效率与动滑轮重的关系时，控制物重不变，只改变动滑轮重 （2）滑轮组的绕线方式：（段数为奇数时从动滑轮开始绕，段数为偶数时从定滑轮开始绕，即“奇动偶定”） （3）匀速（缓慢）拉动的目的：使弹簧测力计示数稳定，方便读数 （4）设计实验数据表格：（表格应包含实验序号、动滑轮重、钩码重、钩码上升的距离、弹簧测力计的示数、自由端移动的距离、机械效率） （5）有用功：钩码重×钩码上升的距离 （6）总功：拉力×自由端移动的距离 （7）提高机械效率的方法：减小摩擦、增大物重、减小动滑轮重 拓展 （8）滑轮组的机械效率与物体被提升的高度、速度、滑轮组的绕线方式均无关
实验结论 （1）当动滑轮重一定时，物重越重，机械效率越高 （2）当物重一定时，动滑轮重越轻，机械效率越高
2.影响滑轮组机械效率的主要因素与改进措施
影响因素 分析 改进措施（提高效率）
被提升物体的重力 同一滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力
动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重
滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦
1．（24-25九年级上·广东东莞·阶段练习）同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图所示。
次序 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
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
(1)分析表中数据可知：第4次实验是用 图所示装置来完成的，该次的机械效率η= ；
(2)通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与 无关；
(3)通过比较 （填次序）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；
(4)通过比较 （填次序）两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越小；
(5)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”，小明认为这句话是错误的。他是 （填次序）两次实验数据对照分析来判断的。
(6)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，你认为以下不可行的是______
A．减轻动滑轮重 B．增加所提物体重
C．机械加润滑油 D．增加重物上升高度
题型一 有用功、额外功和总功
1．（24-25九年级上·陕西咸阳·期中）《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。借助辘轳汲水时，下列有关说法正确的是（　　）
A．辘轳是一个动滑轮
B．克服水重和桶重做的功是有用功
C．增大转动摇把的速度不能提高辘轳的机械效率
D．通过现代科技改良后，可以将辘轳的机械效率提高到100%
2．（24-25九年级上·陕西咸阳·期中）“曲岸深潭一山叟，驻眼看钩不移手”，古往今来，无数钓鱼爱好者陶醉于这项活动之中。钓鱼时，某人不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水，在用绳子打捞水桶的过程中，下列所述中属于有用功的是（　　）
A．把桶中水提高做的功 B．把桶和桶中的水提高做的功
C．把桶提高做的功 D．把绳子提高做的功
题型二 机械效率的理解
功率和机械效率都是机械本身性能的重要参数，但它们是完全不同的物理量，表示机械完全不同的两个方面。功率表示做功快慢，机械效率表示有用功占总功的比值。 当不计绳重和摩擦时，机械效率，即同一滑轮组，其机械效率η与G物和G动有关，G动一定时,G物越大，η越大；G物一定时，G动越大，η越小。
3．（24-25九年级上·广西河池·期中）用一个滑轮组把同一个物体匀速提升同样的高度，经过改进提高机械效率后，则（　　）
A．有用功减少，总功增多
B．有用功不变，总功减少
C．功率变大，机械做功更多
D．机械做功加快
4．（2024·四川广安·中考真题）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800N，在绳子自由端用500N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3m，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： （填写番号）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。
题型三 滑轮组的机械效率
计算滑轮组机械效率的方法有三种： （1）分别求出W有、W总，运用公式计算； （2）已知绕绳方式，运用（或）计算； （3）对不计绳重及摩擦的竖直方向的滑轮组，运用公式直接计算。
5．（2024·山东泰安·中考真题）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为，对绳子的拉力为；物体的重力为，物体匀速上升的速度始终为，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，取。下列说法中（ ）
①滑轮组的机械效率为 ②汽车受到的摩擦力为
③汽车牵引力在4s内做的功为 ④汽车牵引力的功率为
A．只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确
6．（2024·西藏·中考真题）建筑工地上工人用如图所示的装置提升重为760N的物体。在拉力F作用下，物体在8s内竖直匀速上升了2m。如果动滑轮重为240N，不计绳重和摩擦。求：
(1)物体上升的速度；
