2024年人教版八年級物理講義：機械效率（知識解讀）（解析版）

12.3機械效率（知識解讀）（解析版）

知識導(dǎo)航

?知識點1有用功和額外功

?知識點2機械效率的概念

?知識點3機械效率的計算和大小比較

?知識點4機械效率的應(yīng)用及改變方法

?知識點5有關(guān)機械效率的探究實驗

?作業(yè)鞏固訓(xùn)練

知識點1有用功和額外功

知識點講解

1、有用功：利用機械做功的時候，對人們有用的功就叫做有用功。

2、額外功：并非我們需要但又不得不做的功叫做額處功。

3、總功：有用功與額外功的和叫總功。

4、總功的計算：W總二Fs；W總=3有用+W額外。

5、有用功的計算方法：W有方Gh；W有方W總-W額外。

z

6、額外功的計算方法：Ww=Gh,W?h=f?s；W額外=W—W有用。

’典例分析題型分類舉一反三

【典例1-1】（2023春?肅寧縣校級期末）小紅用鐵桶從井中打水；小軍把不小心掉進井中的

鐵桶打撈上來。在這兩個情形中水桶中都有水。那么下列分析中正確的是（）

A.兩個情形中，兩人對水做的功都是有用功

B.兩個情形中，兩人對水做的功都是總功

C.兩個情形中，兩人對水做的功都是額外功

D.小紅對水做的功是有用功，小軍對水做的功是額外功

【答案】D

【解答】解：（1）當用桶從井中打水時，我們的目的就是為了把水提上來，所以對水做

的功為有用功；但水是盛在水桶里面的，又不得不對水桶做功，所以對水桶做的功為額

外功；

（2）若桶掉到井里而將桶打撈上來時，我們的目的就是為了把水桶提上來，所以對水桶

做的功為有用功；但水桶里面有一些水，又不得不對水做功，所以對水做的功為額外功；

可見，ABC錯、D正確。

故選：D。

【典例1-2】（2023秋?電白區(qū)期末）著名作家馮驥才在《挑山工》中描述了挑山工用扁擔將

貨物運送上山的情景，如圖所示。在這個過程中，挑山工做的有用功是對貨物做的

功，挑山工做的總功是對人、扁擔、貨物做的功。挑扁擔時，左右兩邊都放上貨物，

這是利用了杠桿平衡的原理。

【答案】貨物；人、扁擔、貨物；杠桿平衡。

【解答】解：挑山工用扁擔將貨物運送上山時。在這個過程中，挑山工做的有用功是對

貨物做的功，挑山工做的總功是對人、扁擔和貨物做的功。挑扁擔時，左右兩邊都放上

貨物，即使貨物不等重也能平衡，這是利用了杠桿的平衡的原理。

故答案為：貨物；人、扁擔、貨物；杠桿平衡。

【變式1-1］（2023春?沂水縣期末）質(zhì)量是40kg的小王同學用重10N的水桶，提起重力為

100N的水，沿樓梯送到三樓，每層樓高3m,完成這一次提水，她對水做的功為有用功，

則她做的有用功和額外功分別是（）

A.600J,2400JB.600J,2460J

C.600J,60JD.3000J,60J

【答案】B

【解答】解：提水桶上樓，對水做的功：

W有用=G水h=100NX6m=600J，

該同學的重力為：

G人=mg=40kgXlON/kg=400N,

該同學上升的高度為：h=2X3m=6m,

該同學的額外功：

W額=6人h+Gtsh=400NX6m+1ONX6m=2460J=

故選：Bo

【變式1-2](2022春?海陽市期末)用如圖甲的滑輪組提升重200N的物體，已知拉力F為

80N,不計繩重和摩擦，物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，反映繩子自由端運動

的圖線是A(選填"A”或"B”)，動滑輪重為40N,3s內(nèi)對物體做的有用功

為300Jo

甲乙

【答案】A；40；300?

