1、1 11.511.5 机械效率机械效率 【学习目标】【学习目标】 1、知道有用功、额外功、总功； 2、理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素； 3、知道有用功、额外功、总功关系式； 4、理解机械效率的计算及公式。 【基础知识】【基础知识】 知识点一、有用功、额外功、总功知识点一、有用功、额外功、总功 1、功的原理：、功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使 用任何机械都不省功。 在理想情况下，使用机械所做的功等于不使用机械所作的功。 在实际情况中，使用机械所做的功大于不使用机械所作的功。 2、有用功：、有用功：为了达到某一目的而必须做的功。如提沙子
2、上楼时对沙子做的功就是有用 功。利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功。 3、额外功：、额外功：对人们完成某件事情来说没有用，但又不得不做的功，如提沙子上楼时对 桶、滑轮等做的功就是额外功。 4、总功：、总功：使用机械时，动力做的功，例如：用桶从井中打水。由于工作目的是水，所 以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。 知识点诠释：知识点诠释： 1、总功是有用功与额外功之和，即 W有用+W额外=W总。 2、额外功的产生是因为利用机械做功时，除了对工作目的物做功外，还要克服机械本 身的摩擦力或重力做功。 知识点二、机械效率知识点二、机械效率 为了表示有用功在总功
3、中所占的比例，物理学中引入了机械效率，它等于有用功 W有用 与总功 W总之比，符号为。 知识点诠释：知识点诠释： 2 1、公式为 总 有用 W W ，式中表示机械效率，它是一个百分数。的值越大，表明有用 功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。 2、的值总小于 100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是 存在的，即有用功总是小于总功。 3、知道增大机械效率的方法 根据公式可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功 来增大机械效率， （例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个 道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研
4、究滑轮 组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道 理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。 【考点剖析】【考点剖析】 考点一、基础知识考点一、基础知识 例例 1、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是 （） A对桶做的功是有用功 B对水做的功是有用功 C对水做的功是额外功 D克服自身重力做的功是总功 举一反三：举一反三： 【变式】工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械 效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（） A有用功减小，总功不变B有用功增加，总功增加 C有用
5、功减小，总功减小D有用功不变，总功减小 例例 2、关于机械效率的下列说法中，正确的是（） A利用机械越省力，机械效率越高 B机械做功越快，机械效率越高 3 C有用功相同、总功越大机械效率越高 D额外功相同、有用功越大的机械效率越高 【思路点拨】 解决此题不仅要知道机械效率的概念， 而且还要清楚在使用机械时的总功、 额外功与有用功。 举一反三：举一反三： 【变式】关于机械效率，下列说法正确的是 （） A. 越省力的的机械，机械效率越高 B. 有用功多的机械，效率越高 C. 额外功少的机械，机械效率高 D. 总功一定时，有用功多的机械的效率高 例例 3、 工人用如图所示的滑轮组提起重 2000N
6、的物体， 若工人匀速提升这个物体所用的 拉力是 800N，则该滑轮组的机械效率为；若工人用 800N 的拉力在 1min 内将 这个物体匀速提高了 3m，他做功的功率为W。 举一反三：举一反三： 【变式】用某一滑轮组提起某重物，滑轮组所做的额外功是总功的 25%，则此滑轮组 的机械效率是（） A20%B25%C75%D80% 考点二、知识运用考点二、知识运用 例例 4、在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮 和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为定、动、组,则下列选项正 确的是 （）A.组动定B.定动组 C.动定组D.定组动 【思路点拨】