(2)滑轮组的有用功；
(3)滑轮组的机械效率。
题型四 斜面的机械效率
对于斜面，有W总=W有+W额=Gh+fs，故斜面的机械效率，在实际计算时可根据题中已知条件灵活选用公式。
7．（2024·内蒙古·中考真题）如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（　　）
A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N
C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70%
8．（2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长，高，他做的总功为 J，斜坡的机械效率为 ，木箱受到的摩擦力为 N。
题型五 杠杆的机械效率
杠杆机械效率的计算对于杠杆，不计摩擦时，有W总=W有+W额=Gh+G杆h杆，其中，G杆为杆的重力，h杆为杠杆重心移动的距离。故杠杆的机械效率，在实际计算时可根据需要灵活选用简便的公式。
9．（24-25九年级上·江苏淮安·阶段练习）如图所示，用手沿竖直方向匀速拉动一均匀杠杆提升一个重为G的物体缓缓上升，不计支点处摩擦。若使物体悬挂位置从O向A移动，则杠杆的机械效率与支点O到悬挂点B的距离L的关系可能符合下列图中的（ ）
A． B． C． D．
10．（24-25九年级上·广东茂名·期中）如图所示，用竖直向上的力F匀速拉动杠杆的右端，使重力为50N的物体缓慢升高0.1m，测得拉力大小F=24N，A端移动的距离为0.25m，在这一过程中，有用功为 J，额外功为 J，机械效率为 。（保留小数点后1位）
题型六 测量滑轮组的机械效率
1．影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率； 若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为。讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。 2．提高滑轮组机械效率的方法 (1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。 (2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。 (3)换用最简单的机械。
11．（24-25九年级上·江西九江·阶段练习）某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
实验次数 钩码重量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
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。但小组有同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，其他人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，静止时测出的机械效率将 （填“变大”或“变小”或“不变”）；
(2)通过比较 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号）；
(3)第4次实验的机械效率； ；通过比较3、4两次实验数据可得出结论： ；
(4)若每个滑轮的质量为100g，则第二次实验中克服摩擦做的额外功为 J。（不计绳重）
12．（24-25九年级上·陕西咸阳·期中）在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
实验次数 钩码重 钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动距离 机械效率
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5
(1)实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计。
(2)小组某同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数。他的想法是不正确的，因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。
(3)用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中空白的两个数据填写完整。 、
(4)通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数 （选填“有关”或“无关”）。
(5)通过比较 两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（填实验次数的序号）
(6)通过比较3、4两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 （填“高”或“低”）。
题型七 测量斜面的机械效率
13．（24-25九年级上·江苏宿迁·期中）小明用如图所示的实验装置测斜面的机械效率，表格中是他收集的部分数据。
实验序号 斜面的倾斜程度 物块的重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/m 机械效率η
1 较缓 10 0.2 1 33.3%
2 较陡 10 0.4 7.0 1
… … … … … … …
(1)在实验1中，小明测拉力时要用弹簧测力计平行于斜面拉着木块做 运动，弹簧测力计的示数如图所示，则此时拉力F= N；
(2)在实验2中，斜面的机械效率为 %，此时物体所受摩擦力大小应该是 N。
14．（24-25九年级上·江苏苏州·阶段练习）小潜在探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关时，小潜提出了以下的猜想：
