资源简介

(共47张PPT)
　机械效率
第三板块 能量
目录
CONTENTS
04 实验过关
02 回归教材
03 重难点过关
01 知识梳理
05 考点过关
06 综合提升
知 识 梳 理
01
一、有用功、额外功与总功
1.有用功：为完成某项任务而必须做的功，用符号W有用表示。
2.额外功：对人们无利用价值但又不得不做的功，用符号W额外表示。
3.总功：有用功与额外功　 　，用符号W总表示，即W总=W有用＋W额外。
4.任何机械都不能省功。
之和
二、机械效率
1.定义：　 　跟　 　的比值，用符号　 　表示。
公式：　 　 。
2.使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此总有W有用
　 　W总，机械效率总是　 　1。机械效率通常用百分数表示。
有用功
总功
η
η=
＜
小于
机械类型 滑轮(组) 斜面
运动方式 竖直匀速提升物体 水平匀速拉动物体 沿斜面拉动物体
示意图
3.常见简单机械的机械效率
注：已知G物为物体的重力；h为物体上升的高度；F为作用在绳子自由端的拉力；s绳为绳子自由端移动的距离；G动为动滑轮的重力；n为拉动动滑轮的绳子段数；f为接触面对物体的摩擦力；s物为物体沿水平方向移动的距离；s为斜面长。
机械类型 滑轮(组) 斜面
有用功 W有用=①　 　 W有用=②　 　 W有用=G物h
总功 W总=Fs绳=③　 　 W总=Fs绳=④　 　 W总=Fs
额外功 W额外=W总－W有用，不计绳重和摩擦时，W额外=G动h W额外=W总－W有用 W额外=W总－W有用=fs
机械效率
提高机械效率的方法 增加物重；减小动滑轮的重力；减小绳与滑轮间的摩擦 减小绳与滑轮间的摩擦 增大斜面倾角；减小摩擦
G物h
fs物
nFh
nFs物
回 归 教 材
02
1.如图，小明分别用甲、乙滑轮把同
一桶沙提升相同高度。用甲滑轮所做
的有用功为W1，机械效率为η1。用乙
滑轮所做的有用功为W2，机械效率
为η2，若不计绳重与摩擦，则(　 　)
A.W1=W2，η1=η2 B.W1=W2，η1＞η2
C.W1＜W2，η1=η2 D.W1＞W2，η1＜η2
B
2.(RJ八下教材P113图改编)如图是某电动起重机的动滑轮，该起重机的功率为3 000 W。某次用该起重机将重为3 000 N的货物匀速提升4 m，此过程用时10 s，则起重机对货物做的有用功是　 　J，起重机的机械效率为　 　。
1.2×104
40%
3.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　 　。
1.35
62.5%
重 难 点 过 关
03
重难点1　有用功、额外功、总功
【例1】小明用水桶从井中提水的时候，对桶做的功是　 　，
对水做的功是　 　，手拉打捞绳所做的功是　 　(以上三空均选填“有用功”“额外功”或“总功”)。若小明用重5 N的桶从3 m深的井中提起50 N的水，这个过程中，小明做的有用功是　 　J，做的额外功是　 　J，做的总功是　 J。
额外功
有用功
总功
150
15
165
【变式】甲、乙两位工人分别用如图所示的A、B两种方式，将同样重的一袋沙子提到相同高度处，滑轮的重力小于沙子的重力，不计摩擦阻力和绳子的重力。两人所用的拉力FA　 FB，
做的有用功WA　 　WB，做的额外功WA　 　WB，两人所用滑轮的机械效率ηA　 　ηB。(均选填“＞”“＜”或“=”)
＞
=
＜
＞
重难点2　滑轮组及其机械效率
【例2】用如图所示的滑轮组将货物缓慢提升3 m，
已知货物重800 N，所用拉力F为300 N(不计摩擦和
绳重带来的影响)。求：
(1)有用功W有用；
(2)总功W总；
解：由题意知，G=800 N，F=300 N，h=3 m，n=3
(1)有用功：W有用=Gh=800 N×3 m=2 400 J；
(2)s=nh=3×3 m=9 m，总功：W总=Fs=300 N×9 m=2 700 J；
(3)额外功W额外；
(4)动滑轮的重力；
(5)滑轮组的机械效率η。(计算结果保留一位小数)
