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2026人教版新教材物理八年级下册同步精讲精炼学案（全国通用）
第十二章 简单机械
专题29 机械效率
1.物理观念：知道有用功、额外功和总功的含义及三者的关系。在理解机械效率的基础上，能够提出提高机械效率的措施。
2.科学思维：能够总结求解简单机械效率的解题方法，会用图像法分析研究实际问题。
3.科学探究：
（1）通过探究使用动滑轮的特点，知道使用机械就要做额外功。
（2）经历探究滑轮组机械效率的过程，理解机械效率的概念，并能计算简单机械的效率。
4.让学生学会关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。对提高机械效率提出合理化建议。
知识点1：有用功和额外功
1.有用功：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用= Gh
2.额外功：使用机械时，对人们没有用但不得不做的功叫额外功。
3.额外功的主要来源：①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。
4.人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的之和。即：W总=W有用+W额
5.若人对机械的动力为F，则：W总= FS
知识点2. 机械效率
1.定义：机械效率是有用功与总功的比值，分析判定一个机械的机械效率高低要分析两个因素：有用功与总功。任何机械的机械效率都小于1.
2.计算公式:η=×100％。
3.提高机械效率的途径：尽可能增加提升物体的重力；减轻机械的自身重量；合理地减少部件间的有害摩擦。
【温馨提醒】加深对机械效率的理解：
（1）机械效率由有用功和总功决定，它表示的是有用功占总功的比例的大小，不能反映有用功或总功的多少。
（2）机械效率总是小于1,这是因为使用任何机械都不可避免地要做额外功,所以有用功总是小于总功，机械效率通常用百分数表示。
(3)机械效率不是固定不变的,机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。
(4)机械效率的高低与是否省力做功多少物体提升的高度等无关。
(5)机械效率是表征机械性能的重要指标，机械效率越高,机械的性能越好。
重要解题方法总结：
一、解决杠杆机械效率问题思维方法（竖直提升）
1.杠杆机械效率公式：；
2.杠杆机械效率影响因素：物重、杠杆重、悬挂点；
3.悬挂点移动问题（易错）：悬挂点靠近支点效率较小；远离支点效率增大；
①物体上升高度相同（有用功不变）：
a.悬挂点靠近支点时，杠杆上升高度变高，额外功变大，机械效率减小；
b.悬挂点远离支点时。杠杆上升高度变低，额外功变小，机械效率增大；
②杠杆上升高度相同（额外功不变）：
a.悬挂点靠近支点时，物体上升高度变低，有用功变小，机械效率减小；
b.悬挂点远离支点时，物体上升高度变高，有用功变大，机械效率增大。
二、解决斜面机械效率问题思维方法
类型1. 斜面机械效率影响因素
沿斜面匀速推动物体时，斜面的机械效率跟斜面的摩擦系数、倾角度数都有关系。
语言表述为：斜面的摩擦系数越小，倾角度数越大，斜面的机械效率就越高。
注意：初中阶段要求定性分析即可。不需要定量计算，除非题中给出信息，能够推导定量关系时，才能进行相关计算。
类型2. 斜面机械效率计算
斜面机械效率：
斜面粗糙时：W额=fs=W总－W有。
类型3.斜面摩擦力计算技巧（额外功法）
常规方法：
（1）额外功：W额=W总－W有
（2）对于粗糙斜面而言;W额=fs （s为物体在斜面移动的距离）
f=W额/s
三、解决滑轮组机械效率问题思维方法
类型1.竖直滑轮组机械效率（克服G做功）
解题关键：①通用：机械效率
。
②不计绳重、绳子与滑轮间的摩擦力：机械效率
③其中G为物体的重力，h为物体升高的高度；n为承担生物的绳子段数。则公式可知：
当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。
类型2. 水平滑轮组机械效率（克服f做功）
解题关键：对物体水平方向上受力分析，克服与地面的滑动摩擦力做功，同一根绳子上的力大小相等，结合功的原理——省力费距离，费力省距离（若F=nf，相当于绳子上的力是n倍，则
易错点：n的确定（n是与动滑轮连接的绳子段数）。
易错点：确定绳子自由端移动的距离s与物体升高的距离为h的对应关系s=nh
解决滑轮组计算类问题值的确定十分重要：
n是滑轮组的有效绳子缠绕段数；判定滑轮组绳子自由端的拉力F与提升重物的对应关系：F=（G物+G动）/n；绳子自由端移动的距离s与物体升高的距离为h的对应关系s=nh。确定n
具体办法是：
（1）在滑轮组的动滑轮和定滑轮之间画一条横线，将滑轮组分成两部分；
（2）在动滑轮部分，与动滑轮相连接的绳子的段数即为滑轮组绕线的有效段数。
考点1. 滑轮组机械效率实验考查点
1.测量过程中，物体应做什么运动：匀速直线运动；
2.使用不同滑轮组提升同一物体时，影响机械效率的因素：动滑轮越重，机械效率越低；
3.改进措施：（1）增加被提升物体的重力；（2）减轻动滑轮自重；（3）减小机构间的摩擦；
4.机械效率的计算：利用机械效率的公式；
5.改变钩码数量，进行多次测量的目的：多次测量，消除偶然因素；
6.物体被提升的高度会影响滑轮组机械效率吗：不会；
7.弹簧测力计的使用与读数：正确使用与读取读数；
8.绳端移动的距离与物体移动距离的关系：h=ns。
9.实验中分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置的目的是：便于测量钓码和弹簧测力计移动的距离；
10.实验中，为什么要匀速缓慢拉动弹簧测力计：使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力大小；
11.同一滑轮组，改变钩码数量时，机械效率一样吗：不一样；
12.机械效率的大小与钩码重有什么关系：同一滑轮组，提升的钩码越重，机械效率越大；
13.如果没有刻度尺，能否测出滑轮组的机械效率：能。对于已经组装好的滑轮，s=nh，则机城效率η=W有/W总=Gh/FS=Gh/Fnh=G/nF。因此，只要查出绳子的段教，即可算出滑轮组的机械效率，无需测量h和s的大小；
14.若忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率除了与提升的物重有关外，还与什么因素有关：动滑轮的重力。提升的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低；
例如：提高滑轮组机械效率的方法：①增大提升物体的重力.②减小动滑轮自身的重力.③使转动轴保持良好润滑。
15.滑轮组的机械效率 ( https: / / zhidao. / search word=机械效率&fr=iknow_pc_qb_highlight )有关因素：
（1）被提物体的重量，G越大，机械效率越高；
（2）滑轮自重，滑轮组如果越多，虽然省力但是无用功多，机械效率越小；
（3）绳与滑轮之间的摩擦。
【例题1】如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）
实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
（1）在实验中，应沿竖直方向________拉动弹簧测力计；
（2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是______N，机械效率是______（精确到0.1%）；
（3）由1、2两次实验数据可得出结论：___________；
（4）由_______两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低；
（5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将______。（选填“偏高”“偏低”或“不变”）
【答案】（1）缓慢匀速；（2） 1.8； 74.1%；（3）见解析；（4） 2、3；（5）偏低。
【解析】（1）在实验中，测量绳端拉力F时，应在竖直向上方向上匀速拉动使物体匀速上升，物体处于平衡状态，此时弹簧测力示数等于拉力大小。
（2）由图可知，弹簧测力计最小分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为1.8N。
分析第1次实验中数据可知，根据可得，机械效率为
（3）由控制变量法可知，比较第1、2次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。
（4）比较第2、3次实验数据可得出结论：滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。
（5）由图丁可知，拉力F沿斜向上方向拉动时，拉力的力臂变短，省力变小，与丙相比需要更大的拉力才能拉动物体上升，因此总功更大，因有用功不变，根据可得，机械效率偏小。
（考点1的变式练1）某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示。
实验次数物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
（1）实验中应怎样拉动弹簧测力计使钩码上升？
（2）通过表中数据可分析出第2次实验是用_______（选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验。