【解答】解：(1)由圖甲可知，n=3,則拉力端移動距離s=3h,所以圖乙中上面的傾斜

直線A是繩子自由端運動的s-t圖像，而下面的傾斜直線B是物體運動的s-t圖像；

(2)不計繩重和摩擦，拉力F=』(G+G動)，則動滑輪重力：

3

G動=3F-G=3X80N-200N=40N；

(3)由圖乙可知，t=3s時，物體運動的高度h=1.5m,

對物體做的有用功：W有用=Gh=200N義1.5m=300J。

故答案為：A；40；300o

知識點2機械效率的概念

知識點講解

1、概念：有用功跟總功的比值叫做機械效率，通常用百分數(shù)表示。

2、計算公式：用W總表示總功,用W有用表示有用功,用n表示機械效率,貝U：Wwaxl00o/o

%

由于額外功不可避免，有用功只是總功的一部分，因而機械效率總小于1。

3、提高機械效率的主要辦法

（1）在有用功一定時，盡量減少額外功,采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦

的措施。

（2）在額外功一定時，增大有用功,在機械能夠承受的范圍內(nèi)盡可能增加每次提起重物的

重力，充分發(fā)揮機械的作用。

’典例分析題型分類舉一反三

【典例2-1）（2023秋?江城區(qū)期末）關(guān)于功、功率、機械效率，下列說法中正確的是（）

A.機械效率越大，物體所做的總功越多

B.作用在物體上的力越大，對物體所做的功越多

C.功率越大，物體做功越多

D.功率越大，則機械做功越快

【答案】D

w有用

【解答】解：A、由日嚇包可知，機械效率大，只能說明兩個功的比值大，并不能說

w總

明總功大。故A錯誤；

B、根據(jù)W=Fs可知，力F大，如果距離s小，功不一定大。故B錯誤；

C、由W=Pt可知，只有在做功時間一定時，功率越大，功才越多。故C錯誤；

D、功率表示做功的快慢，功率越大，單位時間內(nèi)做的功越多，做功就越快。故D正

確。

故選：D。

【典例2-2】（2023秋?德慶縣期末）機械效率越高的簡單機械，必定是有用功占總功的比例

越大（選填“大”或“小”），機械效率的數(shù)值總小于（選填“大于”、“等于"

或“小于”）1。以同樣速度行駛的列車和小汽車，列車（選填“列車”或“小汽車”）

動能大。

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：（1）機械效率越高的簡單機械，有用功在總功中占的比例越大；

因為使用任何機械都要做額外功，且有用功與額外功之和等于總功，所以有用功一定小

于總功，而機械效率等于有用功與總功的比值，所以機械效率總小于1；

（2）列車和小汽車以相同的速度行駛時，速度相同，列車的質(zhì)量大，因此列車具有的動

能大。

故答案為：大；小于；列車。

【變式2-1］（2023春?高陽縣期末）如圖為正在施工的工程車，下列關(guān)于工程車的說法正確

的是（）

A.做的功越多，機械效率越高

B.縮短工作時間，可提高機械效率

C.工程車做功越多，功率越大

D.工程車做功越快，功率越大

【答案】D

【解答】解：A、做的功越多，有用功占總功的百分比不一定高，機械效率也不一定高，

故A錯誤；

B、縮短工作時間，對有用功占總功的百分比不會有影響，不能提高機械效率，故B錯

誤；

C、不知道做功時間的情況下，工程車做功越多，功率不一定越大，故C錯誤；

D、功率是表示做功快慢的物理量，工程車做功越快，功率越大，故D正確。

故選：D。

【變式2-2X2023春?昌黎縣期末）使用機械時對人們沒有用，但又不得不做的功，稱為額

外功，所以機械效率總是小于（填“小于”“等于”或“大于”）1。

【答案】額外功；小于。

【解答】解：使用機械時對人們沒有用，但又不得不做的功，稱為額外功，因總功等于

有用功與額外功之和，故總功大于有用功，根據(jù)n=二*xio。％,所以機械效率總是小

W總

于lo

故答案為：額外功；小于。

知識點3機械效率的計算和大小比較

知識點講解

1、機械效率表達式為〃n^xlOO%,對于三種簡單機械的機械效率的計算總結(jié)如下:

滑輪輪組

桿^4面

提升重物水平勻速拉動物體

小nW有GhG

①二——=——=—①=也

n「有摩物_強

W有Ghw總FsnFW_F5W總FL

n=------=—

w總Fs②擦W總Fs繩nF與Gh

②r）=-------------

其中摩為物體與水平面的摩擦力；為拉Gh+F摩L

其中G為提升重物的重_Gh_GFF

“Gh+G動hG+G動其中G為物重；h為斜

力；h為重物升高的高力；S物為物體移動的距離；S繩為繩子自

其中G為物重；G動為動滑輪的重力；面高度；L為斜面長

度；F為動力；s為動力由端移動的距離；n為承擔摩擦力的繩子

h為重物上升的高度；s為繩自由端移度；F為由J；F摩為摩

作用點移動的距離的嬲

動的距離；n為承擔物重的繩子的E嫩擦力

2、機械效率的大小比較

（1）機械效率由有用功和總功兩個因素共同決定,不能理解成：“有用功多，機械效率高”

或“總功大，機械效率低”。

（2）當總功一定時,機械做的有用功越多（或額外功越少），機械效率就越高;

（3）當有用功一定時,機械所做的總功越少（或額外功越少），機械效率就越高;

（4）當額外功一定時,機械所做的總功越多（或有用功越多），有用功在總功中所占的比例

就越大，機械效率就越高。

典例分析題型分類舉一反三

【典例3-1】（2023秋?五華區(qū)校級期末）如圖所示，小明用兩個不同的滑輪組，在相同時間

內(nèi)分別用大小相等的拉力F將同一物體勻速提高了相同的高度，若兩個滑輪組的動滑輪

重分別為G動1和G動2,機械效率分別為中、口2,小明做功的功率分別為Pl、P2,不計

繩重和摩擦。則（）

A.G動i〈G動2,ni>r)2,P1<P2

B.G動1VG動2,T]1>T|2，Pl—P2

C.G動1>6動2,r|l<T]2,P1<P2

D.G動1=6動2,T|1=T|2,P1=P2

【答案】A

【解答】解：小明用兩個不同的滑輪組，在相同時間內(nèi)分別用大小相等的拉力F將同一

物體勻速提高了相同的高度，從圖示可知，G動1VG動2,根據(jù)W=Gh,可知，它們做的

W有G物h

有用功相同，它們的機械效率T]=弁艮=工一、，因為G物、和h都相同，G動1

W總（G物+G動）h

<G動2,故機械效率中>甲；因為P=上，而G1的總功更小，兩者的時間相同，故功率

t

Pl<P2o

故選：Ao

【典例3-2】（2022秋?修水縣期末）小華通過走樓梯的方式將一大包衣服搬到五樓，他有兩

種方案：一是把所有衣服一次性搬到五樓；二是先將部分衣服搬到五樓，再搬剩下的衣

服。假設(shè)他上樓的速度相同，則方案一的上樓功率大于方案二的上樓功率;方案一

的機械效率大于方案二的機械效率。（均填“大于”“小于”或“等于”）

【答案】大于；大于。

