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第十一章　简单机械和功
第2节　功　功率　机械效率
思维导图
功 功率
机械效率
做功快慢的物理量
功
定义
对物体做功有两个必要条件
公式
功率
拓展
物理意义
公式
其他单位
功率
机械效率
额外功
总功
定义
公式
有用功
特点
提高机械效率的方法
核心考点
一、功
1. 定义：物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的 称
为机械功，简称功.
2. 对物体做功有两个必要条件：一是对物体有 的作用；二是物体
在 上通过一定的 .
乘积　
力　
力的方向　
距离　
(1)s表示物体在力的方向上通过的距离，单位为m；
(2)W表示功，单位是牛·米(N·m).人们将功的单位命名为焦耳，简称焦，
(3)用字母 表示.1 J＝1 N·m.　　
J　
3. 公式：W＝ F表示力，单位为N；
Fs　
4. 拓展：重力做功W＝ .
Gh　
二、功率
1. 功率：物理学中，将 与 的比叫作功率.
2. 物理意义：表示物体做功的 .在数值上等于单位时间内所
做的功.
3. 公式：P＝
(1)W表示功，单位为J；
(2)t表示时间，单位为s；
(3)P表示功率，单位为W，1 W＝1 J/s.
功　
做功所用时间　
快慢　
　
4. 其他单位：在工程技术中，常用千瓦(kW)、兆瓦(MW)等作为功率的单
位.1 kW＝ W，1 MW＝106 W.
103　
三、机械效率
1. 如图所示，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉绳的一端，使挂在动滑轮
下面的钩码缓缓上升.
2. 有用功：在上面的活动中，将钩码提升一定的高度是我们的目的，所
做的功叫作有用功，记为W有用.
3. 额外功：在使用动滑轮提升重物时，除需克服摩擦力做功外，
还要克服动滑轮所受的重力做功，这两部分功虽然并非我们所需
要的，但 ，我们将它叫作额外功，记为W额外.
不得不做　
4. 总功：手拉绳所做的功叫作总功，记为W总.总功等于有用功与额外功
之和，即W总＝ .
5. 定义：物理学中，将有用功与 的比叫作机械效率.用η表示.
6. 公式：η＝ ×100％
W有用＋W额外　
总功　
　
7. 特点：使用机械时，由于额外功的存在，总有W有用 W总，
因此η 100％.
＜　
＜　
8. 提高机械效率的方法
(1)滑轮组：对于同一滑轮组，增大物重、减小动滑轮自重、减小摩擦等.
(2)斜面：减小摩擦、增大斜面倾斜角度等.
常见 机械
有用功 物重为G的物体上升高度为h，所做的功W有用＝ 总功 拉力F作用下移动
距离为s，所做的
功W总＝Fs 拉力F作用下移动距离为
s，所做的功W总＝Fs，s
＝nh(n为承担物重的绳
子段数) 拉力F作用下移
动距离为s，所
做的功W总＝Fs
Gh　
典例练考点
A层 基础巩固
功(3年3考)
考点
1
1. (2025连云港6题2分)下列情景中，人对物体做功的是(　B　)
A. 司机用力推汽车，汽车不动
B. 人推自行车前进
C. 学生背着书包在水平路面上匀速前进
D. 足球被踢后，在草地上滚动了一段距离
B
2. (2025南京模拟)如图，用F＝30 N的水平推力推着重为60 N的物体沿
水平方向做直线运动，若推力F对物体做了90 J的功，则在这一过程
中(　A　)
A. 物体一定运动了3 m B. 物体一定运动了1.5 m
C. 重力做的功一定为90 J D. 物体一定受到30 N的摩擦力
第2题图
A
功率(3年5考)
考点
2
3. (2024连云港9题2分)如图所示，一个人先后两次用同样的时间、同样大
小的力，将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离.该力在
此过程中所做功的大小分别为W1、W2，功率的大小分别为P1、P2，关于
它们之间的大小关系说法正确的是(　C　)
A. W1＜W2　P1＜P2
B. W1＞W2　P1＞P2
C. W1＝W2　P1＝P2
D. W1＜W2　P1＞P2
第3题图
C
4. (2025盐城模拟)如图甲所示，甲、乙两人先后用水平力F1、F2拉动放在
水平面上的木块.甲拉动木块的s－t图像为图乙中①，乙拉动木块的s－t图
像为图乙中②.则在相同时间内，下列判断正确的是(　D　)
A. F1＝F2　W1＜W2　P1＝P2 B. F1＜F2　W1＜W2　P1＜P2
C. F1＞F2　W1＞W2　P1＞P2 D. F1＝F2　W1＞W2　P1＞P2
第4题图
D
5. (2025苏州22题6分)叉车常用于货物的转运，如图所示.叉车在10 s内将
质量为300 kg的货箱匀速竖直提升3 m，g取10 N/kg.求此过程中：
第5题图
(1)货箱的速度；
解：(1)货箱的速度v＝＝＝0.3 m/s
(2)叉车对货箱所做的功；
解：因为匀速竖直提升，所以叉车对货箱的支持力
F＝G＝mg＝300 kg×10 N/kg＝3×103 N
叉车对货箱所做的功
W＝Fs＝3×103 N×3 m＝9×103 J
(3)叉车对货箱所做功的功率.
解：叉车对货箱所做功的功率
P＝＝＝900 W
叉车在10 s内将质量为300 kg的货箱匀速竖直提升3 m，g取10 N/kg.求此过程中：
机械效率相关计算(3年9考)
考点
3
6. (2025扬州8题2分)如图，工人用动滑轮提升重物，下列说法正确的
是(　D　)
A. 克服动滑轮重力做的功是有用功
B. 重物与人手移动的距离相等
C. 重物与人手移动的速度相等
D. 增加重物，动滑轮的机械效率变大
第6题图
D
7. (2025盐城16题3分)小明利用动滑轮，将重1.5 N的钩码匀速提升0.1 m，所用的拉力为1 N. 此过程中，有用功为 J，动滑轮的机械效
率为 .对于实际的机械，机械效率总 100％.