（3）通过第1次实验和第2实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率将怎样变化？
（4）小组同学再用第1次实验所使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s=_______m，机械效率η=________（结果保留一位小数）；
（5）比较第1次实验和第3次实验可得出怎样的结论？
（考点1的变式练2）小明思考“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”。他在用同一木板做的斜面上，做匀速直线拉动物块的探究实验，如下图，并记录实验数据如下表：
实验次数 斜面倾斜程度 物重G/N 物体上升度高度h/m 拉力F/N 物体移动离距离S/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率
1 较缓 5.0 0.10 1.6 0.5 0.50 0.8 63%
2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.5 0.75 1.1 68%
3 最陡 5.0 0.25 3.3 0.5 1.65
(1)将表格中的空白处数据填上________。
(2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越__________。
(3)通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：__________；
(4)如果小明还想要探究斜面的机械效率与物体重力的关系，请你与他一起来完成实验：
①实验时应控制不变的条件是：__________、物体移动的距离；
②实验时需要的测量仪器有：__________和刻度尺。
考点2. 求滑轮组机械效率相关问题
1．判断提升物体过程中的有用功W有用＝Gh ；
2．判断提升物体过程中的总功 W总＝Fs；
关键点：确定绳子自由端移动的距离s与物体升高的距离为h的对应关系s=nh。
n值确定非常重要，见易错点说明
3．求解机械效率η=W有用/W总，判定提升重物过程中的机械效率问题。
4.三种简单机械的机械效率求解思维方法
【例题2】（2025黑龙江大庆）如图所示，用滑轮组将汽车沿水平方向匀速拉动，20s汽车移动了5m。已知绳端拉力F为900N，汽车受到的阻力为1500N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 绳端移动的距离为15m B. 此滑轮组的机械效率约为83.3%
C. 汽车受到的拉力为1800N D. 绳端拉力F的功率为750W
【答案】B
【解析】AD．由图可知，提升动滑轮绳子段数为2，汽车移动了5m，则绳端移动的距离为
绳端拉力F的功率为
故AD错误；
B．此滑轮组的机械效率为
故B正确；
C．汽车沿水平方向匀速拉动，处于平衡状态，汽车受到的拉力与汽车受到的阻力二力平衡，大小相等，汽车受到的拉力为1500N，故C错误。故选B。
（考点2的变式练1）如图所示，在大理石厂仓库内工人把重为900N的石料用滑轮组以0.2m/s的速度匀速提升，忽略摩擦及绳重，动滑轮重为300N，则下列说法正确的是（ ）
A．工人所用的拉力为200N
B．滑轮组机械效率为75%
C．拉力的功率为150W
D．提升重力不同的石料时，此滑轮组机械效率不变
（考点2的变式练2）图甲是用动滑轮运送物体的装置示意图，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙所示。已知物体重300N，卷扬机对绳子的拉力做功的功率为400W。在提升物体的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．物体A移动的速度为 B．绳子自由端移动的速度为
C．卷扬机对绳子的拉力为150N D．动滑轮的机械效率为75%
1．下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是（　　）
A．指甲剪是省力省功的机械
B．定滑轮不省力，但能改变力的方向
C．滑轮组既省力，又省距离，还省功
D．斜面的机械效率可以达到100%
2. 使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时，除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值。已知动滑轮的重力为1.0N，绳子能够承受的最大拉力为50N。当匀速提升重为9.0N的物体时，滑轮组的机械效率为81%，则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为（　　）
A. 90% B. 89% C. 88% D. 87%
3．如图所示的滑轮组，在拉力 F的作用下拉动重为300N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升，已知动滑轮重为60N，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　）
①绳子自由端的拉力 F为120N ②绳子自由端移动的速度为0.6m/s
③拉力 F做功功率24W ④滑轮组的机械效率为83.3%
A．只有①③④正确 B．只有①②④正确
C．只有②③④正确 D．①②③都正确
4. 建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，
所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍．在此过程中下列说法正确
的是（　　）
A．绳子自由端沿水平方向移动了6 m
B．物体受到的拉力为750N
C．拉力F的功率为750W
D．滑轮组的机械效率为80%
5. 如图所示，小明利用斜面将装有物品的箱子推到车上去，小明所采取的措施中，不会影响斜面机械效率的是（ ）
A.减小推箱子的速度 B.增加箱子的质量
C.减小斜面的倾角 D.增大斜面的粗糙程度
6. 搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上
顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的
是（　　）
A. 物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用，合力为0
B. 推力所做的功是2500J
C. 斜面的机械效率为80%
D. 物体受到斜面的摩擦力为100N
7. 如图所示，A、B两物体叠放在水平桌面上，，，A、B均为正方体，边长分别为20cm、10cm。在拉力的作用下，5s内，物体A、B一起向右匀速直线移动了3m。若不计滑轮和绳自重及绳与滑轮间的摩擦，下列说法错误的是（　　）
A. A与B之间的摩擦力为0 B. A对地面的压强为2500Pa
C. 绳子自由端移动的速度为1.2m/s D. 拉力F做功的功率为30W
8. 某建筑工地上，一台起重机10s内将重1.5×104N的物体匀速提升3m起重机吊臂上的滑轮组如图所示，滑轮组的机械效率为75%。下列分析正确的是（　　）
A. 拉力F的大小为7.5×103N B. 有用功的大小为4.5×104J
C. 额外功的大小为1.5×104J D. 拉力F的功率为6.0×103W
9. 如图所示，在的拉力F作用下，用滑轮组将重为的货物匀速提升，在10s内货物竖直上升了。下列说法正确的是（ ）
A. 滑轮组做的有用功为
B. 拉力F的功率为
C. 滑轮组的机械效率为75%
D. 此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大
10. 在一次实验探究活动中，小林用如图所示滑轮组将重为2.7N的物体匀速提升了20cm用时2s，绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示，则小林做的有用功为_______J，滑轮组的机械效率为_________%。
11. 如图所示，有一斜面长L＝4m，高h＝2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F＝150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为　　 J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为　　 N。
12. 如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊的物体时，上升，用时，滑轮组的机械效率是，则所做有用功是_______J，总功是______J，拉力F的功率是________W。（g取）
13．用如图所示的滑轮组将重240N的重物竖直向上匀速提升，作用在绳端上的拉力为100N。不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为______N；增大重物的重力，滑轮组的机械效率将会______（选填“提高”“降低”或“不变”）。
14. 如图所示，将重力为10N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端。若斜面长L为1m，斜面高h为0.3m，拉力F为4N，拉力的功率为2W，则此过程中，斜面的机械效率是________%，物体从斜面底端运动到斜面顶端所用的时间是_______s。
