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教材梳理
第十二章 简 单 机 械
第二课时 机械效率(杠杆、滑轮组、斜面)
1. 知道机械效率及机械效率的计算。了解提高机械效率的意义和途径。
2. 能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。
课程标准
考点梳理
有用功、额外功和总功
1. 机械功原理：使用机械时，可以省__________，或者省__________，但不能省__________。
2. 基本概念：
（1）有用功（W有用）：使用机械做功时，机械对物体所做的功叫做__________。（需要的、有价值的功）
力
距离
功
有用功
（2）总功（W总）：使用机械做功时，动力对机械所做的功叫做__________。
（3）额外功（W额外）：使用机械做功时，克服机械自身部件的重力和摩擦力等因素所做的功叫做______________。（不需要又不得不做的功）
说明：如使用动滑轮提升钩码时，动滑轮对钩码的拉力所做的功是有用功，作用在绳子自由端的拉力所做的功是总功，克服动滑轮自身所受的重力以及摩擦力等因素所做的功是额外功。
3. 关系:W总=__________+__________。
总功
额外功
W有用
W额外
1. 定义：__________跟__________的比值叫做机械效率，用符号η表示。
2. 公式： η=______________________。
3. 单位：机械效率没有单位。
注意：由于总存在额外功，即总功必定大于有用功，所以η总是小于1。
有用功
机械效率
总功

4. 常见机械的机械效率：
机械 示意图 机械效率 说明
滑轮组
(沿竖直方向) ①G物是被提升物体的重
②s＝nh
(n是作用在动滑轮上的绳子股数)
③W总＝G物h＋G动h
（不计绳重与摩擦）
机械 示意图 机械效率 说明
滑轮组
(沿水平方向) ①f为地面对物体的摩擦力
②s＝ns物
斜面 W总＝G物h＋fs，f为斜面对物体的摩擦力
1. 实验原理：__________________________。
2. 待测量：钩码的__________、作用在绳子自由端的__________、钩码上升的__________、绳子自由端______________________。
3. 实验器材：铁架台、滑轮、钩码、细绳、__________________和__________________。

滑轮组机械效率的测量
重力
拉力
高度
移动的距离
弹簧测力计
刻度尺
4. 测拉力时，应沿__________方向________________拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数。
5. 实验结论：滑轮组的机械效率与_______________________、______________________、绳重和摩擦有关。①用同一滑轮组提升不等重的物体，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率________；②用不同的滑轮组提升等重的物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率__________；③用同一个滑轮组提升同一个物体，提升的高度不同时，机械效率__________(填“相同”或“不同”)。
竖直
缓慢匀速
被提升物体的重力
动滑轮的重力
越高
越低
相同
6. 提高滑轮组的机械效率：__________被提升物体的重力，__________动滑轮的重力，__________绳重和摩擦。
增大
减小
减小
课本简练
1. (八下P85演示改编)用挖掘机提升泥土的过程中，它做的有用功是（ ）
A. 克服抓斗的重力所做的功
B. 克服泥土的重力所做的功
C. 克服零件间的摩擦力所做的功
D. 提升泥土和抓斗的动力所做的功
B
2. (八下P88学到了什么3改编)简单机械的机械效率高是指（ ）
A. 有用功多 B. 额外功少
C. 总功多 D. 有用功占总功的比例高
D
3. (八下P88动手动脑学物理2改编)一台机器的机械效率为80%，当它完成1 000 J的总功时，所做的有用功为（ ）
A. 1 000 J B. 800 J
C. 400 J D. 200 J
B
4. （八下P88动手动脑学物理4改编）如图1-12-27所示，工
人用动滑轮匀速提升重为400 N的窗玻璃，所用的竖直拉力
为250 N，绳子自由端竖直向上移动20 m，用时50 s。求：
（1）动滑轮所做的有用功。
（2）工人所用拉力的功率。
（3）动滑轮的机械效率。
易错精讲
易错点1
有用功、额外功和总功
【例1】如图1-12-28所示是在生产力比较低下的时期，人们从人工挖的水井中获取生活用水时使用的辘轳和水桶。（以下均填“总功”“有用功”或“额外功”）
（1）当使用辘轳和水桶从井中提水时，
对水桶做的功是__________，对
水做的功是__________，手的动力所做
的功是__________。
额外功
有用功
总功
（2）如果打水时操作不当，把水桶掉进水井中，人们把水桶打捞上来时，水桶中有泥沙和水，此时对水桶做的功是__________，对泥沙和水做的功是_________，手的动力所做的功是__________。
有用功
额外功
总功
思路点拨：人在使用机械做功时具有目的性，依据人的目的来分析做功：对人有价值的功是有用功，人施加在的动力做的功是总功，对人没有价值而不得不做的功是额外功。
【变式1】兴化是鱼米之乡，水网密布，鱼虾丰美，拥有众多钓鱼爱好者。对于钓鱼爱好者在钓鱼时的情况，下列说法正确的是（ ）
A． 钓鱼竿弯曲，说明力可以改变物体的运动状态
B． 手拉钓鱼竿做的是有用功
C． 等待鱼上钩保持不动时，人对钓鱼竿做了功
D． 使用钓鱼竿可以省距离
D
【例2】关于功率和机械效率，下列说法正确的是( )
A. 机械效率越高的机械做功越快
B. 机械效率越高，功率越大
C. 功率越大的机械做功越多
D. 功率越大的机械做功越快
易错点2
机械功、功率与机械效率的概念
D
思路点拨：机械功反映做功的多少；功率的大小表示机械做功的快慢；而机械效率反映了总功被有效利用的程度，该值的高低可衡量一台机器做功性能的优劣。因此，它们之间没有必然的联系。
【变式2】关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是( )
A. 功率越大，做功越快，机械效率越大
B. 做功越少，功率越小，机械效率越小
C. 功率越大，反映做功越快，与机械效率无关
D. 机械效率越大，表明机械做的功越多
C
【例3】如图1-12-29所示，工人师傅用滑轮组将重3 000 N的物体M以0.4 m/s的速度，沿水平地面匀速向前拉动4 m，拉力
F为400 N，物体M与地面间的滑动摩擦力是物重的0.2倍，求：
（1）物体M与地面间的滑动摩擦力大小。
（2）该滑轮组的机械效率。
（3）拉力F做功的功率。
易错点3
机械效率的拓展计算
解：（1）由题可知，物体M与地面间的滑动摩擦力f＝0.2G＝0.2×3 000 N＝600 N。