A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜角有关
为了解决以上问题，小潜与几位同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录部分实验数据如表：
实验次数 斜面倾角θ 物块重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 斜面的机械效率η
1 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 ① 5.0 ②
2 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 3.0 60%
3 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71%
(1)在实验操作过程中，应平行于斜面向上 拉动物块；
(2)根据表格数据，第1次实验中②数据为 ；
(3)分析实验1、2的数据，可以得出的结论，对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力 （选填“无关”或“有关”）。分析实验2、3的数据，可验证小潜的猜想B是 （选填“正确”或“错误”）的。主题二 力
专题14 机械效率（3-7分）（解析版）
目 录
3
4
考点一 杠杆 4
考点二 测量滑轮组的机械效率 7
10
题型一 有用功、额外功和总功 10
题型二 机械效率的理解 11
题型三 滑轮组的机械效率 12
题型四 斜面的机械效率 14
题型五 杠杆的机械效率 16
题型六 测量滑轮组的机械效率 18
题型七 测量斜面的机械效率 21
考点要求 新课标要求 命题预测
有用功和额外功 3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 测量某种简单机械的机械效率。 《机械效率》是《简单机械》中主要的内容，也是进一步认识简单机械的重要内容，通过对机械效率的理解加深对人类使用的工具发展历程。 对机械效率的考查题型有：选择题、填空题、实验探究题和综合计算题等。 主要命题点有：认识有用功、额外功和总功；机械效率的概念及影响机械效率的因素；机械效率的简单计算；常用简单机械的机械效率和测量滑轮组的机械效率等。
机械效率
滑轮组的机械效率
斜面的机械效率
杠杆的机械效率
测量滑轮组的机械效率
考点一 杠杆
一、有用功和额外功
1.有用功、额外功和总功
（1）有用功：为了实现做功的目的，不用任何机械而必须做的功，用表示；
（2）额外功：使用机械时，不是我们需要的但又不得不做的功，用表示；
（3）总功：有用功与额外功之和是总共所做的功，用表示。。
（4）区分有用功与额外功的关键：看我们需要达到什么做功目的。例如:用桶将水从水井中提上来，克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功;如果是捞出掉入水井中的水桶,则克服桶重做的是有用功，而克服桶带出来的水的重力所做的功是额外功。
（5）大量实验表明，动力对机械所做的功总是大于机械对外所做的功(有用功)。事实上，使用任何机械都不能省功。
2.三种简单机械的有用功、额外功和总功
种类 杠杆 滑轮组 斜面
图示
有用功
额外功 若不计摩擦： 若不计绳重及摩擦：
总功
三者关系
二、机械效率
1.使用机械时额外功不可避免
使用机械做功时，额外功是不可避免的。由于额外功是我们不需要的，它白白浪费能量，因此使用不同机械来对物体做功时，人们总是希望额外功越少越好，或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示这一性能。
2.机械效率
定义 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示
公式 （机械效率是一个比值，它没有单位，通常用百分数表示）
物理意义 机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大
可变性 机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同
特点 因为使用机械时，不可避免地要做额外功，故任何机械的机械效率都小于1,只有在理想情况下机械效率才为1
注意 机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度等无关
3.功、功率和机械效率的比较
物理量 意义 定义 符号 公式 单位 说明
功 做功，即能量的转化 力与物体在力的方向上移动距离的乘积 W J (1)功率大小由功和时间共同决定，单独强调任何一方面都是错误的。 (2)功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系
功率 表示物体做功的快慢 功与做功时间之比 P W
机械效率 反映机械做功性能的好坏 有用功与总功之比 η 无
4.机械效率的计算
机械效率的表达式为，三种简单机械的机械效率总结如下：
杠杆 滑轮（组） 斜面
竖直匀速提升 水平匀速拉动
图示
公式 （理想情况） （不计绳重和摩擦） 或
说明 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，F为动力，s为动力作用点移动的距离。 其中G为提升重物的重力，h为重物升高的高度，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子段数。 其中Ff为物体与水平面间的摩擦力，F为拉力，s物 为物体移动的距离，s绳为绳子自由端移动的距离，n为承担摩擦力的绳子段数。 其中G为提升重物的重力，h为斜面的高度，s为斜面的长度，F为拉力，Ff为物体与斜面间的摩擦力。