15．小华在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示（分别用甲、乙、丙、丁所示绕绳方式测量），实验装置如图所示。
（1）实验中要竖直向上______拉动弹簧测力计，使物体升高；
（2）表格中，①②③三处的数据应该是______、______和______；
实验次序 钩码重力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
甲 4 ① 2.7 0.2 74%
乙 4 0.1 1.8 0.3 74%
丙 8 0.1 3.1 0.3 86%
丁 8 0.1 2.5 ② ③
（3）通过比较______（填实验次序）两次实验数据得出结论：使用相同滑轮组提升相同重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；
（4）通过比较______（填实验次序）两次实验数据得出结论：用同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高；
（5）要测量绕法确定的滑轮组的机械效率，钩码上升的高度和绳端移动距离______（选填“可以不测量”或“一定要测量”）；
（6）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可以提高机械效率的是______。
A．增加物体提升的高度 B．加快提升物体的速度
C．减小动滑轮的重力 D．减小物体的重力
16．斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如：______。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
(1)通过对比实验______中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
(2)通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，______；
(3)为验证猜想3，小明做了实验______（填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是______。
（拓展）完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是______%。（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
17. 测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η
1 1.0 5 15 55.6%
2 1.5 5 0.8 15
3 2.0 5 1.0 15 66.7%
4 2.0 10 1.0 30 66.7%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做　 　运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为　 　N。
（2）第2次实验时所做的有用功为　 　J，滑轮组的机械效率是　 。
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越　 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度　 　（选填“有关“或“无关”）。
（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是　 　。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
18. 在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：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，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。
表1
实验次数 钩码重 钩码上升的高度 绳端拉力 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
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 0.5 0.66 75.8
（1）分析表中的数据，他的猜想是__________（选填“正确”或“错误”）的；
（2）实验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，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表2；
表2
实验次数 动滑轮个数 钩码重 绳端拉力 钩码上升的高度 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
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
分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越__________。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，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__________；
（3）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__________。
19. 某建筑工人用300N的拉力，在25s内将重力为800N的水泥利用滑轮组匀速提高4m，如图所示。若不计摩擦和绳重，请你完成下列计算：
（1）动滑轮的重力；
（2）工人做功的功率；
（3）该装置的机械效率。
20. 某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m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。求
（1）克服钢板重力做的功；
（2）钢丝绳的拉力F；
（3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。
21．如图所示，人的重力为850N，双脚与地面接触面积为250cm2，用滑轮组拉着重210N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s。人对绳子竖直向下的拉力为100N，求：
（1）物体上升的高度；（2）滑轮组的机械效率；（3）人对地面的压强。
22. 如图所示，在斜面上将一个重为600N的物体匀速拉到高处，沿斜面的力F=400N，拉力的距离s=4.5m，提升的高度为1.8m，所用的时间为t=30s。求：
（1）拉力F做的功为________J，做功的功率为________W；
（2）拉动过程中做的有用功为_________J，额外功为________J；
（3）斜面的机械效率为________%；
（4）拉动过程中摩擦力的大小为________N。
23. 已知斜面倾角为30°，斜面高为2m。小兵同学用绳子沿斜面将重为400N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为300N，绳重不计，求：
（1）小兵对木箱做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）斜面对物体施加的摩擦力；
（4）若斜面是光滑的，则所需要的拉力。
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
注意！
考点例题精讲确确考向
课节重点难点精练达标培优
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2026人教版新教材物理八年级下册同步精讲精炼学案（全国通用）
第十二章 简单机械
专题29 机械效率
1.物理观念：知道有用功、额外功和总功的含义及三者的关系。在理解机械效率的基础上，能够提出提高机械效率的措施。
2.科学思维：能够总结求解简单机械效率的解题方法，会用图像法分析研究实际问题。
3.科学探究：
（1）通过探究使用动滑轮的特点，知道使用机械就要做额外功。
（2）经历探究滑轮组机械效率的过程，理解机械效率的概念，并能计算简单机械的效率。
4.让学生学会关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。对提高机械效率提出合理化建议。
知识点1：有用功和额外功
1.有用功：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用= Gh
2.额外功：使用机械时，对人们没有用但不得不做的功叫额外功。
3.额外功的主要来源：①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。
4.人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的之和。即：W总=W有用+W额
5.若人对机械的动力为F，则：W总= FS
知识点2. 机械效率
1.定义：机械效率是有用功与总功的比值，分析判定一个机械的机械效率高低要分析两个因素：有用功与总功。任何机械的机械效率都小于1.