【变式3】如图1-12-30甲所示，工人用沿斜面向上、大小为500 N的推力F，将质量为80 kg的货物从A点匀速推至B点，再用100 N的水平推力F1使其沿水平台面匀速运动到C点。图1-11-14乙为物体从A点经B点到达C点的s-t图像。求：
（g取10 N/kg）
（1）水平推力做功的功率。
（2）斜面的机械效率。
（3）货物在斜面上所受的摩擦力大小。



实验 探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关(10年1考：2013年)
重点实验
实验名称 探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关
实验器材 铁架台、滑轮、钩码、细绳、刻度尺、弹簧测力计
实验原理
实验过程
实验结论 （1）用同一滑轮组提升重物，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高
（2）被提升的物体的重力一定时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低
（3）滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关
（若忽略摩擦，绳的绕法不同，对同一滑轮组的机械效率没有影响）
【例】【科学探究】小明、小平做“探究影响滑轮组的机械效率的因素”的实验。
【实验装置】
（1）如图1-12-31所示，若小明、小平两人用相同的定滑轮和动滑轮提升同一物体，但绕线方法不同，且小平的更省力，请帮助他们绕好线。
如答图1-12-9所示
【分析论证】
（2）他们的实验数据记录如下：
实验次序 钩码重G/N 钩码上升的距离h/m 有用功W有用/J 弹簧测力计的读数F/N 弹簧测力计移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1 2 0.1 0.2 1.2 0.3 0.36 56%
2 2 0.2 0.4 1.2 0.6 0.72 56%
3 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48
4 2 0.2 0.4 1.8 0.4 0.72 56%
①从表中数据可知，第1、2、3次实验数据是采用__________（填“小明”或“小平”）的装置进行实验后得到的，第4次数据是采用__________（填“小明”或“小平”）的装置进行实验后得到的。
②实验时，应沿__________方向__________缓慢拉动弹簧测力计。若在实验时加速拉动弹簧测力计，则所测得的滑轮组机械效率与正确操作时相比将__________（填“偏大”“不变”或“偏小”）。
小平
小明
竖直
匀速
偏小
③若忽略绳重和所有摩擦，从1、2次实验数据可知实验所用滑轮组的动滑轮重为_________N。
④根据表中的数据计算第3次实验的机械效率为__________。（结果精确到1%）
【实验结论】
（3）比较第1、3次实验数据分析得出：使用同一滑轮组，_______________________________可以提高滑轮组的机械效率。
1.6
83%
增加被提升物体的重力
（4）比较第________、_________次实验数据分析得出：使用同一滑轮组，__________________________对机械效率无影响。所以，即使不使用__________（填测量工具），也能完成该实验。
（5）比较第_________、_________次实验数据分析得出：相同的滑轮，被提升的物体重相同，绕线方法不同，滑轮组的机械效率__________（填“相同”或“不同”）。
1
2
物体上升的高度
刻度尺
2
4
相同
【实验拓展】
（6）小平提出：因为物体静止时不用克服摩擦力做功，所以__________（填“能”或“不能”)在滑轮静止时读数，否则将导致所测的机械效率偏__________（填“大”或“小”)。