7、 克服物体的重力所做的功是有用功， 由题知匀速提升同一物体到同一高度 4 处，可知做的有用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功 W额=G轮h，知道使用定滑轮、动 滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为 0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于 W总=W有 用+W额， 可以得出所做的总功的大小关系， 再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。 例例 5、一个工人用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组（不计摩擦和绳重） ，站在 地上将 400N 重的货物经过 10s 匀速提高 4m，所用的拉力是 250N，求： （1）这个工人做功的功率是多少？ （2）此时滑轮组的机械效率是多少？ （3）若把 800N
8、 的重物提起，工人至少要用多大的拉力？ 【思路点拨】解答本题关键是要了解： （1）在不计绳重和摩擦的情况下，若有 n 段绳子在拉重物，则)( 1 动物 GG n F。 （2）有 n 段绳子在拉重物，则 s=nh。 （3）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑 轮组应有 2 段绳子在拉重物。 （4）工人做的功为总功，重物被拉升的为有用功。 举一反三：举一反三： 【变式】一名工人用如图所示的滑轮组提起重 450N 的重物，重物在 5s 内匀速上升了 1m，动滑轮重 50N，不计绳重及摩擦。求： （1）此过程中的有用功和额外功； （2）滑轮组的机械效率； （3）工人所
9、用拉力的大小和拉力的功率。 5 【真题演练】【真题演练】 1.（2020广州）广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳 长不变） ，测得拉力和物体 M、N 所受的重力如表所示，则（） A. 甲的机械效率比丙的大； B. 乙、丁的机械效率相同； C. 使用丙提升物体 M 时省力； D. 实验测得的数据无法算出机械效率 2.（2020天门）天门）如图所示，用滑轮组提升重物，此时测力计示数为 680N已知人的质 量为 50kg，每个滑轮的重力为 20N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（） 。 A. 人的拉力大小为 340NB. 物体的重力为 420N C. 滑轮组的机械效
10、率为 61.8%D. 人能够拉起的最大物重为 980N 3 （2020咸宁）咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体每次物体被提升的高度均为 0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正 确的是（） 。 A动滑轮的重力为 5N； B该滑轮组的机械效率可以达到 100%； C滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少； D每次提升重物时，滑轮组做的额外功为 5J 6 4 （2020临夏）临夏）如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测力计沿竖直方向匀 速拉起重为 6N 的物体，物体上升 0.4m 所用时间为 4s。此过程中拉力的功率为W， 滑轮组的机械效率为。
11、 5 （2020齐齐哈尔齐齐哈尔）小彬用如图所示滑轮组把重 400N 的货物匀速提升 2m，若不计绳 重和摩擦，所用的拉力是 250N此过程中绳端移动的距离为m，滑轮组的机械效率 是。 6 （2020眉山）眉山）如图甲所示，某人用 200N 的力 F 使物体 A 沿水平方向匀速直线运动 了 2m， 这个人克服物体 A 的重力做功J。 若将此滑轮组用来提升物体 A， 如图乙所示 （不 计绳的重力和滑轮各处的摩擦） ，这时滑轮组的机械效率为 75%，为了提高机械效率，改用 轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体 A，此时滑轮组的机械效率提高到 80%，那么新 的动滑轮是原动滑轮重的倍。 7 （202
12、0陕西）陕西）某小区正在进行改造施工。工人用如图所示的滑轮组将 750N 的沙子 匀速提升了 10m，用时 100s。若工人所用的拉力为 400N，则拉力的功率为W，滑 轮组的机械效率为。使用该滑轮组既能又能改变力的方向。使用滑轮组 7 （选填“能”或“不能”）省功。 8 （2020无锡无锡）如图所示，在科普节目加油，向未来中，有一项对抗性实验，甲、 乙两人站在平衡板上。滑轮组将平衡板提升至一定高度后。两人在平衡板上挪动，并保持平 衡板平衡。若甲的质量为 55kg，乙的质量为 45kg。平衡板质量为 900kg，且质量分布均匀， 重心在点 O （g 取 10N/kg） 。 （1）当平衡板在水平
