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(共41张PPT)
第一部分 教材梳理
第一板块 力学
第八讲　简单机械
机械效率
机械效率
1.定义：物理学中，将　　　　　跟　　　　的比值叫作机械效率，用　　　　表示.
2.计算公式：η=　　　　　　=　　　　　　　　.其中：
有用功
总功
η
(1)W有用表示有用功，指为完成某项任务而　　　　的功；
(2)W额外表示额外功，指使用机械时，并非我们需要但又　　　 　的功；
(3)W总表示总功，指有用功和额外功之和.
3.特点：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是
　　　　总功，因此机械效率总是　　　　1.机械效率通常用百分数表
示.
注意：机械效率是衡量机械做功性能好坏的物理量，但机械效率的高低并不决定使用机械是省力还是费力.
必须做
不得不做
小于
小于
4.提高滑轮组机械效率的方法
(1)改进机械结构，使它更合理，更轻巧(减小机械　　　　　　)；
(2)使用时要经常保养、定时润滑(减小机械间的　　　　　　)；
(3)同一机械，　　　　物重.
重力
摩擦
增加
5.常见简单机械的机械效率
简单机械 定滑轮 动滑轮、滑轮组 斜面
图示
简单机械 定滑轮 动滑轮、滑轮组 斜面
有用功 W有用=　　　　(G表示物体重力，单位是N；h表示物体上升高度，单位是m；W有用表示有用功，单位是J) 总功 W总=　　　(s=h) W总=Fs W总=Fs
F表示拉力，单位是N；s表示拉力移动的距离，单位是m；s=nh，n表示承担动滑轮的绳子段数；W总表示总功，单位是J. 机械效率
Gh
Fs
1. 如图，在斜面上将一个重为4.5 N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为 1.8 N，斜面长为1.2 m，斜面高为0.3 m.该过程中所做的有用功为　　　　J，斜面的效率为　　　　，物体运动过程中所受的摩擦力为　　　　N.
1.35
62.5%
0.675
2. 小明用如图所示的滑轮组将200 N的货物匀速提高2 m，如果动滑轮重50 N，则拉力F为　　　 　N，有用功为
　　　　J，机械效率为　　　　.(不考虑绳重和摩擦)
125
400
80%
3. 如图是我国古代劳动者利用简易机械将巨木抬起的情景.若这些劳动者竖直向下施力2 000 N，将横杆一端压下0.5 m，使420 kg巨木的重心上升0.1 m，则该简易机械对巨木做的有用功为　　　　J，总功为　　　　J，机械效率为　　　　.(g取10 N/kg)
420
1 000　
42%
易错点1 区分功、功率和机械效率
【例1】关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是(　　)
A.越省力的机械，机械效率就越高 B.功率大的机械，做功一定快
C.做功多的机械，功率一定大 D.做功快的机械，机械效率一定高
B
【解析】A.机械效率是指有用功与总功的比值，与机械是否省力无关，故A错误；B.功率是表示做功快慢的物理量，功率大的机械，做功一定快，故B正确；C.功率与做功多少和时间都有关系，不知道做功时间，无法确定功率大小，故C错误；D.机械效率是指有用功与总功的比值，与做功快慢无关，故D错误.
功率与机械效率是用来衡量机械性能的两项重要指标.功率的大小指的是机械做功的快慢；机械效率反映了总功被有效利用的程度.功率和机械效率没有必然的联系；机械效率和是否省力也没有必然的联系.
【变式训练1】(2025珠海校级期末)近几年，我市针对老旧小区进行了外墙修复和粉刷，图中的吊车正在辅助工人师傅进行施工，关于吊车做的功及功率和效率说法正确的是(　　)
A.吊车功率越大，做的功越多
B.吊车功率越大，机械效率越高
C.吊车做的功越多，机械效率越高
D.吊车功率越大，做功越快
D
【解析】吊车功率越大，吊车做功越快，故选项A错误，选项D正确；吊车的机械效率由吊车做的有用功与总功决定，吊车的功率大小、吊车做功的多少都不能决定机械效率，故选项B、C错误.
易错点2 比较滑轮组的机械效率
【例2】如图所示，两个相同的滑轮用甲、乙两种不同的方式将同一个物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，滑轮的机械效率(　　)
A.甲的大
B.乙的大
C.一样大
D.无法确定
B
【解析】图甲为动滑轮，克服动滑轮重力做的功为额外功，由于不计绳重和摩擦，图乙为定滑轮，没有做额外功，甲的额外功大于乙的额外功，二者将同一个物体提升相同的高度，所以甲、乙做的有用功相同，因此甲的总功大于乙的总功，由η=可知，甲的机械效率小于乙的机械效率.
比较滑轮组机械效率：
影响因素 提升机械效率的方式 无关因素
动滑轮重力 物重一定时，减小动滑轮重力 物体上升高度、绕绳方式、拉力大小和上升速度等
物体重力 增大物体重力 绳子自重、绳子与滑轮之间的摩擦 使用光滑材料或润滑剂，减小机械间摩擦 【变式训练2】如图所示，用相同的滑轮采用不同的绕绳方法，将同一重物匀速提升相同的高度(不计绳重和摩擦)，则(　　)
A.F1B.F1>F2
C.η甲<η乙
D.η甲>η乙
B
【解析】图甲中F1=(G+G动)，图乙中F2=(G+G动)，所以F1>F2，故A错误，B正确；不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率只与物重和动滑轮重有关，甲、乙两图物重和动滑轮重都相同，所以甲、乙两图机械效率相同，η甲=η乙，故C、D错误.