2.计算公式:η=×100％。
3.提高机械效率的途径：尽可能增加提升物体的重力；减轻机械的自身重量；合理地减少部件间的有害摩擦。
【温馨提醒】加深对机械效率的理解：
（1）机械效率由有用功和总功决定，它表示的是有用功占总功的比例的大小，不能反映有用功或总功的多少。
（2）机械效率总是小于1,这是因为使用任何机械都不可避免地要做额外功,所以有用功总是小于总功，机械效率通常用百分数表示。
(3)机械效率不是固定不变的,机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。
(4)机械效率的高低与是否省力做功多少物体提升的高度等无关。
(5)机械效率是表征机械性能的重要指标，机械效率越高,机械的性能越好。
重要解题方法总结：
一、解决杠杆机械效率问题思维方法（竖直提升）
1.杠杆机械效率公式：；
2.杠杆机械效率影响因素：物重、杠杆重、悬挂点；
3.悬挂点移动问题（易错）：悬挂点靠近支点效率较小；远离支点效率增大；
①物体上升高度相同（有用功不变）：
a.悬挂点靠近支点时，杠杆上升高度变高，额外功变大，机械效率减小；
b.悬挂点远离支点时。杠杆上升高度变低，额外功变小，机械效率增大；
②杠杆上升高度相同（额外功不变）：
a.悬挂点靠近支点时，物体上升高度变低，有用功变小，机械效率减小；
b.悬挂点远离支点时，物体上升高度变高，有用功变大，机械效率增大。
二、解决斜面机械效率问题思维方法
类型1. 斜面机械效率影响因素
沿斜面匀速推动物体时，斜面的机械效率跟斜面的摩擦系数、倾角度数都有关系。
语言表述为：斜面的摩擦系数越小，倾角度数越大，斜面的机械效率就越高。
注意：初中阶段要求定性分析即可。不需要定量计算，除非题中给出信息，能够推导定量关系时，才能进行相关计算。
类型2. 斜面机械效率计算
斜面机械效率：
斜面粗糙时：W额=fs=W总－W有。
类型3.斜面摩擦力计算技巧（额外功法）
常规方法：
（1）额外功：W额=W总－W有
（2）对于粗糙斜面而言;W额=fs （s为物体在斜面移动的距离）
f=W额/s
三、解决滑轮组机械效率问题思维方法
类型1.竖直滑轮组机械效率（克服G做功）
解题关键：①通用：机械效率
。
②不计绳重、绳子与滑轮间的摩擦力：机械效率
③其中G为物体的重力，h为物体升高的高度；n为承担生物的绳子段数。则公式可知：
当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。
类型2. 水平滑轮组机械效率（克服f做功）
解题关键：对物体水平方向上受力分析，克服与地面的滑动摩擦力做功，同一根绳子上的力大小相等，结合功的原理——省力费距离，费力省距离（若F=nf，相当于绳子上的力是n倍，则
易错点：n的确定（n是与动滑轮连接的绳子段数）。
易错点：确定绳子自由端移动的距离s与物体升高的距离为h的对应关系s=nh
解决滑轮组计算类问题值的确定十分重要：
n是滑轮组的有效绳子缠绕段数；判定滑轮组绳子自由端的拉力F与提升重物的对应关系：F=（G物+G动）/n；绳子自由端移动的距离s与物体升高的距离为h的对应关系s=nh。确定n
具体办法是：
（1）在滑轮组的动滑轮和定滑轮之间画一条横线，将滑轮组分成两部分；
（2）在动滑轮部分，与动滑轮相连接的绳子的段数即为滑轮组绕线的有效段数。
考点1. 滑轮组机械效率实验考查点
1.测量过程中，物体应做什么运动：匀速直线运动；
2.使用不同滑轮组提升同一物体时，影响机械效率的因素：动滑轮越重，机械效率越低；
3.改进措施：（1）增加被提升物体的重力；（2）减轻动滑轮自重；（3）减小机构间的摩擦；
4.机械效率的计算：利用机械效率的公式；
5.改变钩码数量，进行多次测量的目的：多次测量，消除偶然因素；
6.物体被提升的高度会影响滑轮组机械效率吗：不会；
7.弹簧测力计的使用与读数：正确使用与读取读数；
8.绳端移动的距离与物体移动距离的关系：h=ns。
9.实验中分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置的目的是：便于测量钓码和弹簧测力计移动的距离；
10.实验中，为什么要匀速缓慢拉动弹簧测力计：使弹簧测力计示数稳定，便于读出拉力大小；
11.同一滑轮组，改变钩码数量时，机械效率一样吗：不一样；
12.机械效率的大小与钩码重有什么关系：同一滑轮组，提升的钩码越重，机械效率越大；
13.如果没有刻度尺，能否测出滑轮组的机械效率：能。对于已经组装好的滑轮，s=nh，则机城效率η=W有/W总=Gh/FS=Gh/Fnh=G/nF。因此，只要查出绳子的段教，即可算出滑轮组的机械效率，无需测量h和s的大小；
14.若忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率除了与提升的物重有关外，还与什么因素有关：动滑轮的重力。提升的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低；
例如：提高滑轮组机械效率的方法：①增大提升物体的重力.②减小动滑轮自身的重力.③使转动轴保持良好润滑。
15.滑轮组的机械效率 ( https: / / zhidao. / search word=机械效率&fr=iknow_pc_qb_highlight )有关因素：
（1）被提物体的重量，G越大，机械效率越高；
（2）滑轮自重，滑轮组如果越多，虽然省力但是无用功多，机械效率越小；
（3）绳与滑轮之间的摩擦。
【例题1】如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）
实验次数 钩码重力G/N 提升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 0.3
2 8 0.1 3.2 0.3 83.3%
3 8 0.1 2.0 0.5 80.0%
（1）在实验中，应沿竖直方向________拉动弹簧测力计；
（2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是______N，机械效率是______（精确到0.1%）；
（3）由1、2两次实验数据可得出结论：___________；
（4）由_______两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低；
（5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将______。（选填“偏高”“偏低”或“不变”）
【答案】（1）缓慢匀速；（2） 1.8； 74.1%；（3）见解析；（4） 2、3；（5）偏低。
【解析】（1）在实验中，测量绳端拉力F时，应在竖直向上方向上匀速拉动使物体匀速上升，物体处于平衡状态，此时弹簧测力示数等于拉力大小。
（2）由图可知，弹簧测力计最小分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为1.8N。
分析第1次实验中数据可知，根据可得，机械效率为
（3）由控制变量法可知，比较第1、2次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。
（4）比较第2、3次实验数据可得出结论：滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。
（5）由图丁可知，拉力F沿斜向上方向拉动时，拉力的力臂变短，省力变小，与丙相比需要更大的拉力才能拉动物体上升，因此总功更大，因有用功不变，根据可得，机械效率偏小。
（考点1的变式练1）某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示。
实验次数物理量 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
（1）实验中应怎样拉动弹簧测力计使钩码上升？
（2）通过表中数据可分析出第2次实验是用_______（选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验。
（3）通过第1次实验和第2实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率将怎样变化？
（4）小组同学再用第1次实验所使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s=_______m，机械效率η=________（结果保留一位小数）；
