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考试内容和要求
知识点 分项细目 考试目标
了解 理解
机械效率 1. 机械效率及提高机械效率的途径 √
2. 运用机械效率公式解决有关问题 √
机械效率
一、功的分类
有用功：无论是否使用机械，必须要做的功，用W有表示。
额外功：使用简单机械时，并非我们需要又不得不做的功，用W额表示。
总功：有用功与额外功之和，用W总表示，即：W总＝__________。
二、机械效率
1.定义：我们用________与________的比值来描述机械的这种特性，将其称为机械效率，用符号_______表示。
2.计算公式：_________。
W有＋W额
返回思维导图
有用功　
总功
η
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，所以机械效率总是小于1的。
4.影响机械效率的因素：机械自重、运转部分的摩擦。
5.提高机械效率的方法：减轻机械自重、减小摩擦等。
小于
返回思维导图
【进行实验】
例1 小明同学“测量滑轮组机械效率”的实验步骤如下：
(1)用弹簧测力计测量钩码的重力G填入表格；
(2)按如图所示组装滑轮组，分别记下物体和弹簧测力计的
位置；
例1题图
(3)竖直向上________拉动弹簧测力计，使钩码升高。利用弹簧测力计测量出拉力F的大小，用________测量出钩码提升的高度h和绳端移动的距离s，依据W有＝________算出有用功W有，依据W总＝________算出总功W总，依据η＝________算出机械效率η，并记入表格；
(4)小明同学进行了三次实验，下表是小明同学记录的实验数据，其中第三次测量时，弹簧测力计的示数如图所示，此时拉力的测量值为______N。计算得出此次滑轮组的机械效率为________；(结果保留至0.1%)
匀速
刻度尺
Gh
Fs
2.3
87.0%
(5)分析表格数据可知，在保持滑轮及滑轮组的绕线方式不变的情况下，利用此实验可以探究滑轮组的机械效率与______________的关系，小明在实验中用到了________法，若要利用图中实验装置探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系，要保持_______________和_____________不变，改变_____________；
物重(钩码重)
控制变量
滑轮组绕线方式
物重(钩码重)
动滑轮重力　
实验
次数) 钩码的
重力 G/N) 钩码提升
高度 h/m) 拉力
F/N) 绳端移动的
距离 s/m) 机械效
率η)
1 2 0.1 0.9 0.3 74.1%
2 4 0.1 1.6 0.3 83.3%
3 6 0.1 0.3
物重越大，机械效率越大　
物体上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s　
(6)分析表格中数据，你可得到的结论是：当使用同一滑轮组提升重物时______________________________；影响滑轮组机械效率的因素还可能有____________________________；
(7)同组的小红观察并分析了小明的实验后，认为小明的实验中，可少用一种器材，少测两个数据也能测出滑轮组的机械效率，通过和小明讨论并找老师交流后，小红的方案是可行的，请你分析一下，可少测的两个数据是________________________________________________；
动滑轮重(动滑轮与绳间的摩擦)　　
(8)请你在图中用笔画线代替细绳，改变滑轮组的绕线方式，帮助小明
改装滑轮组，使绳子自由端施加竖直向下的拉力。
【实验设计】
例2　给你提供这样一些器材：质量相同的滑轮A(2个)，质量不相同的滑轮B、C(分别1个)，若干质量不同的物体，足够长的线，铁架台，弹簧测力计请你任选其中器材完成探究“滑轮组中动滑轮的轻重是否影响滑轮组机械效率”的实验。要求：
(1)画出实验时所用滑轮组的示意图；
(2)设计实验记录表格；
(3)简要写出实验步骤(有关物理量用相应字母表示)。
例2题答图
(2)实验数据记录表：
(1)如答图所示
滑轮组 动滑轮
的重力
G动/N 重物
的重力
G/N 重物升
高的高
度h/m 弹簧测
力计的
示数F/N 弹簧测力
计移动的
距离s/m 机械
效率η
甲 ? ? ? ? ? ?
乙 ? ? ? ? ? ?
(3)实验步骤：弹簧测力计调零，测量动滑轮G动、重物的重力G，用如答图所示的甲、乙两滑轮组提升相同的重物G，把弹簧测力计挂在绳子自由端匀速向上提升重物，使重物上升的高度为h，分别记下弹簧测力计的示数F1、F2和弹簧测力计移动的距离s1、s2，记入表中，计算两种情况下滑轮组的机械效率，比较实验结果得出结论。
(2019怀柔区一模改编)在“测量滑轮组的机械效率”
实验中，小明用如图所示的同一滑轮组提升不同个数钩
码，做了3次实验，实验数据如下表所示。
第1题图
(1)实验中要竖直向上________拉动弹簧测力计，使钩码升高；
(2)第3次实验中弹簧测力计的示数如图所示，计算可得第3次实验中滑轮组的机械效率为______；(结果保留至 0.1%)
匀速