实验　测量滑轮组的机械效率(教材重点小实验)
建筑工地上矗立的塔吊，是用电动机来带动滑轮组提升重物的设备.如何提高滑轮组机械效率，节约电能呢？为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究，用到的装置如图，实验数据记录如表所示：
实验序号 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η
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 61.5%
(1)实验中应沿竖直方向　　　　拉动弹簧测力计.
(2)如果在第1次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为　　　　N.
(3)在第2次实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测得的滑轮组的机械效率将会　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”).
(4)通过比较实验1、2数据可得出：使用同一滑轮组提升相同物体，滑轮组的机械效率与重物上升高度　　　　.
匀速
1.6
变小
无关
(5)通过比较实验　　　　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.
(6)通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同物体，动滑轮越重，机械效率越　　　　.
(7)只要滑轮组结构一定，知道绕动滑轮的有n段细绳，无需知道物体和绳端移动的距离，也可得出滑轮组机械效率的表达式η=　　　　(用相关字母表示).
1、3
小
(8)［实验结论应用］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，可采取的措施有　　　　　　　　　.(写出一条即可)
(9)［实验误差分析］请写出一个本实验在操作过程中可能会出现的误差：　　　　　　　　 　　.
(10)［实验表格分析］分析表中数据可知：第4次实验是用图　　所示装置来完成的，判断的依据是______________________.
减轻动滑轮重
弹簧测力计的读数(或“测量绳子移动的距离”“测量物体升高的距离”)
丙
承担物重的绳子股数为5
【解析】(8)可以从减少滑轮组间摩擦、增大提升货物的质量、减小动滑轮重量等方面提高滑轮组的机械效率.
(9)本实验在操作过程中可能出现弹簧测力计读数有误差、测量绳子移动的距离或物体升高的距离有误差等.
(10)第4次实验中，绳端移动距离s是钩码上升高度h的5倍，可以得出承担物重的绳子股数为5，与图丙所示装置相同.
1.(2025珠海校级模拟)甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，则(　　)
A.乙吊车做的总功较多
B.乙吊车做的有用功较多
C.甲吊车做的有用功较多
D.甲、乙两吊车做的总功相同
考点
有用功、额外功和总功
A
2.如图，用60 N的拉力将80 N的重物匀速提升2 m，不计绳重和摩擦，下列选项正确的是(　　)
A.绳子自由端移动的距离是6 m
B.动滑轮的重力是40 N
C.拉力做的总功是180 J
D.有用功是80 J
B
3.(2021广东)用如图甲的滑轮组提升重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乙所示，反映绳子自由端运动的图线是　　　(选填“A”或“B”)，动滑轮重为
　　　　N，3 s内对物体做的有用功为　　　　J.
A
40
300
考点
【课标内容】3.2.3 知道机械效率.了解提高机械效率的意义和途径.
4.(2025宁夏节选)提高机械效率对节能减排、提高经济效益有重要意义.下列措施能提高图中动滑轮机械效率的是(　　)
A.减小物重
B.增大拉力
C.增大滑轮自重
D.给滑轮加润滑油
机械效率
D
5.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(　　)
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
C
6.(2021广州)如图所示的是甲、乙两机械的参数.甲、乙相比，甲的
(　　)
A.总功较大　 B.有用功较小
C.额外功较大 D.机械效率较低
B
考点
【课标内容】3.2.3 知道机械效率.了解提高机械效率的意义和途径.
7.(2025黑龙江改编)小李同学用如图所示的装置将重6 N的物体竖直向上匀速提升20 cm，该装置中的滑轮为　　　滑轮；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为　　　　.
机械效率的相关计算
动
4
75%
8.(2025德阳改编)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做的总功为　　　　J，功率为　　　　W，该滑轮组的机械效率为　　　　.
1 200
120
80%
9.(2025威海改编)如图所示，用150 N的推力沿斜面向上将重为500 N的小车从斜面(高1.2 m，长5 m)底端匀速推到顶端，用时20 s.则推力做的功为　　　J，做的有用功为　　　J，斜面的机械效率为　　　　.
750
600
80%
10.(2025佛山校级期末)如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠
杆，使重为18 N的物体缓慢升高0.1 m，拉力大小为8 N，拉力移动的距离为0.25 m，则拉力所做的总功为　　　　J，有用功为　　　　J，杠杆的机械效率为　　　　.
2
1.8
90%
11. 如图所示，工人用300 N的拉力F将重为48 kg的货物通过滑轮组从水平地面匀速提升到6 m高的三楼，用时30 s，不计摩擦和绳重.求：(g取10 N/kg)
(1)货物受到的重力；
解：(1)货物受到的重力：
G=mg=48 kg×10 N/kg=480 N；
(2)拉力做功的功率；
(2)由图可知，n=2，拉力做功的功率：
P=====120 W；
(3)滑轮组的机械效率.
(3)该滑轮组的机械效率：
η======80%.
答：(1)货物受到的重力为480 N；
(2)拉力做功的功率为120 W；
(3)滑轮组的机械效率为80%.
12.(2023广州)用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10 m，使人匀速升高0.5 m，水瓶对绳a的拉力为F1=30 N，绳b对人的拉力为F2=480 N.此过程(　　)
A.有用功为300 J
B.F1做的功等于F2做的功
C.F1做的功小于F2做的功
D.滑轮组的机械效率为80%
D
【解析】克服人的重力所做的功为有用功，绳b对人的拉力为F2=480 N，人匀速升高，重力和拉力是一对平衡力，所以人的重力G=F2=480 N，W有用=Gh=480 N×0.5 m=240 J，故A错误.F1做的功为总功，即W总=F1s=30 N×10 m=300 J，F2做的功为W'=F2h=480 N×0.5 m=240 J，W总>W'，故B、C错误.滑轮组的机械效率为η====80%，故D正确.

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