（5）比较第1次实验和第3次实验可得出怎样的结论？
【答案】（1）匀速 （2） 乙 （3）变低（4） 0.3 83.3℅ （5） 使用同一滑轮组，物体越重，机械效率越高
【解析】（1）在实验中，为了准确测量拉力的大小，需要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升，这样，拉力的大小就等于弹簧测力计的示数，且拉力的大小保持不变。
（2）观察表格中的数据，我们可以看到第2次实验中，绳端移动的距离s是钩码上升高度h的4倍，即s=4h，根据滑轮组的工作特点，可以知道这是由4段绳子承担动滑轮和重物的重力的情况，因此，第2次实验是用乙图所示装置做的实验。
（3）通过比较第1次和第2次实验的数据，我们可以看到两次实验都是提升相同的重物，但第2次实验使用的动滑轮个数更多（或动滑轮质量更大），这说明，在提升相同重物时，使用不同的滑轮组（动滑轮个数越多或动滑轮质量越大），滑轮组的机械效率将越低。
（4）第3次实验，由于使用的是与第1次实验相同的装置，因此绳端移动的距离s与钩码上升的高度h的关系仍然是
s=nh=3×0.1m=0.3m
机械效率为
（5）比较第1次和第3次实验，我们可以看到两次实验使用的滑轮组是相同的，但第3次实验提升的钩码更重，然而，第3次实验的机械效率却高于第1次实验，这说明：使用同一滑轮组，物体越重，机械效率越高。
（考点1的变式练2）小明思考“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”。他在用同一木板做的斜面上，做匀速直线拉动物块的探究实验，如下图，并记录实验数据如下表：
实验次数 斜面倾斜程度 物重G/N 物体上升度高度h/m 拉力F/N 物体移动离距离S/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率
1 较缓 5.0 0.10 1.6 0.5 0.50 0.8 63%
2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.5 0.75 1.1 68%
3 最陡 5.0 0.25 3.3 0.5 1.65
(1)将表格中的空白处数据填上________。
(2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越__________。
(3)通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：__________；
(4)如果小明还想要探究斜面的机械效率与物体重力的关系，请你与他一起来完成实验：
①实验时应控制不变的条件是：__________、物体移动的距离；
②实验时需要的测量仪器有：__________和刻度尺。
【答案】(1)1.25；76% (2)费力 (3)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高(4)斜面的倾斜程度 弹簧测力计
【解析】（1）对于第三次实验，有用功W有 可以通过公式计算得出，其中G为物重，h为物体上升的高度。代入数据得有用功为
机械效率为
（2）从实验数据中可以看出，当斜面越陡时，所需的拉力F也越大。因此，我们可以得出结论：斜面越陡，越费力。
（3）通过对比三次实验的数据，可以发现，当斜面的倾斜程度增加时，虽然所需拉力增大，但机械效率也在增大。因此，可以初步得出结论：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高。
（4）要探究斜面的机械效率与物体重力的关系，他需要进行额外的实验。在实验时，他应该控制斜面的倾斜程度和物体移动的距离不变，以排除这两个因素对实验结果的影响。
需要测量物重和物体上升的高度来计算有用功，以及测量拉力和物体移动的距离来计算总功。因此，他需要的测量仪器有弹簧测力计和刻度尺。
考点2. 求滑轮组机械效率相关问题
1．判断提升物体过程中的有用功W有用＝Gh ；
2．判断提升物体过程中的总功 W总＝Fs；
关键点：确定绳子自由端移动的距离s与物体升高的距离为h的对应关系s=nh。
n值确定非常重要，见易错点说明
3．求解机械效率η=W有用/W总，判定提升重物过程中的机械效率问题。
4.三种简单机械的机械效率求解思维方法
【例题2】（2025黑龙江大庆）如图所示，用滑轮组将汽车沿水平方向匀速拉动，20s汽车移动了5m。已知绳端拉力F为900N，汽车受到的阻力为1500N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 绳端移动的距离为15m B. 此滑轮组的机械效率约为83.3%
C. 汽车受到的拉力为1800N D. 绳端拉力F的功率为750W
【答案】B
【解析】AD．由图可知，提升动滑轮绳子段数为2，汽车移动了5m，则绳端移动的距离为
绳端拉力F的功率为
故AD错误；
B．此滑轮组的机械效率为
故B正确；
C．汽车沿水平方向匀速拉动，处于平衡状态，汽车受到的拉力与汽车受到的阻力二力平衡，大小相等，汽车受到的拉力为1500N，故C错误。故选B。
（考点2的变式练1）如图所示，在大理石厂仓库内工人把重为900N的石料用滑轮组以0.2m/s的速度匀速提升，忽略摩擦及绳重，动滑轮重为300N，则下列说法正确的是（ ）
A．工人所用的拉力为200N
B．滑轮组机械效率为75%
C．拉力的功率为150W
D．提升重力不同的石料时，此滑轮组机械效率不变
【答案】B
【解析】A．由图示滑轮组可知该滑轮组n=3，故拉力
故A错误；
B．滑轮组的机械效率
故B正确；
C．拉力的功率
故C错误；
D．根据
由题意可知在提升相同高度时，额外功不变，若所提升物体的重力越大，有用功越多，则滑轮组的机械效率越高，故D错误。故选B。
（考点2的变式练2）图甲是用动滑轮运送物体的装置示意图，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙所示。已知物体重300N，卷扬机对绳子的拉力做功的功率为400W。在提升物体的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．物体A移动的速度为 B．绳子自由端移动的速度为
C．卷扬机对绳子的拉力为150N D．动滑轮的机械效率为75%
【答案】D
【解析】AB．由图甲可知绳子承重段数n=2，由乙图可知，在20s内绳子自由端移动的距离为40m，则绳子自由端移动的速度
由于s=nhA=2hA
则物体A移动的速度为
故AB错误；
C．拉力F做功的功率为400W，绳子自由端移动的速度是2m/s，由
可得卷扬机对绳子的拉力
故C错误；
D．由图可知绳子承重段数n=2，由图乙知，当t=20s时，绳子自由端移动的距离为s=40m，由s=nh可得物体上升的高度
提升物体做的有用功
W有用=GhA=300N×20m=6000J
拉力做的总功
W总=Fs=200N×40m=8000J
动滑轮的机械效率
故D正确。故选D。
1．下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是（　　）
A．指甲剪是省力省功的机械
B．定滑轮不省力，但能改变力的方向
C．滑轮组既省力，又省距离，还省功
D．斜面的机械效率可以达到100%
【答案】B．
【解析】A．指甲剪由三条杠杆组成，其中既有省力杠杆也有费力杠杆，但其最终可以达到省力的目的，所以为省力机械，但使用任何机械都不省功，故A错误；
B．定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变力的方向，故B正确；
C．滑轮组可以省力，但费距离，且不可能省功，故C错误；
D．使用任何机械都要做额外功，所以机械效率不可能达到100%，故D错误．
2. 使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时，除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值。已知动滑轮的重力为1.0N，绳子能够承受的最大拉力为50N。当匀速提升重为9.0N的物体时，滑轮组的机械效率为81%，则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为（　　）
A. 90% B. 89% C. 88% D. 87%
【答案】B
【解析】根据题意可知
则
又
可得
由题意可知，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值，即有