【解答】解：設(shè)衣服的重力為G,

把所有衣服一次搬到五樓：W有i=Gh,人做的總功：W總i=Gh+G人h,

W有用I

則機械效率Gh_G

V總1Gh+G人hG+G人

上一次樓時間為t,其功率pi="h+?入h

ttt

分兩次送上樓的有用功：W有2=Gh,人做的總功：W總2=Gh+2G人h,

GhG

則機械效率T]2=

Gh+2G人hG+2G人

上樓的時間為2t,其功率P21'h+"''人h=也+叨1

2t2tt

比較得T11>T|2,Pl>P2o

故答案為：大于；大于。

【典例3-3X2023秋?惠城區(qū)期末）早在3000年前我們的祖先就設(shè)計了結(jié)構(gòu)很合理的轆特，

通常用于從井中提水。如圖所示是古代民間的提水設(shè)施轆糊，由轆粘頭、支架、井繩、

水桶等部分構(gòu)成。某次取水時井繩拉著質(zhì)量為10kg的水緩慢上升了4m,水桶的質(zhì)量為

1kg,在這一過程中，人做的總功為500J。g取10N/kg。求此次取水的過程中：

（1）人做的有用功為多少？

（2）轆湖的機械效率多大？

【答案】（1）人做的有用功為400J；

（2）轆輪的機械效率80%o

【解答】解：（1）拉著質(zhì)量為10kg的水緩慢上升了4m,水的重力

G水=m水g=lOkgX10N/kg=100N,

做的有用功：W有用=6水卜水=100NX4m=400J；

（2）轆輪的機械效率亙電=駟1><100%=80%。

w總500.T

答：（1）人做的有用功為400J；

（2）轆輪的機械效率80%o

【變式3-1]（2023秋?碑林區(qū)校級期末）如圖1,小明分別使用甲、乙兩種機械勻速提升物

體M（繩長不變），做功情況如圖2,則（）

圖1圖2

A.甲的總功大于乙

B.甲的機械效率大于乙

C.甲提升M的高度小于乙

D.甲的機械效率等于乙

【答案】B

【解答】解：A、由圖2可知，甲、乙兩種機械做的有用功：W甲有=W乙有，額外功：W

甲額＜W乙額，所以總功：W甲總＜W乙總，故A錯誤；

w有一

BD、由月=一包可知，甲的機械效率高于乙，故B正確，D錯誤；

W總

C、根據(jù)W=Gh可知，有用功相同，則物體上升的高度相同，故C錯誤。

故選：Bo

【變式3-2］（2023春?招遠市期末）如圖所示，用同一滑輪（G滑＜G物）按甲、乙兩種方式

勻速提升同一物體，繩重和摩擦均忽略不計，F(xiàn)甲＞F乙,機械效率n甲＞n乙（選

填“＞，，、"=”或“＜，，），圖乙的滑輪可以看作是省力（選填“省力”、“等臂”或

“費力”）杠桿。

甲乙

【答案】＞；＞；省力。

【解答】解：（1）由圖知，甲滑輪是定滑輪，繩重和摩擦不計，使用該滑輪不省力，所

以拉力等于物體的重力，即F￥=G物;

