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(共53张PPT)
功的原理　机械效率
【构建知识网络】
知识点1 功的原理
1．内容：使用任何机械都不能省___．
2．成立条件：不计_____及机械结构自身的重力时，W人＝W机．
功
摩擦
知识点2 机械效率
1．有用功
(1)定义：为达到目的必须做的功．
(2)公式：竖直提升，W有用＝___， 使用滑轮组使物体在水平方
向匀速运动，W有用＝___；W有用＝W总－W额．
Gh
fs
2．额外功
(1)定义：并非需要，但又不得不做的功．
(2)公式：滑轮组不计摩擦，物体在竖直方向运动，W额＝____；
斜面，W额＝___；W额＝W总－W有用．
3．总功
(1)定义：有用功与额外功之和．
(2)公式：W总＝W有用＋W额；总功即动力做的功，W总＝Fs.
G动h
fs
4．机械效率
(1)定义：把_______跟_____的比值叫机械效率．
(2)公式：________，因W有用(3)提高机械效率的方法：滑轮组：增加_____、减小动滑轮自
重、减小摩擦．斜面：增大斜面的倾斜程度、减小摩擦．
有用功
总功
物重
(4)机械效率的计算
【名师点拨】
(1)机械效率大的机械工作时，有用功占总功的比例大；(2)做功多的机械，其机械效率不一定大；(3)省力的机械，其机械效率不一定大；(4)功率大的机械，机械效率不一定大．
(1)有用功越大，机械的机械效率就越高．( )
(2)额外功越大，机械的机械效率就越低．( )
(3)机械的功率越小，机械效率就越低．( )
(4)机械做功越多，机械效率越高．( )
(5)减小机械内部摩擦可以提高其机械效率．( )
(6)增大斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不变．( )
×
×
×
×
√
×
(7)机械效率越高的机械越省力．( )
(8)使用任何机械，不仅不省功，反而多做了一些功．( )
(9)摩擦力所做的功都是额外功．( )
×
√
×
实验1 测量滑轮组的机械效率
【实验装置】
【命题点扫描】
【设计与进行实验】
1．实验原理：_______．
2．器材及作用：弹簧测力计、刻度尺、细绳、动滑轮、定滑
轮、钩码若干．
(1)弹簧测力计测量___________________．
(2)刻度尺测量_____________________________________．
拉力的大小和钩码重
钩码上升的距离和弹簧测力计移动的距离
3．用弹簧测力计沿_____________拉动绳子．
4．控制变量法的应用
(1)探究滑轮组的机械效率与物重的关系，_________________
___________相同．
(2)探究滑轮组的机械效率与动滑轮的重力大小的关系，_____
_______________________________相同．
(3)探究滑轮组的机械效率与所提重物上升高度的关系，控制
_____________________相同，_____________相同．
竖直方向匀速
控制滑轮组的重力
及绕线方式
控制
滑轮组绕线方式及所吊钩码的数量
同一滑轮组的绕线方式
所提物体重力
5．分析论证
(1)根据实验数据分析，选实验装置图．
(2)滑轮组机械效率的影响因素：_____的重力、绳子与滑轮间
的摩擦力、_______的重力．
(3)提高滑轮组机械效率的方法：___________________、_____
___________、减小机械间的摩擦．
(4)实验结论：在其他条件相同时，动滑轮越重，机械效率越低；
在绳子所能承受的范围内，所吊物体越重，机械效率越高．
物体
动滑轮
增加提升物体的重力
减小
动滑轮重力
6．交流与反思
(1)实验中，物体上升的高度和测力计移动的距离一定要测出准
确数值才能计算出机械效率吗？___________________________
_____．
(2)滑轮组机械效率与物体被提升的高度、物体移动的速度是
否有关？_______．
可以不测，用公式
计算
均无关
(3)实验中的额外功有哪些？_____________________________
_________________________．
(4)如果不考虑摩擦力和绳重对实验的影响，改变绳子的绕法，