当绳子能够承受的最大拉力为50N时，则有
可得
故达到最大拉力时，机械效率的最大值为
3．如图所示的滑轮组，在拉力 F的作用下拉动重为300N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升，已知动滑轮重为60N，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　）
①绳子自由端的拉力 F为120N ②绳子自由端移动的速度为0.6m/s
③拉力 F做功功率24W ④滑轮组的机械效率为83.3%
A．只有①③④正确 B．只有①②④正确
C．只有②③④正确 D．①②③都正确
【答案】B
【解析】不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力 F为
绳子自由端移动的速度为
拉力 F做功功率为
滑轮组的机械效率为
故只有①②④正确，故B正确，ACD错误。故选B。
4. 建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，
所用的拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍．在此过程中下列说法正确
的是（　　）
A．绳子自由端沿水平方向移动了6 m
B．物体受到的拉力为750N
C．拉力F的功率为750W
D．滑轮组的机械效率为80%
【答案】D．
【解析】（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nsA求出绳子自由端沿水平方向移动；
（2）物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力的大小相等，根据FA=f=0.4G求出物体受到的拉力；
（3）根据W=Fs求出拉力F做的功，根据P=求出拉力F的功率；
（4）根据W有=FAsA求出拉力做的有用功，根据η=×100%求出滑轮组的机械效率．
5. 如图所示，小明利用斜面将装有物品的箱子推到车上去，小明所采取的措施中，不会影响斜面机械效率的是（ ）
A.减小推箱子的速度 B.增加箱子的质量
C.减小斜面的倾角 D.增大斜面的粗糙程度
【答案】A
【解析】使用图中斜面，克服摩擦做的功为额外功，提升物重做的功为有用功，总功等于有用功加上额外功。
A.减慢推箱子的速度，压力和接触面的粗糙程度不变，不会改变摩擦力，额外功不变、有用功不变，总功不变，机械效率不变，故A选项不会影响斜面机械效率；
B.增加箱子的质量，压力增大、接触面的粗糙程度不变，摩擦力增大，额外功增大、有用功不变，总功增大，机械效率变小，故B选项会影响斜面机械效率；
C.减小斜面的倾角，压力增大、接触面的粗糙程度不变，摩擦力增大，额外功增大、有用功不变，总功增大，机械效率变小，故C选项会影响斜面机械效率；
D.增大斜面的粗糙程度，压力不变、接触面的粗糙程度增大，摩擦力增大，额外功增大、有用功不变，总功增大，机械效率变小，故D选项会影响斜面机械效率。故选A。
6. 搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上
顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的
是（　　）
A. 物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用，合力为0
B. 推力所做的功是2500J
C. 斜面的机械效率为80%
D. 物体受到斜面的摩擦力为100N
【答案】A
【解析】A．物体在斜面上运动的过程中受重力、支持力、推力、摩擦力共4个力的作用，处于平衡状态，合力为0，故A错误，符合题意；
B．推力所做的功是
故B正确，不符合题意；
C．推力做的有用功为
斜面的机械效率为
故C正确，不符合题意；
D．推力做的额外功为
物体受到斜面的摩擦力为
故D正确，不符合题意。故选A。
7. 如图所示，A、B两物体叠放在水平桌面上，，，A、B均为正方体，边长分别为20cm、10cm。在拉力的作用下，5s内，物体A、B一起向右匀速直线移动了3m。若不计滑轮和绳自重及绳与滑轮间的摩擦，下列说法错误的是（　　）
A. A与B之间的摩擦力为0 B. A对地面的压强为2500Pa
C. 绳子自由端移动的速度为1.2m/s D. 拉力F做功的功率为30W
【答案】D
【解析】A．物体A、B一起向右匀速直线运动，A、B之间没有相对运动和相对运动趋势，故A与B之间的摩擦力为0，故A正确，不符合题意；
B．A对地面的压力等于A和B组成的整体的重力，为
则A对地面的压强为
故B正确，不符合题意；
C．与动滑轮连接的绳子段数n=2，根据滑轮组绳子自由端与物体移动距离的规律可知，绳子自由端移动的距离为
则绳子自由端移动的速度为
故C正确，不符合题意；
D．拉力F做功为
则拉力F做功的功率为
故D错误，符合题意。故选D。
8. 某建筑工地上，一台起重机10s内将重1.5×104N的物体匀速提升3m起重机吊臂上的滑轮组如图所示，滑轮组的机械效率为75%。下列分析正确的是（　　）
A. 拉力F的大小为7.5×103N B. 有用功的大小为4.5×104J
C. 额外功的大小为1.5×104J D. 拉力F的功率为6.0×103W
【答案】BCD
【解析】A．由图可知，绳子股数n=2，根据
可得
解得拉力
F=1.0×104N
故A错误；
B．有用功为
故B正确；
C．总功为
额外功为
故C正确；
D．拉力的功率为
故D正确。故选BCD。
9. 如图所示，在的拉力F作用下，用滑轮组将重为的货物匀速提升，在10s内货物竖直上升了。下列说法正确的是（ ）
A. 滑轮组做的有用功为
B. 拉力F的功率为
C. 滑轮组的机械效率为75%
D. 此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大
【答案】B
【解析】A．滑轮做的有用功为克服货物的重力做功，故
故A错误；
B．拉力移动的距离
拉力做功
则拉力做功功率
故B正确；
C．滑轮组的机械效率
故C错误；
D．滑轮组提升的货物越轻，额外功不变，有用功越少，机械效率越小，故D错误。
故选B。
10. 在一次实验探究活动中，小林用如图所示滑轮组将重为2.7N的物体匀速提升了20cm用时2s，绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示，则小林做的有用功为_______J，滑轮组的机械效率为_________%。
【答案】 0.54 75
【解析】由题意可知，物体的重力为G=2.7N，物体上升的高度为
h=20cm=0.2m
故由W=Fs可得，小林做的有用功为
W有=Gh=2.7N×0.2m=0.54J
由图中可知，绳子自由端的拉力为F=1.2N，动滑轮上有三股绳子承重，故可得滑轮组的机械效率为
11. 如图所示，有一斜面长L＝4m，高h＝2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F＝150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为　　 J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为　　 N。
【答案】600；25。
【解析】（1）已知F＝150N，s＝L＝4m，物体从斜面底端拉动顶端时，所做的总功：W总＝Fs＝150N×4m＝600J；
（2）G＝200N，h＝2.5m，物体从斜面底端拉动顶端时，所做的有用功：W有用＝Gh＝200N×2.5m＝500J；
由W总＝W有用+W额外可得，W额外＝W总﹣W有用＝600J﹣500J＝100J，
摩擦力：f＝＝＝＝25N。
12. 如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊的物体时，上升，用时，滑轮组的机械效率是，则所做有用功是_______J，总功是______J，拉力F的功率是________W。（g取）
【答案】 3×104 3.75×104 2.5×103
【解析】物体的重力
G=mg=600kg×10N/kg=6000N
滑轮组所做有用功
W有=Gh=6000N×5m=3×104J
由得，滑轮组所做总功
拉力F的功率