83.3%
实验
次数 钩码的
重力G/N 钩码提
升高度
h/m 拉力
F/N 绳端移
动的距
离 s/m 机械效
率η
1 2 0.1 1.0 0.3 66.7%
2 4 0.1 1.7 0.3 78.4%
3 6 0.1 ? 0.3 ?
(3)通过以上3次实验，你可得到的结论是：当使用同一滑轮组提升重物时，________________________________；
(4)试分析3次实验中机械效率不一样的原因。
_______________________________________________________________
重物越重，机械效率越高
3次实验的额外功相同，有用功不同，故机械效率不同
2. (2015北京40题4分)实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，另外还有钩码一盒，质量不等的滑轮2个，滑轮的轮与轴之间的摩擦很小，可忽略不计。请选用上述实验器材证明：动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力有关。
(1)写出实验步骤；
(2)画出实验数据记录表格。
(1)实验步骤：①弹簧测力计调零，测出动滑轮重力G动1、G动2，并用带横杆的铁架台、细绳和滑轮组成动滑轮，将刻度尺与铁架台面垂直放置便于测量高度；
②把弹簧测力计系在绳自由端用动滑轮将两个钩码竖直向上匀速缓慢提高一定的高度，读出测力计的示数F，并把数据记录在表格中；
③用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，并把数据记录在表格中；
④用弹簧测力计测出步骤②中两个钩码的重力，并把数据记录在表格中；
⑤利用公式η＝ ＝ 计算出机械效率η，并把数据记录在表格中。
⑥换用另一个滑轮重复上述实验步骤①、②、③、④、⑤。
(2)实验数据记录表：
滑轮 动滑轮重G动/N 钩码重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
滑轮1 ? ? ? ? ?
滑轮2 ? ? ? ? ?
3. (2019石景山区一模)如图所示，利用滑轮组匀速提升重2 N 的物体，经过2 s物体被竖直提升0.4 m，绳自由端拉力F＝1.3 N。下列说法
正确的是(　　)
A. 物体上升的速度为2 m/s
B. 拉力F做的功是0.8 J
C. 拉力F的功率为0.52 W
D. 滑轮组的机械效率是83.3%
C
第3题图
4. (2019北京20题2分)(多选)某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物体的质量为450 g，所用动滑轮的质量为50 g，绳子自由端的拉力F为1.3 N。g取10 N/kg。在0～2 s的过程中，下列说法中正确的是(　　)
A. 绳子自由端移动的速度为5.0 cm/s
B. 拉力F的功率为0.26 W
C. 有用功为0.45 J
D. 滑轮组的机械效率为90%
第4题图
BC
5. (2018北京34题3分)如图所示是用动滑轮提升货物A的示意图。在竖直向上
的拉力F的作用下，使重450 N的货物A在50 s的时间里，匀速竖直上升了10 m。
在这个过程中，拉力F做的功为5 000 J。
求：(1)有用功W有；
(2)拉力F的功率P；
(3)动滑轮的机械效率η
第5题图
解：(1)提升过程中有用功为：W有＝Gh＝450 N×10 m＝
4 500 J
(2)由题知拉力F做功为5 000 J，即W总＝5 000 J，拉力F的功率为：P＝ ＝ ＝100 W
(3)动滑轮的机械效率为：η＝ ＝ ＝90%
6. (2019朝阳区二模)质量为60 kg的建筑工人用如图甲所示的滑轮组匀速提升货物，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示。工人在10 s内将货物匀速提高了3 m，双脚与地面的接触面积为0.04 m2。工人对钢绳拉力的方向始终竖直向下，不计摩擦与绳重。g取10 N/kg。则
(1)画出工人所受到的各个力的示意图；
(2)求动滑轮的重力；
(3)若工人对钢绳的拉力为400 N，求此时工人的功率和他对地面的压强。
第6题图
解：(1)如答图所示
(2)由题图乙图像可知，提升的物重为300 N时，滑轮组的机械效率为75%，不计摩擦与绳重，额外功为克服动滑轮重力所做的功，工人所做的有用功为W有＝Gh＝300 N×3 m＝900 J
工人所做的总功为W总＝ ＝ ＝1 200 J
额外功W额＝W总－W有＝1 200 J－900 J＝300 J
动滑轮的重力G动＝ ＝ ＝100 N
G
F支
F拉
(3)动滑轮上有两端绳子承担物重，n＝2，重物移动的速度v物＝ ＝ ＝0.3 m/s
则绳自由端移动的速度v绳＝2v物＝0.6 m/s
则工人做功的功率为P＝Fv绳＝400 N×0.6 m/s＝240 W
工人的重力为G＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N
工人对地面的压力为F压＝G－F＝600 N－400 N＝200 N
他对地面的压强为p＝ ＝ ＝5 000 Pa