（7）小明、小平发现无论怎样改进装置，机械效率都小于1，原因是__________________________________________________。（写出一条即可）
不能
大
提升物体时也对动滑轮做了额外功
考点1 有用功、额外功和总功［10年3考：2016年(填空)、2020年(填空)、2021年(填空)考查］
1. 【传统文化】古人用桔槔（杠杆）从水井中提水（如图1-12-32），图1-12-32古人在利用杠杆从井中提起8 kg水的过程中，用50 N的力把绳拉下5 m，使水桶上升1 m，
此人做的有用功是__________J，总功是
__________J。（g取10 N/kg）
考点精练
80
250
2. 如图1-12-33所示，某人通过滑轮组来提升物体A。已知物体A在10 s内被匀速提升了2 m，物体A所受重力为400 N，动滑轮重80 N，不计绳重与摩擦。则：
①物体A上升的速度为________m/s;②绳子自由端
移动的距离为______m;③绳子自由端移动的速度为
_______m/s;④绳子自由端的拉力F为__________N;
⑤克服物体A重力做的有用功为__________J;
⑥克服动滑轮重力做的额外功为__________J;
⑦拉力F做的总功为__________J。
0.2
6
0.6
160
800
160
960
考点2 机械效率的概念及其计算［10年2考：2016年(填空)、2018年(计算)考查］
3. 甲、乙两机械，甲的机械效率是70%，乙的机械效率是50%，下列说法正确的是（ ）
A. 使用甲机械做功不省力
B. 甲机械做功快
C. 相同时间内，甲机械完成的功多
D. 乙机械的额外功在总功中占的比例大
D
4. （2013广东）如图1-12-34所示，用滑轮组将物块从位置A匀速拉到位置B。物块移动的距离为__________cm,若此时绳子自由端所用拉力为10 N，物块受到的摩擦力为18 N，滑轮组的机械效率为__________。
3.10
60%
5. 【科学思维】如图1-12-35所示，工人用一根均匀杠杆将重为1 000 N的货物匀速提高1 m，工人作用在杠杆末端竖直向上的力为600 N，杠杆末端被提高2 m。则在此过程中有用功为__________J，杠杆的机械效率为__________（结果精确到0.1%）。
1 000
83.3%
6. (2020广东改编)如图1-12-36所示，人向下拉绳提升重物，将重物匀速提升0.5 m，已知物体重400 N，此过程中滑轮组的机械效率为80%，不计绳重及摩擦，则人的拉力做的功为__________J，所用的拉力大小为
__________N，动滑轮重为_________N。
250
250
100
考点3 综合真题
7. (2021广东)用图1-12-37甲中的滑轮组提升重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1-12-37乙所示，反映绳子自由端运动的图线是________（填“A”或“B”），动滑轮
重为__________N，3 s内拉力对
物体做的有用功为__________J。
A
40
300
8. （2018广东）图1-12-38是建筑工地上的起重机示意图，起重机的电动机功率为3×103 W，当它把质量为1 t的重物匀速提起24 m时，用时100 s。问：（g取10 N/kg）
（1）在这段时间内起重机提起重物对重物做功的功率是多少？机械效率是多少？
（2）若起重机AB长为20 m，吊起重物
时B端的配重质量为4 t，为使起重机不翻
倒，则OB长为多少？（不计摩擦和起重机自重）

（2）物体的质量m物=1 t=103 kg，
配重的质量 m配重=4 t=4×103 kg，
由杠杆的平衡条件可得m物g×（lAB－lOB) =m配重g×lOB，
将数据代入可得103 kg×10 N/kg×(20 m－lOB）=
4×103 kg×10 N/kg×lOB，
解得lOB=4 m。
答：（略）

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