13．用如图所示的滑轮组将重240N的重物竖直向上匀速提升，作用在绳端上的拉力为100N。不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为______N；增大重物的重力，滑轮组的机械效率将会______（选填“提高”“降低”或“不变”）。
【答案】60 提高
【解析】滑轮组不计绳重和摩擦，则有
解得
增大重物的重力，则会增大滑轮组做的有用功，额外功不变，有用功的占比增大，则机械效率增大。
14. 如图所示，将重力为10N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端。若斜面长L为1m，斜面高h为0.3m，拉力F为4N，拉力的功率为2W，则此过程中，斜面的机械效率是________%，物体从斜面底端运动到斜面顶端所用的时间是_______s。
【答案】 75 2
【解析】拉动物体所做的有用功为
总功为
斜面的机械效率是
根据
可得，物体从斜面底端运动到斜面顶端所用的时间是
15．小华在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示（分别用甲、乙、丙、丁所示绕绳方式测量），实验装置如图所示。
（1）实验中要竖直向上______拉动弹簧测力计，使物体升高；
（2）表格中，①②③三处的数据应该是______、______和______；
实验次序 钩码重力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
甲 4 ① 2.7 0.2 74%
乙 4 0.1 1.8 0.3 74%
丙 8 0.1 3.1 0.3 86%
丁 8 0.1 2.5 ② ③
（3）通过比较______（填实验次序）两次实验数据得出结论：使用相同滑轮组提升相同重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；
（4）通过比较______（填实验次序）两次实验数据得出结论：用同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高；
（5）要测量绕法确定的滑轮组的机械效率，钩码上升的高度和绳端移动距离______（选填“可以不测量”或“一定要测量”）；
（6）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可以提高机械效率的是______。
A．增加物体提升的高度 B．加快提升物体的速度
C．减小动滑轮的重力 D．减小物体的重力
【答案】（1）匀速（2）0.1 0.4 80%（3）甲乙（4） 乙丙（5） 可以不测量（6） C
【解析】（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，则由二力平衡可知，此时弹簧测力计的示数等于拉力大小。
（2）甲图中连在动滑轮上绳子有2段，所以物体上升距离为
丁图中连在动滑轮上绳子有4段，所以绳子移动的距离为
丁图实验中滑轮组的机械效率为
（3）甲、乙两次实验中使用相同滑轮组提升相同重物时，连在动滑轮上绳子段数不同，滑轮组的机械效率相同，说明滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
（4）由乙、丙两次实验数据可知，滑轮组相同，重物的重力增大，滑轮组的机械效率也增大，故可得出结论：用同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。
（5）若滑轮组的绕线一定，则连在动滑轮上绳子的段数一定，设为n，则拉动物体时，绳子移动距离与物体移动距离的关系为
则滑轮组的机械效率为
可知，此时机械效率与物体移动距离，绳子移动距离无关，故可以不测量钩码上升的高度和绳端移动距离。
（6） A。增加物体提升的高度时，滑轮组所做的有用功和额外功均会增加，滑轮组的机械效率不会增加，故A不符合题意；
B．加快提升物体的速度，克服动滑轮所做的额外功不会减小，故滑轮组的机械效率不会增加，故B不符合题意；
C．减小动滑轮的重力，可以减小克服动滑轮重力所做的额外功，可以提升滑轮组的机械效率，故C符合题意；
D．减小物体的重力后，提升相同高度时，克服物体重力所做的有用功减小，而克服动滑轮重力所做的额外功不变，故滑轮组的机械效率减小，故D不符合题意。故选C。
16．斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如：______。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
(1)通过对比实验______中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
(2)通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，______；
(3)为验证猜想3，小明做了实验______（填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是______。
（拓展）完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是______%。（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
【答案】盘山公路 （1） 1和2 （2）其他条件相同时，斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力
（3）1、3、4 根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等 （拓展）62.5
【解析】斜面是一种简单机械，使用斜面可以省力。当斜面的高度一定时，斜面越长，则坡度越缓，则越省力；如：盘山公路。
(1)探究斜面省力的情况与斜面的表面材料有关时，采用的是控制变量法，实验中需要控制物重、倾角相同，表面材料不同，所以应该对比1和2的数据。
(2)对比实验1、5、6中的数据可知，在斜面的表面材料、物重相同的情况下，倾角越小，拉力越小，故结论是：在其他条件相同时，斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力。
(3)探究斜面省力的情况与重力大小有关时，根据控制变量法可知，实验中需要控制倾角相同、表面材料相同，物体的重力不同；所以需要对比1、3、4的实验数据。根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力与物体的重力G的比值大小相等。
有用功为
W有＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J
拉力做的总功
W总＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J
斜面的机械效率
17. 测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η
1 1.0 5 15 55.6%
2 1.5 5 0.8 15
3 2.0 5 1.0 15 66.7%
4 2.0 10 1.0 30 66.7%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做　 　运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为　 　N。
（2）第2次实验时所做的有用功为　 　J，滑轮组的机械效率是　 。
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越　 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度　 　（选填“有关“或“无关”）。
（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是　 　。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
【答案】（1）匀速；0.6；（2）0.075；62.5%；（3）大；无关；（4）B。
【解析】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。测力计分度值为0.1N，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为0.6N；
（2）第2次实验时所做的有用功为：