第13讲　机械效率
基础过关
1. 下列说法正确的是(　　)
A. 用水桶从井中提水时，对桶做的功是有用功
B. 用水桶从井中提水的时候，对水做的是总功
C. 桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，对桶做的功是有用功
D. 桶掉到井里，从井里把桶捞上来的时候，桶里带了一些水，对桶和水做的功是有用功
2. 不计绳重和摩擦，将一定滑轮改为动滑轮使用，则它的机械效率(　　)
A. 一定提高 B. 一定降低
C. 一定不变 D. 无法判断
3. (2019丰台区二模)(多选)在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的使用，下列说法中正确的是(　　)
A. 机械做功越快，功率越大
B. 机械做功越多，机械效率越高
C. 使用机械可以省力或省距离，但不能省功
D. 使用机械不但可以省力，省距离，还可以省功
4. (2018海淀区二模)(多选)下列说法中正确的是(　　)
A. 小刚比小明做功多，则小刚的功率一定比小明的功率大
B. 小刚比小明做功多，且做功所用时间比小明少，则小刚的功率一定比小明的功率大
C. 机械做的有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高
D. 机械做功越快，机械效率越高
5. (2019昌平区二模)(多选)工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物A，不计绳重和轮与轴的摩擦，下列说法正确的是(　　)
A. 增大提升重物A的高度，可以增大有用功
B. 增大提升重物A的高度，可以提高机械效率
C. 减小定滑轮的重力，可以减小额外功
D. 减小动滑轮的重力，可以提高机械效率