13、地面上时，甲静止站在平衡板上，与板的接触面积为 0.05m2，则 甲对平衡板的压强为多大？ （2）甲、乙两人竖直站在平衡板上，滑轮组将平衡板匀速提升至离地面 5m 的高度处， 提升过程中平衡板始终保持水平平衡，拉力 F 为 6250N，求在此过程中： 平衡板提升两人所做的功为多少？ 在提升平衡板和人的过程中，滑轮组的机械效率为多少？ （3）当甲、乙两人竖直站立在图中 A、B 位置时，平衡板在空中处于水平平衡。甲、 乙两人从图中位置同时向平衡板左，右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至 C、D 竖直站 立时，平衡板也恰好处于水平平衡，则两人挪动的距离 AC 和 BD 之比为。 9.（2020潍坊）
14、潍坊）如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以 lm/s 的 速度匀速上升 8m，已知矿石重 2700N，动滑轮重 300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过 程中： (1)汽车拉力的大小； (2)汽车拉力的功率； (3)滑轮组的机械效率。 8 10 （2020天水天水） 在九年级物理拓展课上， 李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景， 设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用 250N 的拉力在 20s 内将 450N 的材料提 升了 10m， （不计绳重和摩擦，g10N/kg） 。求： （1）拉力的功率是多少？ （2）提升 450N 材料时，此滑轮组的机械效率是多少？ （3
15、）若绳子能承受的最大拉力为 400N 时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？ 【过关检测】【过关检测】 一、填空题一、填空题 1、使用机械工作时，对人们有用的功，叫做_，用_表示。 2、使用机械时对人们没有用，但又不得不做的功，称为_，用_表示。 9 3 、 _ 功 与 _ 功 的 总 和 叫 总 功 ， 用W总表 示 ， 写 成 公 式 W 总 _+_。 4、_跟_的比值叫做机械效率，表达式是:_。因为_ 总小于_，所以机械效率总小于 1。测定机械效率的实验原理是:_。 5、 某人用斜面装置将重为 120N 的物体匀速从斜面的底部拉到顶部， 已知斜面长为 5m， 高是 2m，拉力 F=60
16、N，则此人做的有用功为_，额外功为 _。 6、 杠杆是一种机械效率很高的简单机械。 若用一根机械效率为 90%的杠杆将一个 36 kg 的物体提升 50 cm，则需要做的有用功为_J，总功为_J(g 取 10 N/kg)。 7、如图所示，沿斜面向上拉一个重为 4.5N 的物体到斜面顶端，斜面长 1.2m，高 0.3m， 拉力做功为 2.16J，则这个斜面的机械效率是%，物体受到的摩擦力是N。 二、选择题二、选择题 8、已知甲机器的机械效率是 65%，乙机器的机械效率是 80%，那么下列说法中正确的 是（） A甲机器一定比乙机器省力 B甲机器一定比乙机器省距离 C甲机器做的有用功一定比乙机器多
17、D以上说法都不对 9、小明用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组如图所示，分别将同一物体匀速提高到 相同高度，绳子的自由端移动的距离为 s1、s2，图中左、右滑轮组的机械效率分别为1、2， 下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦） （） As1s2，1=2Bs1s2，12 Cs1s2，1=2Ds1s2，12 10 10、用同一滑轮组分别把 100 N 和 200 N 的重物匀速提高 5m，如果两种情况下的额外 功相等，则() A所做的总功相等B所做的有用功不相等 C两次的机械效率相等D用于拉绳子的力两次相等 11、功率为 10kW 的起重机在一分钟内，将重的物体升高 2m，水平移动 4m， 则下列数据错
18、误的是（） A总功为B有用功为 C总功为D机械效率为 30% 12、图中剪刀剪纸机械效率为 80%，这表示（） A若作用在剪刀的动力是 1N，则阻力是 0.8N B若作用在剪刀的阻力是 1N，则动力是 0.8N C若作用在剪刀的动力做功 1J，则有 0.2J 的功用于剪纸 D若作用在剪刀的动力做功 1J，则有 0.8J 的功用于剪纸 三、实验与计算题三、实验与计算题 13、在探究“滑轮组机械效率”时，小强利用两组滑轮组进行了 4 次测量，用一个动滑轮 和一个定滑轮测得前 3 组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第 4 组数据，如下表： 实验 次数 物重 G物/N 动滑轮重 G动/N 钩码上升的