(3)额外功：W额外=W总－W有用=2 700 J－2 400 J=300 J；
(4)根据F=(G＋G动)可知：nF=G＋G动，代入数据可得3×300 N=800 N＋G动，G动=100 N；
(5)滑轮组的机械效率：=×100%=×100%≈88.9%。
【例3】如图是一辆满载物资的货车，其总质量为4 t，不慎陷入泥泞路面，每个轮胎与路面的接触面积为500 cm2，爱好物理的小敏同学利用所学的物理知识，在周围群众帮助下利用滑轮组，帮助司机在5 min内沿水平方向匀速移动了5 m将货车拖出。整个过程中，货车所受路面的摩擦力为车总重的0.02倍，所用拉力为600 N。求：(g=10 N/kg)
(1)路面所受货车的压强。
解：货车的重力：G=mg=4×103 kg×10 N/kg=4×104 N，货车静止时对路面的压力：F压=G=4×104 N，
路面所受货车的压强：
p===2×105 Pa；
(2)拉力F做功的功率。
解：货车移动的速度：v== m/s，
由图可知n=2，则绳端移动的速度：v'=2v=2× m/s= m/s，
拉力F做功的功率：P==Fv'=600 N× m/s=20 W；
(3)该滑轮组的机械效率。(计算结果保留百分号前小数点后一位)
解：该滑轮组做的总功：W总=Pt=20 W×5×60 s=6 000 J，
货车所受路面的摩擦力为车总重的0.02倍，摩擦力：f=0.02G=0.02×4×104 N=800 N，
克服货车所受路面的摩擦力做的功为有用功：W有用=fs=800 N×5 m=4 000 J，
该滑轮组的机械效率：=×100%=×100%≈66.7%。
重难点3　斜面及其机械效率
【例4】如图所示，斜面长s=8 m，高
h=3 m。用平行于斜面F=50 N的拉力，
将重力G=100 N的物体，由斜面的底
端匀速拉到顶端，用时t=10 s。求：
(1)有用功W有用；
解：有用功W有用=Gh=100 N×3 m=300 J；
(2)拉力做功的功率P；
解：拉力所做的功W总=Fs=50 N×8 m=400 J，拉力的功率P===40 W；
(3)物体受到的摩擦力f；
解：额外功W额=W总－W有用=400 J－300 J=100 J，由W额=fs得：
物体受到的摩擦力f===12.5 N；
(4)该斜面的机械效率η。
解：斜面的机械效率η=×100%=×100%=75%。
实 验 过 关
04
实验：测量滑轮组的机械效率
小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示。实验中每个钩码重2 N，测得的数据如下表：
实验 次数 钩码总重 G/N 钩码上升 的高度h/m 测力计示 数F/N 测力计移 动距离s/m 机械
效率η
1 4 0.1 1.8 0.3 ？
2 6 0.1 2.4 0.3 83%
3 4 0.1 1.4 0.5 57%
4 4 0.2 1.4 1.0 57%
【基础设问】
(1)测量滑轮组机械效率的实验原理：η=　 　 。
(2)在实验中测绳端拉力F时，应尽量竖直向上　 　拉动弹簧测力计并读数。
(3)第1次实验测得的机械效率为　 　。(结果保留两位有效数字)
(4)分析表中数据可知：第2次实验是用　 　图做的；第4次实验是用　 　图做的。(均选填“a”“b”或“c”)
匀速
74%
b
c
(5)分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，　 　 .
可以提高滑轮组的机械效率。
(6)分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率　 　。
(7)如图a，将此滑轮组换一种绕绳方法，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
增大物重
越低
不变
(8)分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度　 　。
(9)滑轮组的机械效率不可能达到100%，其主要原因是　 .