W有用2＝G2h2＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的总功：W总2＝F2s2＝0.8N×0.15m＝0.12J；
滑轮组的机械效率是：η＝＝×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；
分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；
（4）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大；
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v＝，机械效率与物体提升的速度无关，故选B。
18. 在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：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，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。
表1
实验次数 钩码重 钩码上升的高度 绳端拉力 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
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 0.5 0.66 75.8
（1）分析表中的数据，他的猜想是__________（选填“正确”或“错误”）的；
（2）实验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，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表2；
表2
实验次数 动滑轮个数 钩码重 绳端拉力 钩码上升的高度 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
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
分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越__________。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，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__________；
（3）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__________。
【答案】（1）错误（2）低； 大于； 机械所做的额外功；（3）机械效率变低； 减轻动滑轮的质量。
【解析】（1）由表1数据可知，用同一滑轮组提升不同重力的钩码时，钩码上升的高度以及绳端移动的距离相同，所得的机械效率不同，即机械效率是变化的，因此他的猜想是错误的。
（2）由表2数据可知，当物重相同时，动滑轮个数越多，绳端拉力越小，即越省力，但机械效率也变低。
根据额外功等于总功与有用功之差可知，在第6次实验中，额外功大于有用功，由此可知当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功大于有用功的情况。
根据以上分析可知，在设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑机械所做的额外功。
（3）由表2数据可知，在其它条件相同的情况下，增加动滑轮个数，机械效率变低，这是将会出现的困难。根据
可知，在提升的物体重力一定时，若要增大机械效率，应减小动滑轮重，因此改进方法是减小动滑轮的重力或减轻动滑轮的质量。
19. 某建筑工人用300N的拉力，在25s内将重力为800N的水泥利用滑轮组匀速提高4m，如图所示。若不计摩擦和绳重，请你完成下列计算：
（1）动滑轮的重力；
（2）工人做功的功率；
（3）该装置的机械效率。
【答案】（1）100N；（2）144W；（3）89%
【解析】（1）由图可知，绳子的有效股数n=3，不计摩擦和绳重，动滑轮的重力
G动=3F-G=3×300N-800N=100N
（2）当水泥提升4m时，绳子自由端所移动的距离s=3×4m=12m
工人做的总功
W总=Fs=300N×12m=3600J
工人做功的功率
（3）有用功
W有=Gh=800N×4m=3200J
该装置的机械效率
20. 某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m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。求
（1）克服钢板重力做的功；
（2）钢丝绳的拉力F；
（3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。
【答案】（1）；（2）；（3）84.7%
【解析】（1）克服钢板重力做的功为
（2）起重机的滑轮组做的总功为
由图可知，有四段绳子承重，则钢丝绳的拉力为
（3）起重机的滑轮组做的额外功为
动滑轮的重力为
滑轮组满载时的机械效率为
答：（1）克服钢板重力做的功为3.6×105J；
（2）钢丝绳的拉力为1.125×104N；
（3）滑轮组满载时的机械效率为84.7%。
21．如图所示，人的重力为850N，双脚与地面接触面积为250cm2，用滑轮组拉着重210N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s。人对绳子竖直向下的拉力为100N，求：
（1）物体上升的高度；（2）滑轮组的机械效率；（3）人对地面的压强。
【答案】（1）物体上升的高度为0.5m；
（2）滑轮组的机械效率为70%；
（3）人对地面的压强为3×104Pa。
【解析】（1）由v＝可得物体上升的高度：
h＝vt＝0.1m/s×5s＝0.5m；
（2）由图可知，n＝3，拉力端移动距离s＝3h，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝70%；
（3）此时人对地面的压力：
F压＝G人﹣F＝850N﹣100N＝750N，
人对地面的压强：
p＝＝＝3×104Pa。
22. 如图所示，在斜面上将一个重为600N的物体匀速拉到高处，沿斜面的力F=400N，拉力的距离s=4.5m，提升的高度为1.8m，所用的时间为t=30s。求：
（1）拉力F做的功为________J，做功的功率为________W；
（2）拉动过程中做的有用功为_________J，额外功为________J；
（3）斜面的机械效率为________%；
（4）拉动过程中摩擦力的大小为________N。
【答案】（1）1800J；60W；（2）1080J；720J；（3）60%；（4）100
【解析】（1）拉力所做的总功：
W总=Fs=400N×4.5m=1800J
拉力所做功的功率：
（2）有用功：
W有=Gh=600N×1.8m=1080J
克服摩擦力做的额外功：
W额=W总－W有=1800J－1080J=720J
（3）斜面的机械效率：
（4）由W额=fs得，物体所受斜面的摩擦力：
23. 已知斜面倾角为30°，斜面高为2m。小兵同学用绳子沿斜面将重为400N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为300N，绳重不计，求：
（1）小兵对木箱做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）斜面对物体施加的摩擦力；
（4）若斜面是光滑的，则所需要的拉力。
【解析】（1）小兵对木箱做的有用功：W有=Gh=400N×2m=800J
（2）小兵同学沿斜面底端将木箱匀速拉到顶端做的总功：W总=Fs=300N×2×2m=1200J
斜面的机械效率：
（3）小兵对木箱做的额外功：W额=W总－W有=1200J－800J=400J
斜面对木箱施加的摩擦力：
（4）若斜面是光滑的，所需拉力为：F′s=Gh
斜面对木箱的摩擦力：f =F－F′=300N－200N=100N
核心素养学习目标
知识解读易错警示示
注意！
考点例题精讲确确考向
课节重点难点精练达标培优
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