19、 高度 h/m 动力 F/N 动力作用点移动 的距离 s/m 滑轮组的机 械效率/% 110.50.10.70.347.6 220.50.11.10.360.6 340.50.120.3 4410.10.550.0 （1）根据表中前 3 次实验数据，画出甲图中滑轮组的绕绳方法。 （2）在实验中，测量绳端拉力 F 时，应尽量匀速向上拉动弹簧测力计，读出 乙图中弹簧测力计的示数为N，第 3 次实验时滑轮组的机械效率为。 （3）由表中第组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关。 （4）由表中第 3、4 组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和有关，请计 算出第 3 组实验中克服摩擦所做的额外功J。
20、 11 14、如图所示，平行于斜面的拉力 F 将一块重 10的木块匀速拉上一个长为 2m，高为 0.5m 的斜面，已知 F 大小等于 3N，求在这过程中，克服重力做了多少功？拉力 F 做了多 少功？机械效率是多大？ 15、用滑轮组匀速提升重为 2000N 的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为 625N，拉 力做功的功率为 1250W，滑轮组的机械效率为 80%，不计摩擦与绳重，求： (1)重物上升的速度； (2 本滑轮组用几段绳子悬挂动滑轮？ 12 11.511.5 机械效率机械效率 【学习目标】【学习目标】 1、知道有用功、额外功、总功； 2、理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响
21、因素； 3、知道有用功、额外功、总功关系式； 4、理解机械效率的计算及公式。 【基础知识】【基础知识】 知识点知识点一、有用功、额外功、总功一、有用功、额外功、总功 1、功的原理：、功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使 用任何机械都不省功。 在理想情况下，使用机械所做的功等于不使用机械所作的功。 在实际情况中，使用机械所做的功大于不使用机械所作的功。 2、有用功：、有用功：为了达到某一目的而必须做的功。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用 功。利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功。 3、额外功：、额外功：对人们完成某件事情来说没有用，但又不得不做的功，如提
22、沙子上楼时对 桶、滑轮等做的功就是额外功。 4、总功：、总功：使用机械时，动力做的功，例如：用桶从井中打水。由于工作目的是水，所 以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。 知识点知识点诠释：诠释： 1、总功是有用功与额外功之和，即 W有用+W额外=W总。 2、额外功的产生是因为利用机械做功时，除了对工作目的物做功外，还要克服机械本 身的摩擦力或重力做功。 知识点知识点二、机械效率二、机械效率 为了表示有用功在总功中所占的比例，物理学中引入了机械效率，它等于有用功 W有用 与总功 W总之比，符号为。 知识点知识点诠释：诠释： 13 1、公式为 总 有用 W W
23、，式中表示机械效率，它是一个百分数。的值越大，表明有用 功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。 2、的值总小于 100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是 存在的，即有用功总是小于总功。 3、知道增大机械效率的方法 根据公式可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功 来增大机械效率， （例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个 道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮 组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道 理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。
24、【考点剖析】【考点剖析】 考点一、基础知识考点一、基础知识 例例 1、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是 （） A对桶做的功是有用功 B对水做的功是有用功 C对水做的功是额外功 D克服自身重力做的功是总功 【答案】B 【解析】小阳目的是提水，对水做的功为有用功，故 B 正确、C 错；对桶做的功为额 外功，故 A 错；小阳把水、桶、自身提升做的功为总功，故 D 错。 【总结升华】本题考查了学生对有用功、总功、额外功的了解与掌握，区分时要从我们 的目的出发分析判断。 举一反三：举一反三： 【变式】工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机