　。(答出一条即可)
(10)有同学认为拉动细绳的过程中不太方便读出弹簧测力计的示数，应静止时再读数。经过讨论，同学们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。
无关
必须
克服动滑轮重力做额外功
摩擦力
【拓展设问】
(11)小明同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况，用另一组滑轮组将重为50 N的物块从位置A匀速直线拉到位置B，请在图中画出最省力的绕线方法：物块移动的距离为　　 cm；若此时绳自由端所用拉力为10 N，物块受到的摩擦力为18 N，该滑轮组的机械效率为　 　。
3.10
60%
答案图：
考 点 过 关
05
考点1　有用功、额外功和总功
1.(2025·眉山)一台起重机将重2 000 N的货物在10 s内匀速提高5 m，如果额外功是10 000 J，则下列说法错误的是(　 　)
A.起重机做的总功是20 000 J
B.起重机的功率是1 000 W
C.起重机的机械效率为50%
D.增大货物的质量，可以提高起重机的机械效率
B
2.(2025·深圳二模)甲、乙两机械做功情况的部分数据如图所示。下列说法正确的是(　 　)
A.甲的机械效率等于乙的机械效率
B.甲机械的总功为1 500 J
C.乙机械的额外功为90 J
D.甲机械做的有用功大于乙机械做的有用功
D
3.(2023·深圳)如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，则对物体A做的有用功是　 　J，对物体B做的额外功是　 　J。
2
0.5
考点2　滑轮组及其机械效率
4.(2025·宿迁)如图所示，某同学用大小为0.6 N的力沿竖直方向匀速拉动一个动滑轮，使钩码上升10 cm。已知每个钩码质量为50 g，g取10 N/kg，不计绳重和摩擦。则(　 　)
A.该同学所做的有用功等于0.2 J
B.动滑轮自身重力为0.2 N
C.绳子自由端移动的距离为40 cm
D.动滑轮的机械效率约为66.7%
B
5.(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
6.(2025·广元)用如图所示的
滑轮组将重450 N的物体M沿
水平地面匀速拉动1 m，绳子
末端拉力F大小为40 N，物体M所受摩擦力大小是物重的0.2倍。则下列说法错误的是(　 　)
A.物体M所受摩擦力方向水平向左
B.绳子末端移动的距离为3 m
C.该滑轮组的机械效率为70%
D.在绳子与滑轮间加润滑油可提高滑轮组的机械效率
C
7.(2025·青海)塔吊是现代建筑业常见的一种机械设备，学完滑轮组的小文自制了一张塔吊简易图。如图所示，下方所挂物体的重力为1 200 N，动滑轮的自重为300 N，不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦，则绳端的拉力F=　 　N，此装置的机械效率η=　 　 。
750
80%
考点3　斜面及其机械效率
8.(2025·乐山)如图所示，在斜面上将一个重10 N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=6 N，斜面长s=0.6 m、高h=0.3 m，则拉力所做的功为　 　J；把重物直接提升h所做的功作为有用功，忽略弹簧测力计的重力和空气阻力，则斜面对物体的摩擦力为　 　N。
3.6
1
综 合 提 升
06
1.(2025·自贡)如图，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
D
2.(2025·揭阳一模)如图所示，小王站在水平地面上，将一个重为450 N的货物A，在10 s内沿竖直方向匀速提升了2 m。小王所用的拉力是300 N。不计绳重和摩擦，小王做的功是
　 　J，滑轮组的机械效率为　 　，如果小王所受的重力为600 N，则小王利用该滑轮组可匀速提升物体的最大重力为　 　N。
1 200
75%
1 050
3.(2025·资阳)如图所示，某同学通过滑轮组将深井中的物体向上提升。提升过程中，该同学拉住绳的末端以速度v匀速向右移动，将质量m=80 kg的物体匀速提升了h=2 m。动滑轮质量m动=10 kg，不计绳重，不计绳与滑轮间、滑轮内部的摩擦，不计滑轮的大小，g取10 N/kg。完成下列问题：
(1)求上述提升过程中该同学向右移动的距离s；
解：物体匀速提升的高度h=2 m，由图可知，一共有3段绳子承担动滑轮和物重，故该同学向右移动的距离s=3h=3×2 m=
6 m；
(2)求上述提升过程中该同学所受地面摩擦力的大小f；
解：绳子的拉力：F=(G物＋G动)=×(80 kg×10 N/kg＋10 kg×10 N/kg)=300 N，
该同学匀速向右移动，同学与地面的摩擦力f=F=300 N；
(3)求上述提升过程中滑轮组的机械效率η(结果保留一位小数)。
解：提升过程中滑轮组做的有用功W有用=Gh=80 kg×10 N/kg×2 m=1 600 J，
该同学对滑轮组所做的总功W总=Fs=300 N×6 m=1 800 J，
滑轮组的机械效率η=×100%=×100%≈88.9%。
4.(2024·广州)如图，吊车在建筑工地进行作业时，由支腿将吊车撑起并脱离地面，吊臂上的滑轮组在1 s内，将重为9×103 N的建筑材料沿竖直方向匀速提升1 m，滑轮组上钢丝绳自由端受到的拉力F为5×103 N。
(1)支腿做成“ ”形而非“ ”形的作用是：　 .
　；
(2)求钢丝绳自由端的移动速度；
解：由图知有3段绳子承担物重，则钢丝绳自由端移动的距离s=nh=3×1 m=3 m，
钢丝绳自由端的移动速度v===3 m/s；
减小
吊车对地面的压强
(3)求拉力F的功率和滑轮组的机械效率。
解：此时该滑轮组做的总功
W总=Fs=5×103 N×3 m=1.5×104 J，
拉力F的功率P==1.5×104 W，
使用该滑轮组做的有用功W有用=Gh=9×103 N×1 m=9×103 J，
此时该滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=60%。

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