是否会影响滑轮组的机械效率？_____．
克服动滑轮重做的功、克服绳重
做的功、克服摩擦力做的功
不会
【命题增长点】
1．弹簧测力计不沿竖直方向，测量数值偏___，对机械效率测
量结果的影响是_____．
2．此实验无刻度尺，对实验结果___(填“有”或“无”)影响．
大
偏小
无
3．测力计调零问题探究
在测量滑轮组机械效率实验前，小明未对弹簧测力计进行调零，
就直接测量拉力，此时弹簧测力计的指针在0.2 N刻度处．当匀
速拉动绳子提升重物时，弹簧测力计示数为2.4 N，那么实际拉
力应为____N．若用该错误示数计算滑轮组的机械效率，与真实
值相比会偏___．
2.2
小
4．测力计倒挂使用分析
在实验过程中，小红误将弹簧测力计倒挂使用(即弹簧测力计
的挂钩朝上，拉环朝下)来测量拉力．若弹簧测力计自身重力
为0.5 N，当匀速拉动绳子提升重物时，弹簧测力计示数为
3 N，此时作用在绳子上的实际拉力是____N．这种错误操作
除了导致拉力测量不准确，还会对实验产生哪些其他影响___
_____________________________________________________
2.5
一
是倒挂使用改变了弹簧测力计的受力方向和内部结构的受力
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_________________________________________．
状态，可能会影响弹簧的弹性形变规律，导致测量的拉力数据
不稳定；二是由于弹簧测力计自身重力作用在绳子上，会使整
个滑轮组的受力情况变得复杂，额外增加了提升弹簧测力计重
力所做的额外功，使得计算出的机械效率与正常操作时相比产
生偏差，无法真实反映滑轮组本身的机械效率
实验2 测量斜面的机械效率
【实验装置】
【命题点扫描】
1．实验原理：________．
2．弹簧测力计沿斜面向上_____拉动物体．
3．控制变量法的应用
(1)探究斜面机械效率的大小与斜面倾斜程度的关系，控制___
_________________________相同，改变斜面的倾斜程度．
匀速
斜
面的粗糙程度与物体的重力
(2)探究斜面机械效率的大小与物体重力的关系，控制_______
___________________相同，改变物体重力的大小．
(3)探究斜面机械效率的大小与斜面粗糙程度的关系，控制___
_________________________相同，改变斜面的粗糙程度．
斜面的
粗糙程度与倾斜程度
斜
面的倾斜程度与物体的重力
4．分析数据，总结结论
(1)根据表中数据计算功和机械效率．
(2)实验结论：其他条件不变时，斜面的倾角越小，机械效率
越___；在其他条件不变时，斜面越光滑，机械效率越___；
斜面的机械效率与斜面的长度、物体的重力等因素无关．
低
高
5．交流与反思
(1)增大斜面倾角的操作：_______________________________．
(2)拉动木块在斜面上运动时，木块和斜面上的内能_____(填
“增加”“减少”或“不变”)．
将木板下面的木块向斜面底角移动
增加
【命题增长点】
实验结论迁移应用
在修建盘山公路时，运用了斜面原理．结合测量斜面机械效率
的实验结论，分析盘山公路要修成“S”形的理由：_________
______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_________________________________________________；
盘山公路
修成“S”形，是因为在高度一定的情况下，增大了斜面的长
度，减小了斜面的倾斜程度．根据实验结论，斜面倾角越小，
车辆上坡时所需的牵引力越小，更便于车辆行驶，提高了安全
性．同时，较小的倾斜程度也能减少车辆零部件的磨损
若要提高盘山公路运输车辆的机械效率，从公路修建和车辆行
驶角度，分别可以采取的措施：___________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_____________________________________________________
_____________________________________________________
_______________________________________________．
保证路面平整且光滑，减少路