25、械 效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（） 14 A有用功减小，总功不变B有用功增加，总功增加 C有用功减小，总功减小D有用功不变，总功减小 【答案】D 例例 2、关于机械效率的下列说法中，正确的是（） A利用机械越省力，机械效率越高 B机械做功越快，机械效率越高 C有用功相同、总功越大机械效率越高 D额外功相同、有用功越大的机械效率越高 【思路点拨】 解决此题不仅要知道机械效率的概念， 而且还要清楚在使用机械时的总功、 额外功与有用功。 【答案】D 【解析】机械效率是指有用功与总功之比，它反映了机械的品质，与机械是否省力，做 功快慢无关，所以 A、B 错误；由公式 有 总
26、=100% W W 和 W 总=W有+W额外可知：有用功相 同，总功越大，额外功就越多，机械效率越低，所以 C 错误，D 正确；故选 D。 【总结升华】 此题不仅考查了学生对机械效率理解以及区分机械效率与功率的能力， 还 对总功、有用功、额外功的关系进行了考查。 举一反三：举一反三： 【变式】关于机械效率，下列说法正确的是 （） A. 越省力的的机械，机械效率越高 B. 有用功多的机械，效率越高 C. 额外功少的机械，机械效率高 D. 总功一定时，有用功多的机械的效率高 【答案】D 例例 3、 工人用如图所示的滑轮组提起重 2000N 的物体， 若工人匀速提升这个物体所用的 拉力是 800N，
27、则该滑轮组的机械效率为；若工人用 800N 的拉力在 1min 内将 这个物体匀速提高了 3m，他做功的功率为W。 15 【答案】62.5%；160 【解析】由图知，n=4， （1）滑轮组的机械效率： =100%=100%=100%=100%=100%=62.5%； （2） s=4h=43m=12m， W总=Fs=800N12m=9600J， 拉力的功率： P=160W。 【总结升华】本题是一个综合计算题，要求灵活运用功的公式、功率公式、机械效率的 公式，能确定承担物重的绳子股数是关键（直接从动滑轮上引出的绳子股数） 。 举一反三：举一反三： 【变式】用某一滑轮组提起某重物，滑轮组所做的额外功
28、是总功的 25%，则此滑轮组 的机械效率是（） A20%B25%C75%D80% 【答案】C 考点二、知识运用考点二、知识运用 例例 4、在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮 和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为定、动、组,则下列选项正 确的是 （） A.组动定B.定动组 C.动定组D.定组动 【思路点拨】 克服物体的重力所做的功是有用功， 由题知匀速提升同一物体到同一高度 处，可知做的有用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功 W额=G轮h，知道使用定滑轮、动 滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为 0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于
29、 W总=W有 用+W额， 可以得出所做的总功的大小关系， 再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。 16 【答案】A 【解析】匀速提升同一物体到同一高度处， 三种情况下做的有用功相同，大小都为 W有用； 不计绳子质量和摩擦， 使用滑轮做的额外功：W额=G轮h， 又使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为 0、1、2， 使用定滑轮、动滑轮、滑轮组做的额外功：W额1W额2W额3， W总=W有用+W额， 三种情况下做的总功：W定W动W组， = W有用/W总， 使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：定动组。 【总结升华】本题考查了机械效率高低的比较，关键是使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时 有用功、额
30、外功、总功的区分。 例例 5、一个工人用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组（不计摩擦和绳重） ，站在 地上将 400N 重的货物经过 10s 匀速提高 4m，所用的拉力是 250N，求： （1）这个工人做功的功率是多少？ （2）此时滑轮组的机械效率是多少？ （3）若把 800N 的重物提起，工人至少要用多大的拉力？ 【思路点拨】解答本题关键是要了解： （1）在不计绳重和摩擦的情况下，若有 n 段绳子在拉重物，则)( 1 动物 GG n F。 （2）有 n 段绳子在拉重物，则 s=nh。 （3）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑 轮组应有 2 段绳子在拉重物