1．（2024·江苏宿迁·中考真题）如图所示的小型起重机，某次吊起重为的物体，电动机的拉力为，用时，使物体上升了。则通过动滑轮（　　）
A．做的有用功为 B．拉力功率为
C．做的总功为 D．机械效率为
【答案】B
【详解】ACD．拉力做的有用功为
拉力做的总功为
动滑轮的机械效率为
故ACD不符合题意；
B．拉力功率为
故B符合题意。
故选B。
考点二 测量滑轮组的机械效率
一、测量滑轮组的机械效率
1.测量滑轮组的机械效率
实验目的 测量滑轮组的机械效率
实验思路 要想测量滑轮组的机械效率，就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功，然后求出二者的比值。
实验原理
实验图
实验器材 弹簧测力计、刻度尺、滑轮组、细绳、钩码、铁架台
实验设计与分析 （1）控制变量法：①在探究滑轮组的机械效率与物重的关系时，控制动滑轮重不变，只改变物重；②在探究滑轮组的机械效率与动滑轮重的关系时，控制物重不变，只改变动滑轮重 （2）滑轮组的绕线方式：（段数为奇数时从动滑轮开始绕，段数为偶数时从定滑轮开始绕，即“奇动偶定”） （3）匀速（缓慢）拉动的目的：使弹簧测力计示数稳定，方便读数 （4）设计实验数据表格：（表格应包含实验序号、动滑轮重、钩码重、钩码上升的距离、弹簧测力计的示数、自由端移动的距离、机械效率） （5）有用功：钩码重×钩码上升的距离 （6）总功：拉力×自由端移动的距离 （7）提高机械效率的方法：减小摩擦、增大物重、减小动滑轮重 拓展 （8）滑轮组的机械效率与物体被提升的高度、速度、滑轮组的绕线方式均无关
实验结论 （1）当动滑轮重一定时，物重越重，机械效率越高 （2）当物重一定时，动滑轮重越轻，机械效率越高
2.影响滑轮组机械效率的主要因素与改进措施
影响因素 分析 改进措施（提高效率）
被提升物体的重力 同一滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力
动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重
滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦
1．（24-25九年级上·广东东莞·阶段练习）同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图所示。
次序 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
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
(1)分析表中数据可知：第4次实验是用 图所示装置来完成的，该次的机械效率η= ；
(2)通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与 无关；
(3)通过比较 （填次序）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；
(4)通过比较 （填次序）两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越小；
(5)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”，小明认为这句话是错误的。他是 （填次序）两次实验数据对照分析来判断的。
(6)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，你认为以下不可行的是______
A．减轻动滑轮重 B．增加所提物体重
C．机械加润滑油 D．增加重物上升高度
【答案】(1) 丙
(2)重物上升高度
(3)1、3
(4)3、4
(5)3、4
(6)D
【详解】（1）[1]由表中数据可知，在第4次实验中，，，承担物重的绳子股数
所以该实验是由图丙所示装置来完成的。
[2]该次的机械效率为
（2）比较1、2两次实验数据，n的值相同，提升的物体重力相同，改变了物体被提升的高度，机械效率不变。可得出结论：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。
（3）比较1、3两次实验数据，n的值相同，提升的物体重力变大，物体被提升的高度相同，机械效率变大，可得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。
（4）比较3、4两次实验数据，n的值不相同，说明动滑轮个数不相同，第三次用乙图，第四次用丙图，提升的物体重力相同，物体被提升的高度相同，动滑轮重力不同，机械效率不同，可得出结论：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越小。
（5）比较3、4两次实验数据，n的值不相同，说明动滑轮个数不相同，第三次用乙图，第四次用丙图，提升的物体重力相同，物体被提升的高度相同，第四次实验比第三次实验省力，但是第四次的机械效率比第三次的机械效率还低，所以机械越省力，它的机械效率越高是错误的。
（6）A．减轻动滑轮重量，在有用功不变时，额外功减小，总功减小，机械效率变大，故A不符合题意；
B．增加所提物体重量，根据（3）的结论，可提高滑轮组机械效率，故B不符合题意；
C．机械加润滑油，可以减小摩擦，减少额外功，在有用功不变时，总功减小，机械效率变大，故C不符合题意；
D．增加重物上升高度，根据（2）的结论，机械效率不变，故D符合题意。
故选D。
题型一 有用功、额外功和总功
1．（24-25九年级上·陕西咸阳·期中）《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。借助辘轳汲水时，下列有关说法正确的是（　　）
A．辘轳是一个动滑轮
B．克服水重和桶重做的功是有用功
C．增大转动摇把的速度不能提高辘轳的机械效率
D．通过现代科技改良后，可以将辘轳的机械效率提高到100%
【答案】C