0.15　
75％　
小于　
8. (2024淮安14题3分)如图所示，小明用400 N 的拉力平行于斜坡将重 600
N的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长 L＝2 m，高h＝1 m，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.
　第8题图
800　
75％　
100　
B层　能力提升
9. (2025宿迁模拟)如图甲所示，虚线框内是一个滑轮组，利用该滑轮组提
升质量为27 kg的物体，在绳子自由端施加沿竖直方向的拉力为100 N，物
体和绳子自由端运动的路程随时间变化的规律如图乙所示，不计绳重与
摩擦，g取10 N/kg.则下列说法正确的是(　C　)
A. 绳子自由端移动的速度为0.25 m/s
B. 滑轮组中动滑轮重10 N
C. 该滑轮组的机械效率为90％
D. 拉力的功率为25 W
第9题图
C
10. (2025南通模拟)如图所示，有一根质量均匀的杠杆OA，B是OA的中
点，在C处挂重为80 N的物体，当竖直向上的力F大小为25 N时，杠杆可
处于静止状态.若F的方向始终竖直向上，将物体匀速缓慢提升20 cm，力
F的大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”)，在此过程中力
F竖直方向上移动的距离为80 cm，杠杆的机械效率为 ，杠杆的
重为 N. 若将重物的质量适当增加，仍用该杠杆将重物提升相同高
度，则杠杆的机械效率将 (选填“变大”“变小”
或“不变”)(不考虑摩擦).
不变　
80％　
10　
变大　
第10题图
11. (2024苏州24题6分)某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重
为5 t.起重机将3 600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上，滑轮组的机
械效率为80％.不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10 N/kg.求：
第11题图
(1)克服钢板重力做的功W有用；
解：(1)克服钢板重力做的功W有用＝Gh＝ mgh＝3 600 kg×10 N/kg×10 m
＝3.6×105 J
(2)钢丝绳的拉力F；
解：拉力做的总功W总＝＝＝4.5×105 J
钢丝绳的拉力
F＝＝＝＝1.125×104 N
(3)滑轮组满载时的机械效率(保留一位小数).
解：由题可知，拉力做的额外功为克服动滑轮重力做的功，即额外功
W额外＝W总－W有用＝4.5×105 J－3.6×105 J＝9×104 J
动滑轮的重力G动＝＝＝9×103 N
起重机最大载重G'＝ m'g＝5×103 kg×10 N/kg＝5×104 N
滑轮组满载时的机械效率
η最大＝×100％＝×100％＝×100％
≈84.7％
其最大载重为5 t.起重机将3 600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80％.不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10 N/kg.求：
第11题图
纵向实验分层练
实验
探究影响滑轮组机械效率的因素
问题
例　在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组的同学提出猜想：
同一个机械的机械效率是不变的.为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮
组进行实验.
例题图
证据
(1)实验时应沿 方向匀速拉动弹簧测力计，使钩码缓慢升
高，此时弹簧测力计示数 (选填“大于”“小于”或“等
于”)拉力的大小.
竖直　
等于　
解释
(2)改变钩码个数，进行多次实验，测得的数据如表1.
表1
实验 次数 钩码重
G/N 钩码上升
的高度h/m 绳端拉力 F/N 绳端移动 距离s/m 有用功 W有用/J 总功W总/J 机械
效率η/％
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 2.2 0.3 a b c
①补充表1的数据a. ，b. ，c. ；
0.5　
0.66　
75.8　
②分析表1中的数据，研究小组的猜想是 (选填“正确”或“错
误”)的；
③通过分析表中数据，可以探究滑轮组的机械效率与 的关系，
并得出结论：使用相同滑轮组提升物体时，
.
错误　
物重　
物体越重，滑轮组机械效
率越大　
表1
实验 次数 钩码重
G/N 钩码上升
的高度h/m 绳端拉力 F/N 绳端移动 距离s/m 有用功 W有用/J 总功W总/J 机械
效率η/％
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 2.2 0.3 a b c
能力提升
(3)(2023扬州)研究小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的
滑轮组，重复以上实验步骤，测得的数据如表2.
表2
实验 次数 动滑轮 个数 钩码重 G/N 绳端拉
力F/N 钩码上
升的高度h/m 绳端移
动距离s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 机械
效率η/％
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
分析表2中的数据可知：物重相同，动滑轮个数越多，越 力，但机
械效率越 .进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外
功越来越 ，甚至会出现额外功 有用功的情况，所以设计
一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑 .
省　
低　
大　
大于　
机械效率　
表2
实验 次数 动滑轮 个数 钩码重 G/N 绳端拉
力F/N 钩码上
升的高度h/m 绳端移
动距离s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 机械
效率η/％
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
交流
(4)(2023扬州)根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出
现的困难是 ，你的改进方法是
.
绳端移动距离过大，不便操作　
适当
降低钩码上升的高度　
表2
实验 次数 动滑轮 个数 钩码重 G/N 绳端拉
力F/N 钩码上
升的高度h/m 绳端移
动距离s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 机械
效率η/％
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
(5)小华发现实验过程中边拉动弹簧测力计边读数不方便，应该在静止时
读数.小明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.
摩擦力　
表2
实验 次数 动滑轮 个数 钩码重 G/N 绳端拉
力F/N 钩码上
升的高度h/m 绳端移
动距离s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 机械
效率η/％
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5

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