31、。 （4）工人做的功为总功，重物被拉升的为有用功。 【答案与解析】 （1）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑 轮 组 应 有2段 绳 子 在 拉 重 物 工 人 做 功W=FS=250N24m=2000J ， 则 2000 200 10 WJ PW ts 。 17 （2）W有用=Gh=400N4m=1600J， 80% 2000 1600 J J W W 总 有用 。 （3）不计绳重及摩擦，故有 F= 2 1 （G动+G物） ，拉 400N 重物用的拉力为 250N，则动 滑轮重 G动=2F-G物=2250N-400N=100N，则拉 800N 重物时，拉力
32、 F= 2 1 （G动+G物）= 2 1 （100N+800N）=450N。 【总结升华】本题是比较综合性的滑轮组试题，有不少隐藏条件需要在题目中去挖掘， 对学生的要求较高。 举一反三：举一反三： 【变式】一名工人用如图所示的滑轮组提起重 450N 的重物，重物在 5s 内匀速上升了 1m，动滑轮重 50N，不计绳重及摩擦。求： （1）此过程中的有用功和额外功； （2）滑轮组的机械效率； （3）工人所用拉力的大小和拉力的功率。 【答案与解析】 （1）有用功：W有用=Gh=450N1m=450J，不计绳重及摩擦，额外功：W额外=G动 h=50N1m=50J； （2）总功：W总=W有用+W有用=4
33、50J+50J=500J， 450J 100%=100%90% 500J W W 有用 总 ; （3）绳子自由端移动的距离 s=3h=3m，由 W总=Fs 得拉力： 500J =166.7N 3m W F s 总 ， 功率： 500J =100W 5s W P t 总 。 答：（1）此过程中的有用功和额外功分别为 450J、50J； （2）滑轮组的机械效率为 90%； （3）工人所用拉力的大小和拉力的功率分别为 166.7N、100W。 18 【真题演练】【真题演练】 1.（2020广州）广州）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳 长不变） ，测得拉力和物体 M、N 所
34、受的重力如表所示，则（） A. 甲的机械效率比丙的大； B. 乙、丁的机械效率相同； C. 使用丙提升物体 M 时省力； D. 实验测得的数据无法算出机械效率 【答案】A。 【解析】A设物体上升的距离为 h，甲机械绳子自由端移动距离和物体上升的距离相 等，所以甲机械的机械效率为： M 5N 100%100%100%90.9% 5 5N WG h WF h. 有用甲 甲 甲总甲 丙机械中绳子的有效段数 n=2，所以丙机械的机械效率为： M 5N 100%100%100%45.5% 2 5 5N WG h WFnh. 有用丙 丙 丙总丙 所以甲的机械效率比丙的大，故 A 符合题意； B设物体上升的
35、距离为 h，乙机械绳子自由端移动距离和物体上升的距离相等，所以 乙机械的机械效率为： N 10N 100%100%100%83.3% 12N WG h WF h 有用乙 乙 乙总乙 丁机械中绳子的有效段数 n=2，所以丁机械的机械效率为： N 10N 100%100%100%62.5% 2 8N WG h WFnh 有用丁 丁 丁总丁 所以乙、丁的机械效率不相同，故 B 不符合题意； C由图可知， M FG 丙 ，所以使用丙提升物体 M 时不省力，故 C 不符合题意； D实验测得的数据可以算出机械效率，故 D 不符合题意。故选 A。 19 2.（2020天门天门）如图所示，用滑轮组提升重物，此
36、时测力计示数为 680N已知人的质量 为 50kg，每个滑轮的重力为 20N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（） 。 A. 人的拉力大小为 340NB. 物体的重力为 420N C. 滑轮组的机械效率为 61.8%D. 人能够拉起的最大物重为 980N 【答案】BD。 【解析】AB由图知，n=2，不考虑绳重及摩擦，绳端的拉力 F= 1 2 (G+G轮)，测力计示 数等于物体的重力、两个滑轮的重力和人的拉力的总和，即 G +2G轮+F=G +2G轮+ 1 2 (G+G 轮)=680N G轮=20N，则动物体的重力 G=420N 人的拉力大小 F= 1 2 (G+G轮)= 1 2 (420N +
37、20N)=220N；故 A 错误，B 正确； C滑轮组的机械效率：= W W 有用 总 = Gh Fs = 2 Gh F h = 2 G F = 420N 2 220N =95.4%；故 C 错误； D人的重力：G人=m人g=50kg10N/kg=500N 人施加的最大拉力：F最大=G人=500N 不考虑绳重及摩擦，绳端的最大拉力：F最大= 1 2 (G最大+G轮) 提起货物的最大重力：G最大=2F最大G动=2500N20N=980N；故 D 正确。故选 BD。 3 （2020咸宁）咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体每次物体被提升的高度均为 0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关