面的摩擦阻力，降低车辆行驶时克服摩擦力做的额外功；合理
规划公路的坡度，在满足车辆行驶安全的前提下，适当增大坡
度，提高机械效率．从车辆行驶角度，可采取的措施有：保持
车辆良好的车况，定期检查和保养，减小车辆自身的机械摩
擦；合理装载货物，避免超载，在保证运输量的同时，减小
车辆重力，降低额外功与总功的比值，提高机械效率
考点1 功、功率、机械效率　(2025年13套卷5考)
1．[2025·日照]2024年，日照港跻身全球5亿吨大港阵营．如图所示，工人用电动机驱动的起重机搬运质量为10 t的集装箱．先在100 s内将集装箱匀速提升10 m，此过程电动机的功率为1.2×104 W．然后起重机又在100 s内将集装箱沿水平方向匀速移动了5 m，此过程的电动机的功率为1×102 W．不计空气阻力，g取10 N/kg.下列说法正确的是( )
A．在上升过程中，起重机对集装箱做的功为1.2×106 J
B．在上升过程中，起重机对集装箱做功的功率为1×104 W
C．在上升过程中，起重机的机械效率为100%
D．在水平移动过程中，起重机对集装箱做的功为1×104 J
【名师点拨】
功率是单位时间内做的功，表示的是做功的快慢；机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率高说明有用功与总功的比值大．功率与机械效率是两个完全不同的概念．
2．[2024·东营]如图所示，用甲、
乙、丙三种简单机械分别提起同一
重物G，已知滑轮重20 N，杠杆(OB
＝2OA)重10 N，手的拉力始终沿竖
直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是( )
A．甲图：该装置不省力也不省距离
B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的
C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小
D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高
考点2 机械效率计算　(2025年13套卷1考)
1．[2024·泰安]如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起．已知汽车的质量为3×103 kg，牵引力F1为4 000 N，对绳子的拉力F2为2 500 N；物体的重力为6 000 N，物体匀速上升的速度始终为0.5 m/s，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，g取10 N/kg.下列说法中( )
①滑轮组的机械效率为80%
②汽车受到的摩擦力为150 N
③汽车牵引力在4 s内做的功为8×103 J
④汽车牵引力的功率为6 000 W
A．只有①正确 B．只有①④正确
C．只有①②正确 D．只有③④正确
【名师点拨】
滑轮组在竖直方向机械效率的计算
2．[2023·济宁]两个滑轮按如图所示的方式组合，用5 N的拉
力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与
地面间的摩擦力为9 N，则拉力F的功率为__W，滑轮组的机械
效率为____．
2
90%
【名师点拨】
滑轮组在水平方向机械效率的计算
3．[2025·德州]如图所示，在劳动实践活动中，小刚在水平地面与车厢间用木板搭一斜面装载货物．
(1)请画出货物所受重力G的示意图．
(2)已知此斜面长s＝3 m，高h＝1 m，小刚沿斜面方向用400 N
的推力将重900 N的货物以1 m/s的速度匀速从斜面底端推到顶
端(不计空气阻力，忽略箱子大小)，此过程中推力的功率为
____W，斜面的机械效率为____，物体在斜面上运动时所受摩
擦力为____N.
400
75%
100
【名师点拨】
1．斜面的机械效率
斜面的粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低．
2．斜面中摩擦力的求解方法：根据W额＝W总－W有得出额外功，再由W额＝fs求出f.
