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方法讲义—第十五讲 年级： 八年级物理 日期：春
八年级物理：力与机械（3）机械效率专题（一）
一、知识点
有用功，2、额外功3、总功4、机械效率，5、机械效率分类
二、知识点基础练习
1 叫做有用功， 叫额外功， 叫做总功。
2 叫做机械效率，机械效率始终 1.
三、机械效率分类
考点（一）、竖直提升的滑轮组的机械效率
例1、在如图所示的滑轮组，重物G的重力是800牛顿，滑轮组的机械效率、
是80%，拉力F至少多大？
对应练习1、如图甲所示的滑轮组，每个滑轮等重。不计绳重和摩擦，物体重G1从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。






(1)每个滑轮重多少N
(2)绳子能承受的最大拉力是多少N
(3)当滑轮组的机械效率为80％时，物体重多少N
对应练习2、一个工人用图所示的滑轮组提升2000N的货物，所用拉力600N，绳子自由端4s内拉下4m，不考虑绳重和摩擦，求：
(1)有用功和总功率；
(2)机械效率；
(3)若用此滑轮组提升3200N的货物，所需拉力为多少
对应练习3、如下图所示，重为1140 N的物体，它与水平地面的接触面积为1.5×103 cm2。工人师傅用600 N的力匀速提升物体，物体的速度为0.2 m/s。（不计摩擦及绳重）求：
（1）工人师傅拉绳的功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）体重为450 N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大。
考点（二）、水平拉动的滑轮组的机械效率
例2、 一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组与将汽车从泥潭中拉出，如图所示。若汽车重为8×104N，汽车受的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问：
（1）该司机至少需用多大的力才能把汽车从泥潭中拉出？
（2）若拉动汽车时，汽车匀速前进的速度为0.1m/s，则司机做功的功率多大？
对应练习1、如下图中，重为500牛的物体与地面间的摩擦力是150牛，为使物体匀速移动，必须在绳端加以60牛的水平拉力，则滑轮组的机械效率约为 ；若物体移动的速度为0.2米/秒，则1分钟内拉力做的功是 焦．
对应练习2、如图所示，用滑轮组拉着重600N的物体A,沿水平方向匀速移动，在40s内物体移动了8m,拉力F做功为1280J，求
（1）拉力F的大小及拉力的功率
（2）如动滑轮的重12N（不计绳重及摩擦）计算滑轮组的机械效率
考点（三）、斜面的机械效率
例3、有一斜面长L=8米，高h=2米，把质量m=200千克的物体沿斜面拉到顶端。若受到阻力是物重的0.1倍，求斜面的机械效率。
1、某斜面长为L，高为h，有一重力为G的物体被推力F沿斜面从底端匀速移至顶端。若物体所受阻力为f，则此时的有用功为____，总功为____，额外功为____，机械效率为____。
2、斜面长5m，高1m，把重为5000N的物体匀速地推向斜面顶端，若斜面是光滑的，则推力为______N；如果斜面不光滑，所用推力为1250N，则斜面的机械效率为______。
3、斜面高度为h，长度为L，用一个平行于斜面的力把重为G的物体匀速拉到斜面顶端。拉力所做的功为W，则斜面和物体间的摩擦力为　　 ( )　
/
4、如图5所示是小亮同学测定斜面机械效率的装置图，下表是小亮同学设计的记录表格.
分析表格中的实验数据，你能得到哪些结论？（要求写两条）
5、(2013年） 现有重800N的木箱A，小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上，如图所示，他站在斜面上，沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m／s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端。求：
(1)小李同学拉木箱的功率是多大
（2)该斜面的机械效率是多少
(3)木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大
考点（四）、杠杆的机械效率
例4、利用杠杆把500牛的重物举高0.2米,动力F是120牛，动力的作用点下降了1米。求杠的机械效率。
五、提升练习
例5、某桥梁施工队的工人用如图所示的滑轮组匀速打捞沉在水中的工件．已知工件的质量为100kg工人的质量为70kg．工件打捞出水面前与工件完全被打捞出水后工人对地面的压力之比为15：2，工件在水中时，滑轮组的机械效率为60%．若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg．求：
(1)工件浸没在水中时所受的浮力F浮；
(2)工件完全打捞出水面后，滑轮组的机械效率η2；(结果保留两位有效数字)
(3)工件完全打捞出水面后，以0.2m/s的速度被匀速提升，工人拉绳的功率P2．
对应练习1 、有一根绳子，通过如图甲所示的滑轮组，能够提起的最重物体是A，物体再重绳子将断裂（不计绳重和摩擦）．求：
（1）将A匀速提高2m做的有用功为740J，则物重GA=？
（2）若此时滑轮组机械效率为92.5%，人的体重为600N，每只脚与地面接触面积为2×l0-2m2，则人对地面的压强p地=？
（3）若用这根绳子和这些滑轮，组成图乙所示滑轮组，利用它从水中缓慢匀速提起（不计水的阻力）一个边长为3×l0-1m的正方体B，当提到B的下表面所受水的压强为2×l03Pa时，绳子断裂．则正方体B的密度ρB=？
六、拓展练习
例6、为了将放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高处。小明同学设计了下图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2 m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）在2~3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。