38、系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正 确的是（） 。 A动滑轮的重力为 5N； 20 B该滑轮组的机械效率可以达到 100%； C滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少； D每次提升重物时，滑轮组做的额外功为 5J 【答案】D。 【解析】A、由图乙可知，提升物重 G10N 时，滑轮组的机械效率50%， 不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 50%， 解得动滑轮重力：G动10N，故 A 错误； B、使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效 率总小于 100%，故 B 错误； C、滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故 C 错误； D、由
39、题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为 0.5m，提升动滑轮上升的高度也都 是 0.5m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为：W 额G动h 10N0.5m5J，故 D 正确。故选：D。 4 （2020临夏）临夏）如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用弹簧测力计沿竖直方向匀 速拉起重为 6N 的物体，物体上升 0.4m 所用时间为 4s。此过程中拉力的功率为W， 滑轮组的机械效率为。 【答案】0.72；83.3%。 【解析】 （1）由图知，n3，拉力端移动距离 s3h30.4m1.2m， 由图知，弹簧测力计的分度值为 0.2N，示数为 2.4N，即拉力 F2.4N， 拉力做
40、的总功：W总Fs2.4N1.2m2.88J， 21 拉力做功功率：P0.72W； （2）拉力做的有用功：W有用Gh6N0.4m2.4J， 滑轮组的机械效率：100%83.3%。 故答案为：0.72；83.3%。 5 （2020齐齐哈尔齐齐哈尔）小彬用如图所示滑轮组把重 400N 的货物匀速提升 2m，若不计绳 重和摩擦，所用的拉力是 250N此过程中绳端移动的距离为m，滑轮组的机械效率 是。 【答案】4；80%。 【解析】 （1）由图知，n2，绳端移动的距离：s2h22m4m； （2）滑轮组的机械效率： 100%80%； 故答案为：4；80%。 6 （2020眉山）眉山）如图甲所示，某人用 2
41、00N 的力 F 使物体 A 沿水平方向匀速直线运动 了 2m， 这个人克服物体 A 的重力做功J。 若将此滑轮组用来提升物体 A， 如图乙所示 （不 计绳的重力和滑轮各处的摩擦） ，这时滑轮组的机械效率为 75%，为了提高机械效率，改用 轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体 A，此时滑轮组的机械效率提高到 80%，那么新 的动滑轮是原动滑轮重的倍。 22 【答案】0；0.75。 【解析】 （1）物体 A 沿水平方向匀速直线运动，在重力的方向上没有移动距离，则这 个人克服物体 A 的重力做功为 0J； （2）用如图乙的滑轮组提升物体 A 时， 不计绳的重力和滑轮各处的摩擦，则滑轮组的机械效率：
42、 75%， 则G+G动， 解得物体 A 的重力：G3G动， 改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体 A，此时滑轮组的机械效率： 80%， 将代入可得：80%， 化简解得：G动G动0.75G动。 故答案为：0；0.75。 7 （2020陕西）陕西）某小区正在进行改造施工。工人用如图所示的滑轮组将 750N 的沙子 匀速提升了 10m，用时 100s。若工人所用的拉力为 400N，则拉力的功率为W，滑 轮组的机械效率为。使用该滑轮组既能又能改变力的方向。使用滑轮组 （选填“能”或“不能”）省功。 【答案】120；62.5%；省力不能。 【解析】由图可知，重物由 3 段绳子承担，已知沙子上升高度
43、h10m，则绳子自由端 移动距离 s3h310m30m， 总功 W总Fs400N30m12000J， 23 拉力的功率 P120W； 有用功 W有用Gh750N10m7500J， 滑轮组的机械效率100%100%62.5%； 使用该滑轮组既能省力又可以改变力的方向， 使用任何机械都不省功， 故使用滑轮组不 能省功。 故答案为：120；62.5%；省力不能。 8 （2020无锡无锡）如图所示，在科普节目加油，向未来中，有一项对抗性实验，甲、 乙两人站在平衡板上。滑轮组将平衡板提升至一定高度后。两人在平衡板上挪动，并保持平 衡板平衡。若甲的质量为 55kg，乙的质量为 45kg。平衡板质量为 90