【详解】A．辘轳是一个轮轴，在使用时轮半径大于轴半径，属于省力杠杆，使用辘轳汲水时可以省力，故A错误；
B．汲水时的目的是为了把水提上来，因此克服水重所做的功是有用功，故B错误；
C．增大转动摇把的速度，在水的重力不变的情况下，有用功不变，额外功不变，因此机械效率不变，故C正确；
D．任何机械在使用过程中都会有额外功，因此通过现代科技改良后，辘轳的机械效率也不会达到100%，故D错误。
故选C。
2．（24-25九年级上·陕西咸阳·期中）“曲岸深潭一山叟，驻眼看钩不移手”，古往今来，无数钓鱼爱好者陶醉于这项活动之中。钓鱼时，某人不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水，在用绳子打捞水桶的过程中，下列所述中属于有用功的是（　　）
A．把桶中水提高做的功 B．把桶和桶中的水提高做的功
C．把桶提高做的功 D．把绳子提高做的功
【答案】C
【详解】有用功的定义是完成一件事情而做的功，简单理解，有用功是与你的目的直接相关的；我们的目的就是为了把水桶提上来，所以克服水桶的重力做的功为有用功。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
题型二 机械效率的理解
功率和机械效率都是机械本身性能的重要参数，但它们是完全不同的物理量，表示机械完全不同的两个方面。功率表示做功快慢，机械效率表示有用功占总功的比值。 当不计绳重和摩擦时，机械效率，即同一滑轮组，其机械效率η与G物和G动有关，G动一定时,G物越大，η越大；G物一定时，G动越大，η越小。
3．（24-25九年级上·广西河池·期中）用一个滑轮组把同一个物体匀速提升同样的高度，经过改进提高机械效率后，则（　　）
A．有用功减少，总功增多
B．有用功不变，总功减少
C．功率变大，机械做功更多
D．机械做功加快
【答案】B
【详解】AB．把同一物体匀速提升同样的高度，由可知，前后两次做的有用功不变，一个滑轮组经改进后提高了机械效率，是因为额外功减少了，总功减少了，故A不符合题意，B符合题意；
C．功率大指机械做功快，功率大、机械做功多少都跟机械效率没有直接的关系，故C不符合题意；
D．机械效率高指有用功在总功中占的比值大，机械做功快指机械功率大，机械效率和机械功率没有直接的关系，故D不符合题意。
故选B。
4．（2024·四川广安·中考真题）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800N，在绳子自由端用500N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3m，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： （填写番号）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。
【答案】 80% ①③
【详解】[1]由题知，n=2，则绳端移动的距离
s=2h=2×3m=6m
有用功
W有 =Gh=800N×3m=2400J
总功
W总 =Fs=500N×6m=3000J
滑轮组的机械效率
[2]①增加物体的重力，可以提高有用功，在额外功不变的情况下，有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大，故①符合题意；
②增加提升物体的高度，绳端移动的距离也相应的增大，根据
可知机械效率并不受影响，故②不符合题意；
③减小动滑轮的重力，在提升物体重力不变的情况下，即有用功不变的情况下，额外功减小了，所以机械效率就提高了，故③符合题意。
故选①③。
题型三 滑轮组的机械效率
计算滑轮组机械效率的方法有三种： （1）分别求出W有、W总，运用公式计算； （2）已知绕绳方式，运用（或）计算； （3）对不计绳重及摩擦的竖直方向的滑轮组，运用公式直接计算。
5．（2024·山东泰安·中考真题）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为，对绳子的拉力为；物体的重力为，物体匀速上升的速度始终为，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，取。下列说法中（ ）
①滑轮组的机械效率为 ②汽车受到的摩擦力为
③汽车牵引力在4s内做的功为 ④汽车牵引力的功率为
A．只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确
【答案】B
【详解】②汽车受到的摩擦力为
①由图可知，滑轮组有效绳子段数，则滑轮组的机械效率为
④汽车速度为
汽车牵引力的功率为
③汽车牵引力在4s内做的功为
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
6．（2024·西藏·中考真题）建筑工地上工人用如图所示的装置提升重为760N的物体。在拉力F作用下，物体在8s内竖直匀速上升了2m。如果动滑轮重为240N，不计绳重和摩擦。求：
(1)物体上升的速度；
(2)滑轮组的有用功；
(3)滑轮组的机械效率。
【答案】(1)0.25m/s
(2)1520J
(3)76%
【详解】（1）由于物体在8s内竖直匀速上升了2m，所以物体上升的速度
（2）滑轮组的有用功
（3）滑轮组的额外功
滑轮组的机械效率
题型四 斜面的机械效率
对于斜面，有W总=W有+W额=Gh+fs，故斜面的机械效率，在实际计算时可根据题中已知条件灵活选用公式。
7．（2024·内蒙古·中考真题）如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（　　）
A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N
C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70%
【答案】C
【详解】A．根据题意，对物体做的有用功为
故A不符合题意；
B．总功为
则额外功为