（2）在1~2s内，拉力F做的功W。
（3）在0~1s内，重物对地面的压强p。
A
F
A
F
甲
G
t/s
1
3
0
2
F/N
乙
10
50
30
20
40
t/s
1
3
0
2
υ/（m/s）
丙
1．25
2．50
2．50
t/s
1
3
0
2
h/m
丁
1．25
3．75
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1方法讲义—第十六讲 年级： 八年级物理 日期： 春
机械效率专题（二）
一、机械效率分类
考点（一）、竖直提升的滑轮组的机械效率
例1、用如图所示的滑轮组将重90 N的货物匀速提升1 m的过程中，所用拉力F=50 N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。
（1）求上述过程中的有用功W有用；
（2）求上述过程中的总功W总；
（3）求滑轮组的机械效率η。
例2、工人用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼, 每次运送量不定。滑轮组的机械效率随建材重量变化的图像如图乙所示, 滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计, g 取10 N/ kg。
( 1) 若某次运送建材的质量为50 kg, 则建材的重力是多少 500
( 2) 若工人在1 min 内将建材匀速竖直向上提升了12 m, 作用在钢绳上的拉力为200 N, 求拉力的功率;80
( 3) 当滑轮组的机械效率为60% 时, 运送建材的重力是多大 600
对应练习、用如图24所示的滑轮组提升物体A。在匀速竖直提升A的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N，物体A上升的速度vA为0.1m/s，滑轮组的机械效率为90%，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。
求：
（1）拉力F做功的功率P；
（2）物体A所受的重力GA；
（3）动滑轮所受的重力G动。
例3、如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1 m。当物体质量为2 kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。求：
（1）物体质量为2 kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力；
（2）动滑轮的重力；
（3）物体质量为10 kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率。
对应练习3、某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子a连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b被拉断，每次物体拉动的距离均
为2m。 通过实验绘出了该滑轮组机械效率
随物体受到摩擦力大小变化的关系图像如图
乙。（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求：
（1）（2分）动滑轮重力
（2）（3分）当滑轮组的机械效率为80%，
物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率
（3）（2分）一个重500N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计算分析他能否实现
考点（二）、水平拉动的滑轮组机械效率
例4、图左所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F的大小为40牛．（1）不计轮和绳的重力以及摩擦，求：物体A所受的摩擦力．（2）若滑轮组的机械效率为80%，求：物体A所受的摩擦力．
考点（三）斜面机械效率
例5、小明想把重1000N的木箱A搬到高h=5m，长L=10m的斜面上，如图所示。他站在斜面上，沿斜面向上用F=600N的拉力使木箱A以v=0.2m/s的速度匀速从斜面底端拉到斜面顶端。求：
（1）小明同学拉木箱的功率是多大？
（2）该斜面的机械效率是多少？
（3）木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大？
二、滑轮组综合体综合题
对应练习1、在一底面积为4 m2的圆柱形深井底部，有一体积为2 m3，密度为10×103 kg/ m3的贵重物体，现用如图所示的装置将其打捞上来。若牵引车以0.6 m / s的速度匀速向右行驶，通过滑轮组将物体由井底开始往上拉，30 s后井底受到的水的压强恰好变化了2.5×
103 Pa，（忽略动滑轮和绳子的重力及滑轮与绳子之间的摩擦，g取10 N/kg）求：
（1）物体的重力
（2）物体浸没在水中时受到的浮力
（3）牵引车行驶了30 s后，物体被提升的高度；
（4）物体未露出水面前，物体受到绳子拉力的功率；
（5）牵引车行驶了30 s时，牵引车对绳子的拉力。
对应练习2、某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为60 N，物体匀速上升的速度始终为
1 m/s。（不计绳重，摩擦及阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10 N/kg）求：（1）物体浸没在水中时受到的浮力；
（2）物体的密度；
（3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率。
三、中考链接
1. 如下图左所示，用同一滑轮按甲、乙两种方式匀速提升同一物体，物体重l00 N，滑轮重25 N，绳重和摩擦不计．图甲中F甲＝ N，图乙装置的机械效率η＝ ．若图乙中再加挂一物体，机械效率将 。
2.如上图中1所示，用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度，物体重均为10 N，滑轮重均为1 N，不计绳重，所用的拉力分别是F1和F2，机械效率分别是η1和η2，则F1 F2，