1．[2025·新疆]如图所示，若一根重心在B点的木棒可绕O点无摩擦转动，在D点施加竖直向上的力缓慢提升重物．已知木棒的长度为1 m，将同一重物分别挂在A点、B点、C点时，重物被提升的高度分别为0.1 m、0.2 m、0.3 m，对应的机械效率分别为ηA、ηB、ηC.则( )
A．ηA＜ηB＜ηC B．ηA＞ηB＞ηC
C．ηA＜ηC＜ηB D．ηC＜ηA＜ηB
2．[2025·达州]“奇思妙想”小组的同学在劳动实践基地，用
如图所示机械将400 N物体匀速提升12 m，用时1 min.已知G动＝
100 N，G人＝600 N，人与地面接触总面积为3.5×10－2m2(空气
阻力、摩擦力及绳重不计)该过程中下列说法正确的是( )
A．人拉力的功率为80 W
B．物体上升速度为0.4 m/s
C．人对地面压强为10 000 Pa
D．该滑轮组机械效率为66.7%
3．[2025·自贡]如图所示，质量为60 kg的工人将重为500 N的彩灯组件竖直向上匀速提升了6 m，用时12 s，绳子自由端拉力F为300 N．不计绳重和摩擦，g取10 N/kg.下列说法正确的是( )
A．拉力的功率是150 W
B．绳子末端移动的速度是0.5 m/s
C．滑轮组的机械效率是78.5 %
D．若工人的脚与地面接触的总面积为300 cm2，则他对地面的压强是1.0×104 Pa
4．[2025·北京]如图所示，重600 N的工人通过滑轮组用竖直向下的拉力匀速提升货物，表中是他某次工作的相关数据．若三个滑轮重均相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法不正确的是( )
A.工人做功的功率为72 W
B．滑轮组对悬挂点A的拉力为920 N
C．滑轮组的机械效率为90%
D．若货物离开水平地面之前，工人用100 N的力竖直向下拉绳端，则地面对货物的支持力为200 N
5．[2025·黑龙江]如图所示，小李同学用滑轮将重6 N的物体
竖直向上匀速提升20 cm.若此滑轮自重为2 N，忽略绳重和摩
擦，则小李同学作用在绳子自由端的拉力F为__N，这个滑轮的
机械效率是____．
4
75%
6．[2025·德阳]塔吊是工程建设中常用的装置，其起吊部分的
结构可简化为如图所示的滑轮组．用200 N的拉力F，将480 N的
重物在10 s内竖直匀速提升2 m，则拉力F的功率为____W，该滑
轮组的机械效率为____．
120
80%
7．[2025·凉山州]用如图甲所示的滑轮组提升物体A.已知被提
升物体A的重力为900 N，卷扬机施加在绳子自由端的拉力F将物
体A以0.5 m/s的速度匀速提高了5 m．拉力F做的功随时间的变
化图像如图乙所示(不计绳重和滑轮与轴的摩擦)．此过程滑轮
组提升重物的机械效率为___%，动滑轮的重力为____N.
90
100
8．[2025·广安]小丽用如图甲所示的装置，测量滑轮组的机械效率．根据所学知识回答下列问题．
(1)实验时应该竖直向上_____(填“匀速”或“变
速”)拉动弹簧测力计．
(2)她按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如
表格所示．第1次实验中，绳子自由端移动的距离①为__；第3
次实验中，机械效率②为____．
(3)她将图甲装置改接为图乙装置，提升相同钩码，得出图乙
装置更_____(填“省力”或“费力”)．
匀速
9
80%
费力
9．借助如图所示的装置(篮子质量不计)，质量为60 kg的采矿工人用400 N的拉力将70 kg的矿石从矿坑匀速提起，10 s内矿石上升了2 m．(忽略绳重及滑轮的摩擦，g取10 N/kg)求：
(1)绳子自由端移动的速度；
(2)此滑轮组的机械效率；
(3)若工作时矿工双脚与地面接触面积为400 cm2，
他对水平地面的压强大小．
解：(1)由图可知，动滑轮上的绳子段数为n＝2，
绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×2 m＝4 m，
绳子自由端移动的速度：
(2)矿石的重力：G＝mg＝70 kg×10 N/kg＝700 N，
此滑轮组的机械效率：
＝87.5%；
(3)工人的重力：G人＝m人g＝60 kg×10 N/kg＝600 N，
工作时矿工对水平地面的压力等于他的重力与绳子拉力之差，即
F压＝G人－F＝600 N－400 N＝200 N，
他对水平地面的压强：

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