则物体受的摩擦力为
故B不符合题意；
C．拉力做功的功率为
故C符合题意；
D．斜面的机械效率为
故D不符合题意。
故选C。
8．（2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长，高，他做的总功为 J，斜坡的机械效率为 ，木箱受到的摩擦力为 N。
【答案】 800 75% 100
【详解】[1]拉力做的总功为
[2]有用功的大小为
斜坡的机械效率为
[3]额外功的大小为
摩擦力的大小为
题型五 杠杆的机械效率
杠杆机械效率的计算对于杠杆，不计摩擦时，有W总=W有+W额=Gh+G杆h杆，其中，G杆为杆的重力，h杆为杠杆重心移动的距离。故杠杆的机械效率，在实际计算时可根据需要灵活选用简便的公式。
9．（24-25九年级上·江苏淮安·阶段练习）如图所示，用手沿竖直方向匀速拉动一均匀杠杆提升一个重为G的物体缓缓上升，不计支点处摩擦。若使物体悬挂位置从O向A移动，则杠杆的机械效率与支点O到悬挂点B的距离L的关系可能符合下列图中的（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】如图所示：
由三角形的知识可知
杠杆的机械效率
使物体悬挂位置从O向A移动，G不变，物体上升的高度不变，有用功不变，则L1不变，G杠不变，L变大，杠杆的机械效率变大，但不是正比关系，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
10．（24-25九年级上·广东茂名·期中）如图所示，用竖直向上的力F匀速拉动杠杆的右端，使重力为50N的物体缓慢升高0.1m，测得拉力大小F=24N，A端移动的距离为0.25m，在这一过程中，有用功为 J，额外功为 J，机械效率为 。（保留小数点后1位）
【答案】 5 1 83.3%
【详解】[1]该过程中做的有用功是克服物体的重力做功，则有用功为
[2]该过程中做的总功为
则做的额外功为
[3]机械效率为
题型六 测量滑轮组的机械效率
1．影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率； 若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为。讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。 2．提高滑轮组机械效率的方法 (1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。 (2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。 (3)换用最简单的机械。
11．（24-25九年级上·江西九江·阶段练习）某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
实验次数 钩码重量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
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。但小组有同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，其他人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，静止时测出的机械效率将 （填“变大”或“变小”或“不变”）；
(2)通过比较 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号）；
(3)第4次实验的机械效率； ；通过比较3、4两次实验数据可得出结论： ；
(4)若每个滑轮的质量为100g，则第二次实验中克服摩擦做的额外功为 J。（不计绳重）
【答案】(1) 匀速 摩擦 变大
(2)1、2
(3) 80% 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
(4)0.04
【详解】（1）[1]实验应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。
[2]在拉动过程中，因为滑轮和轴之间存在摩擦力，会影响滑轮组的机械效率，因此不能静止读数。
[3]若静止时读数，测力计没有测量出机械之间的摩擦，测量的拉力偏小，导致在有用功一定时，总功偏小，根据机械效率公式知机械效率变大。
（2）探究滑轮组的机械效率与绳子段数之间的关系，需要控制钩码的重力、钩码上升的高度、滑轮的个数相同，因此选择1、2两次实验。
（3）第4次实验中，连接动滑轮绳子的股数是4股，则机械效率为
[2]比较第3、4次的实验数据，不同滑轮组提升相同重物，动滑轮重不同，机械效率不同，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。
（4）由表中数据可知，第二次实验中，有用功
总功为
动滑轮的重力
则克服动滑轮重力做的功
不计绳重，由
和
可得，克服摩擦做的额外功为
12．（24-25九年级上·陕西咸阳·期中）在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
实验次数 钩码重 钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动距离 机械效率
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5
(1)实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计。
(2)小组某同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数。他的想法是不正确的，因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。