η1 η2。（均选填“＞”“＜”或“=”）＞ ＞
3.如上图中2所示，利用动滑轮提升一个重为 G 的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为 60%。要使此动滑轮的机械效率达到 90%，则需要提升重力为 G 的物块的个数为 （ ）
A.3 个 B.4 个 C.5 个 D.6 个
4. 如上图右所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是 （ ）
A．F1＞F2 η1＜η2 P1＜P2 B．F1＞F2 η1＝η2 P1＝P2
C．F1＜F2 η1＜η2 P1＜P2 D．F1＜F2 η1＞η2 P1＞P2
5. 如下图左所示，小丽用三个均重10 N的滑轮组成的滑轮组以1 m/s匀速起吊重470 N的物体，物体上升5 m，不计绳的重力及一切摩擦，绳的拉力F＝ N；滑轮组的机械效率为
125 94%
6．利用四个相同的滑轮，组成如下图中1所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的功分别为W甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（　　）
A．F甲＜F乙η甲=η乙B．F甲＞F η甲＞η乙C．W甲＞W乙P甲＞P乙 D W甲=W乙P甲=P乙
7．某建筑工地上，工人师傅用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至楼上，如上图中2所示，若水泥重为G0，桶重为G1，动滑轮重为G2，不计绳重和摩擦，此过程中该装置的机械效率为η，则工人师傅作用在绳子自由端的拉力F为（ AD　）
A．F=B．F= C．F=+G1D．F=
8．如上图右动滑轮的重力不能忽略．不计绳重与摩擦的影响．下列对两个过程的分析中，正确的是 （　　）
A．拉力之比为F1：F2=7：8 B．拉力的功率之比为P1：P2=10：7
C．机械效率之比η1：η2=14：15 D．额外功之比W1：W2=2：3
四、提升题
1．（2018 南充）如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg。（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）
（1）求工人放绳的速度。
（2）求滑轮组的效率η1 。
（3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2，已知η1：η2=4：3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg）。求当物体完全浸没水中后，工人对地面的压力。
2．如下图甲所示底面积为0.2m2，高0.2m的质量均匀的长方体物体A，放置在水平地面上，对地面的压强为6×103Pa；一质量为80kg的工人站在水平地面上，用如图乙所示的滑轮组把A运到高处，工人用大小为F1的竖直拉力拉绳使A以10cm/s的速度匀速上升，这时地面对工人的支持力为N1，工人匀速拉绳的功率为P，滑轮组的机械效率为η1．若工人以相同的功率用大小为F2的竖直拉力拉绳使另一物体B以12.5cm/s的速度匀速上升，这时地面对工人的支持力为N2，滑轮组的机械效率为η2．已知N1：N2=3：4，η1：η2=16：15．（g取10N/kg）求：
（1）物体A的密度； （2）工人拉绳的功率P；
（3）用滑轮组提升B时滑轮组的机械效率η2．
3．我国南宋远洋商贸船“南海一号”于2007年成功打捞出水.为复原我国海上丝绸之路历史提供了极其珍贵的实物资料，采用沉井包裹沉船的整体打捞方式，在世界水下考古也是一大创新。某同学为了体验“南海一号”的打捞过程，特利用滑轮组从水下打捞一重物。
如右图所示，用一个底面积S=0.05m2、高h=0.2m的长方体形状的重物模拟“南海一号”，该同学站在岸边拉动绳子自由端，使重物从水底开始向上运动,假定重物一直做竖直向上的匀速直线运动，并经历三个运动阶段：第一阶段，从重物在水底开始运动到重物的上表面面刚露出水面，绳对重物的拉力 F1=140N, 用时t1=40s,第二阶段,从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面，用时t2=4s，第三阶段，从重物下表面离开水面后在空中上升, 已知动滑轮所受重力G0=60 N, ρ水=1.0×103kg/m3, g=10N/g,不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，不考虑重物出水前后质量的变化。
求：①在第一阶段运动中，水对重物的浮力F浮为多大
②在第一阶段运动中，绳对重物做功W1为多大
③滑轮组在第一阶段运动中的机械效率η1和第三阶段运动中的机械效率η3分別为多大
4．如图所示为一种蓄水箱的人工放水装置，AOB是以O点为转轴的轻质杠杆，AO呈水平状态，A、O两点间的距离为40cm．B、O两点间的水平距离为10cm，竖直距离为7cm，K是一轻质、横截面积为100cm2的盖板（恰好堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A端相连，在水箱右侧水平地面上，重为600N的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上盖板，若水箱水深为50cm，当盖板恰好要被拉起时，水平地面对人的支持力为490N，人对绳子的拉力为F1，绳子对B点的拉力为F2，滑轮组的机械效率为η，盖板的厚度、绳重与滑轮间的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上（g取10N/kg）求：
（1）水箱中水深为50cm时．盖板上表面所受水的压强和压力．
（2）人对绳子的拉力F1和绳子对B点的拉力F2．
（3）滑轮组的机械效率η．
（4）若与杠杆A、B两端选接的细绳足够结实，当水位至少达到多高时，人将无法拉起盖板．
3

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