第5题图
6. (2019通州区一模)(多选)小明体重600 N，用由A、B两个滑轮组成的滑轮组向上提升1 000 N的重物C，如图所示。提升的过程中，小明用大小为550 N，且竖直向下的力拉动绳子，使物体C以0.4 m/s的速度匀速上升。若不计绳重及轮与轴的摩擦，则下列说法正确的是(　　)
　
第6题图
A. 小明在提升重物的过程中，A滑轮起到改变力的方向的作用
B. 滑轮B的重力是100 N
C. 滑轮组本次提升的机械效率大于100%
D. 若想提升1 500 N的重物，小明只需要在绳子自由端施加800 N的竖直向下的拉力即可
7. (2019海淀区一模)小红在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的装置匀速竖直向上提升重物，并记录了部分实验数据如下表所示：
钩码总重G/N 钩码上升高度h/m 测力计拉力F/N 测力计拉绳端移动距离s/m
3 0.1 0.3
(1)上表中测力计拉力的示数如图所示，则此时拉力的测量值为________N。
(2)此次实验中滑轮组的机械效率为________。

第7题图
8. (2019西城区二模)实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，钩码一盒，滑轮2个。小勇利用上述实验器材测量滑轮组的机械效率。

第8题图
(1)在图中，请你用笔画线代替细绳，帮助小勇组装滑轮组，使绳子自由端施加竖直向上的拉力。
(2)该实验需要测量的物理量有：绳子自由端施加的拉力F、钩码被提升的高度h、绳子自由端移动的距离s和________。
(3)小勇使用该滑轮组做的额外功W额外＝___________________________________________。
(用测量的物理量表示)
(4)提高该滑轮组机械效率的方法是________________________。(写出1个方法即可)
9. (2018顺义区一模)如图所示，小型牵引车通过滑轮组可以将重为G＝2 700 N的物体A匀速吊起。在将物体A以0.2 m/s的速度竖直匀速提升10 s的时间里，动滑轮提升物体A所做的有用功为W有，牵引车对绳的拉力为F，滑轮组的机械效率为90%，且滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，g取10 N/kg。求：

第9题图
(1)有用功W有；
(2)拉力F的功率P。




能力提升
10. (2019海淀区一模)用如图甲所示的动滑轮提升一批建筑材料。工人竖直向上拉动绳子的自由端将建筑材料以0.1 m/s的速度匀速提升，此过程中，作用在绳子自由端的拉力F所做的功W随时间t的变化关系如图乙所示。已知这批建筑材料的总质量为70 kg，绳重和滑轮的摩擦可忽略不计，g取10 N/kg。下列说法中正确的是(　　)

第10题图

A. 绳子自由端拉力做功的功率为800 W
B. 绳子自由端的拉力F大小为40 N
C. 用该滑轮提升这批建筑材料的机械效率约为44 %
D. 若用这个动滑轮以0.1 m/s的速度匀速提升总质量为100 kg的建筑材料，则对绳子自由端竖直向上的拉力的功率为110 W
11. (2018海淀区二模)(多选)在探究滑轮组机械效率的影响因素时，一位同学设计了如图所示的甲、乙、丙、丁四个提升重物的滑轮组，其中每个钩码的质量均相同，每个滑轮的质量也均相同。若不计绳重和轮与轴的摩擦，则下列说法中正确的是(　　)

第11题图
A. 利用甲、丙两个滑轮组可以探究滑轮组的机械效率与被提升物体的物重是否有关
B. 利用乙、丙两个滑轮组可以探究滑轮组的机械效率与动滑轮重是否有关
C. 甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率
D. 乙、丁两个滑轮组的机械效率相同
12. (2019大兴区一模)为了探究“用动滑轮提升重物时，如果动滑轮的机械效率不变，则有用功跟总功成正比”，小明在实验台上组装好实验装置，如图所示，其中弹簧测力计的量程为0～5 N。另外还有质量均为100 g 的钩码六个(图中未画出)。
以下是他的部分实验步骤，请你帮他补充完整：
①在动滑轮挂钩上挂2个钩码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。2个钩码的总质量用m表示， 用弹簧测力计测出绳子自由端的拉力F，用刻度尺分别测出绳子自由端移动的距离s和钩码上升的高度h，将m、F、s、h的数值记录在表格中；

第12题图
②保持________不变，依次改变绳子自由端移动的距离s，仿照步骤①再做5次实验，将各次的m、F、s、h的数值记录在表格中；
③利用W总＝________，计算出各次的总功，用W有用＝Gh＝mgh，计算出各次的有用功，并将各次的W总、W有用的数值记录在表格中。


































第13讲　机械效率
1. C 2. B　3. AC　4. BC 5. AD　6. AB　7. (1)1.6　(2)62.5%
8. (1)如答图所示　(2)被提升的钩码重力G　(3)Fs－Gh　(4)增大被提升钩码的重力

第8题答图
9. 解：(1)提升A的有用功
W有＝Gh＝Gvt＝2.7×103 N×0.2 m/s×10 s＝5.4×103 J
(2)由机械效率η＝
可知W总＝＝＝6×103 J
拉力F的功率为P＝＝＝6×102 W
10. D　11. BCD　12. ②钩码的质量　③Fs


参考答案






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