(3)用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中空白的两个数据填写完整。 、
(4)通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数 （选填“有关”或“无关”）。
(5)通过比较 两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（填实验次数的序号）
(6)通过比较3、4两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 （填“高”或“低”）。
【答案】(1)匀速
(2)摩擦力
(3) 0.4 80%
(4)无关
(5)2、3
(6)低
【详解】（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力的大小才等于测力计的示数。
（2）若静止时读数，测力计没有测量出机械之间的摩擦力，故测量出的拉力偏小，他的想法不正确；根据，求出的总功偏小，而有用功不变，根据，故这样测出的机械效率偏大，即他没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响。
（3）[1]丁图装置绳子的有效段数为4，故绳子自由端移动的距离为
[2]第4次实验的机械效率为
（4）根据可知，第1、2、3次实验绳子的有效段数分别为2、3、3；结合图示和钩码的重力，第1、2、3次分别是用甲乙丙装置完成的，通过比较1、2两次实验数据可知，钩码的重力相同，提升的高度相同，连接动滑轮绳子的段数不同，机械效率相同，故可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
（5）通过比较2、3两次实验数据可知，滑轮组相同，连接动滑轮的绳子段数相同，提升的高度相同，物体的重力不同，物体重力越大，机械效率越大，故可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组机械效率越高。
（6）通过比较3、4两次实验是分别用丙丁装置完成的，丁装置中有2个动滑轮，动滑轮重力大于丙中动滑轮的重力，而实验提起物体的重力相同，第4次实验的机械效率小于第3次实验的机械效率，故得出的结论是：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低。
题型七 测量斜面的机械效率
13．（24-25九年级上·江苏宿迁·期中）小明用如图所示的实验装置测斜面的机械效率，表格中是他收集的部分数据。
实验序号 斜面的倾斜程度 物块的重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/m 机械效率η
1 较缓 10 0.2 1 33.3%
2 较陡 10 0.4 7.0 1
… … … … … … …
(1)在实验1中，小明测拉力时要用弹簧测力计平行于斜面拉着木块做 运动，弹簧测力计的示数如图所示，则此时拉力F= N；
(2)在实验2中，斜面的机械效率为 %，此时物体所受摩擦力大小应该是 N。
【答案】(1) 匀速直线 6
(2) 57.1 3
【详解】（1）[1]木块沿斜面做匀速直线运动，受力平衡，弹簧测力计的示数等于木块受到的拉力大小。
[2]图中测力计的分度值为0.2N，示数为6N，即木块受到的拉力为6N。
（2）[1]在实验2中，斜面的机械效率
[2]克服摩擦力做的功为额外功，此时物体所受摩擦力大小为
14．（24-25九年级上·江苏苏州·阶段练习）小潜在探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关时，小潜提出了以下的猜想：
A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜角有关
为了解决以上问题，小潜与几位同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录部分实验数据如表：
实验次数 斜面倾角θ 物块重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 斜面的机械效率η
1 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 ① 5.0 ②
2 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 3.0 60%
3 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71%
(1)在实验操作过程中，应平行于斜面向上 拉动物块；
(2)根据表格数据，第1次实验中②数据为 ；
(3)分析实验1、2的数据，可以得出的结论，对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力 （选填“无关”或“有关”）。分析实验2、3的数据，可验证小潜的猜想B是 （选填“正确”或“错误”）的。
【答案】(1)匀速
(2)60%
(3) 无关 正确
【详解】（1）在实验操作过程中，应平行于斜面向上匀速拉动物块，此时测力计示数才等于拉力大小。
（2）第1次实验中机械效率为
即②数据为。
（3）[1]分析实验1、2数据知道，控制相同的是斜面的倾角，改变的是物块的重力，得到的机械效率相同，可以得出的结论：对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力无关。
[2]分析实验2、3数据知道，控制相同的是物块重力，改变的是斜面倾角，且倾角越大，机械效率越高，可以得到的结论是：在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高；所以猜想B是正确的。

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