44、0kg，且质量分布均匀， 重心在点 O （g 取 10N/kg） 。 （1）当平衡板在水平地面上时，甲静止站在平衡板上，与板的接触面积为 0.05m2，则 甲对平衡板的压强为多大？ （2）甲、乙两人竖直站在平衡板上，滑轮组将平衡板匀速提升至离地面 5m 的高度处， 提升过程中平衡板始终保持水平平衡，拉力 F 为 6250N，求在此过程中： 平衡板提升两人所做的功为多少？ 在提升平衡板和人的过程中，滑轮组的机械效率为多少？ （3）当甲、乙两人竖直站立在图中 A、B 位置时，平衡板在空中处于水平平衡。甲、 乙两人从图中位置同时向平衡板左，右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至 C、D 竖直站 立时，
45、平衡板也恰好处于水平平衡，则两人挪动的距离 AC 和 BD 之比为。 【解析】 （1）当平衡板在水平地面上时，甲静止站在平衡板上对板的压力： F甲G甲m甲g55kg10N/kg550N， 24 则甲对平衡板的压强：p甲1.1104Pa； （2）乙的重力：G乙m乙g45kg10N/kg450N， 平衡板提升两人所做的功：W（G甲+G乙）h（550N+450N）5m5000J； 平衡板的重力：G板m板g900kg10N/kg9000N， 在提升平衡板和人的过程中，拉力做的有用功： W有（G甲+G乙+G板）h（550N+450N+9000N）5m5104J， 由图可知，n2，则拉力做的总功：W总Fs
46、Fnh6250N25m6.25104J， 滑轮组的机械效率：100%100%80%； （3）当甲、乙两人竖直站立在图中 A、B 位置时，平衡板在空中处于水平平衡， 由杠杆的平衡条件可得：G甲OAG乙OB 当甲、乙两人分别位于 C、D 竖直站立时，平衡板也恰好处于水平平衡， 由杠杆的平衡条件可得：G甲（OA+AC）G乙（OB+BD） 由可得：， 整理可得： 由可得：。 答： （1）甲对平衡板的压强为 1.1104Pa； （2）平衡板提升两人所做的功为 5000J； 在提升平衡板和人的过程中，滑轮组的机械效率为 80%； （3）9：11。 9.（2020潍坊）潍坊）如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直
47、矿井中提升矿石，矿石以 lm/s 的 速度匀速上升 8m，已知矿石重 2700N，动滑轮重 300N，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过 程中： (1)汽车拉力的大小； (2)汽车拉力的功率； 25 (3)滑轮组的机械效率。 【解析】(1)由图可知，n=3，则汽车拉力的大小为： 11 2700N300N1000N 33 FGG 石动 (2)汽车运动的速度为：33 1m/s3m/svv 石 汽车拉力的功率为：1000N 3m/s3000W WFs PFv tt (3)滑轮组的机械效率为： 2700N 100%100%100%100%90% 2700N300N WGhG WGhG hGG 有 总动动
48、答：(1)汽车拉力的大小为 1000N；(2)汽车拉力的功率为 3000W；(3)滑轮组的机械效率 为 90%。 10 （2020天水天水） 在九年级物理拓展课上， 李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景， 设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用 250N 的拉力在 20s 内将 450N 的材料提 升了 10m， （不计绳重和摩擦，g10N/kg） 。求： （1）拉力的功率是多少？ （2）提升 450N 材料时，此滑轮组的机械效率是多少？ （3）若绳子能承受的最大拉力为 400N 时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？ 【解析】 （1）由图知，n3， 则绳子自由端移动的距离：snh3
49、10m30m， 拉力做的功：W总Fs250N30m7500J， 则施加拉力的功率：P375W； （2）有用功 W有用Gh450N10m4500J， 机械效率100%100%60%； 26 （3）由 F（G+G动）可得， 动滑轮的重力 G动nFG3250N450N300N； 由 F（G+G动）可得， 最大物重 GnFG动3400N300N900N； 此滑轮组的最大机械效率75%。 答： （1）拉力的功率是 375W； （2）提升 450N 材料时，此滑轮组的机械效率是 60%； （3）若绳子能承受的最大拉力为 400N 时，此滑轮组的机械效率最大可提高到 75%。 【过关检测】【过关检测】 一、
50、填空题一、填空题 1、使用机械工作时，对人们有用的功，叫做_，用_表示。 【答案】有用功W有用 2、使用机械时对人们没有用，但又不得不做的功，称为_，用_表示。 【答案】额外功W额外 3 、 _ 功 与 _ 功 的 总 和 叫 总 功 ， 用W总表 示 ， 写 成 公 式 W 总 _+_。 【答案】有用额外W有用W额外 4、_跟_的比值叫做机械效率，表达式是:_。因为_ 总小于_，所以机械效率总小于 1。测定机械效率的实验原理是:_。 27 【答案】有用功总功 W W 有用 总 有用功总功 W W 有用 总 5、 某人用斜面装置将重为 120N 的物体匀速从斜面的底部拉到顶部， 已知斜面长为