乙滑輪是動滑輪，繩重和摩擦不計且G滑VG物，使用該滑輪可以省一半的力，即拉力等

于物體和滑輪總重力的一半，(G物+G滑)；

2

所以，F(xiàn)甲＞F乙；

故圖乙的滑輪可以看作是省力杠桿。

(2)兩幅圖中的有用功是克服物體重力做的功，在提升高度相同時，有用功是相同的，

但乙圖中還要克服動滑輪的重力做額外功，則乙圖比甲圖中做的總功要多，

w有

結(jié)合機械效率公式1]=「艮乂100%可知，有用功相同時，總功越大的，機械效率越小，

W總

所以口甲＞9乙。

故答案為：＞；＞；省力。

【變式3-3](2023春?迪慶州期末)今年以來云南干旱少雨，為解決生活用水，扎西同學用

一臺功率為500W的抽水機將水從井中抽往12m高的樓頂水箱中，用時lOmin把容積為

2m3的水箱裝滿。求：

(1)水箱中水的質(zhì)量；

(2)抽水機抽水過程中對水做的有用功；

(3)抽水機抽水時的效率。

【答案】(1)水箱中水的質(zhì)量是2Xl()3kg；

(2)抽水機抽水過程中對水做的有用功2.4義105J；

(3)抽水機抽水時的效率是80%。

【解答】解：(1)根據(jù)p=叫可得水箱中水的質(zhì)量；

m=pV=1.0X103kg/m3X2m3=2X103kg；

(2)水的重力：G=mg=2X103kgX10N/kg=2X104N,

抽水機抽水過程中對水做的有用功：

W有用=Gh=2X104NX12m=2.4X105J；

(3)抽水機抽水時的效率：

=了有用_=W有用X100%=4X10嚀xi00%=80%o

W總Pt500VX10X60s

答：(1)水箱中水的質(zhì)量是2Xl()3kg；

(2)抽水機抽水過程中對水做的有用功2.4X105J；

（3）抽水機抽水時的效率是80%。

知識點4機械效率的應(yīng)用及改變方法

知識點講解

1、有用功是由使用機械的目的所決定的,當用斜面提升物體時，克服物體重力做的功就是

有用功，Ww=Gh0

2、額外功是克服相互接觸物體間的摩擦阻力所做的功，對于斜面而言，W^fso

3、總功是指動力對所做的功，一般情況下使用斜面時，動力做功WJFFS。

4、由功的原理：“動力對機械所做的功等于機械克服阻力所做的功”，而機械克服阻力所做

的功就包含了有用功和額外功，即：W總=3有+3額。

5、機械效率是有用功與總功的比值，只能小于1（理想狀態(tài)下可能等于1）,并且無單位

斜面的機械效率『口=也，在同一斜面上，由于傾斜程度相同，即乜。

W總Fss

一定，故在同一斜面上拉同一物體（粗糙程度相同）時，在斜面上所移動的距離（或物體被

提升的高度）不同時，機械效率是相同的。

6、斜面的機械效率與斜面的傾斜程度、斜面的粗糙程度有關(guān),斜面粗糙程度相同時,斜面

的傾斜程度越大,機械效率越高;斜面的傾斜程度一定時,斜面越粗糙,機械效率越低。

7、提高機械效率的主要辦法

（1）有用功一定時，盡量減少額外功,采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦的

措施。

（2）額外功一定時，增大有用功,在機械能夠承受的范圍內(nèi)盡可能增加每次提起重物的重

力，充分發(fā)揮機械的作用。

典例分析題型分類舉一反三

【典例4-11（2023春?民權(quán)縣期末）道路救援車對故障車輛拖移時可構(gòu)建成如圖所示的模型，

當鋼繩對車輛施加沿斜面的拉力為F時，在t時間內(nèi)可將重為G的小車A沿斜面底端勻

速拉至斜面頂端。已知斜面高為h,斜面長為1。在小車A從水平路面被拖上救援車的過

程中（）

A.圖中滑輪可以省力

B.拉力F做的有用功為Fh

C.斜面的機械效率為團

F1

D.斜面長一定時，減小斜面的坡度，斜面越省功

【答案】C

【解答】解：A、圖中滑輪的軸固定不動，為定滑輪，使用定滑輪不能省力，但可以改變

用力的方向，故A錯誤；

B、拉力做的有用功：W有用=Gh,故B錯誤；

C、拉力做的總功W,月=FL斜面的機械效率9="曳=弛.，故C正確；

w總F1

D、斜面長一定時，減小斜面的坡度，斜面越省力，但不能省功，故D錯誤。

故選：C=

【典例4-2】（2023秋?西安期末）如圖所示，超市購物時，小明用沿斜面向上150N的推力，

將總重為500N的小車勻速推到斜面頂端，用時20s。已知斜面高1.2m,長5m。此過程

中小明做的有用功為600J；小明推力做功的功率為37.5W；該斜面的機械效率

為80%o日常生活中人們利用斜面可以省力（選填“省力”或“省功”）。

【答案】600；37.5；80%；省力。

【解答】解：（1）小明做的有用功:

W有用=Gh=500NX1.2m=600J；

（2）小明做的總功：

W.&=Fs=150NX5m=750J,

小明做功功率：

P=I^=至紅=37.5W；

t20s

（3）斜面的機械效率：

2^5_xi00%=^2J-X100%=80%；

W總750.T

（4）使用斜面可以省力，但由于克服摩擦而多做額外功，不能省功。

故答案為:600；37.5；80%；省力。

【變式4-1】（2023春?鹽湖區(qū)校級期末）我國古代科學著作《天工開物》中記載有井上汲水

裝置一一桔棒，如圖甲所示，它相當于一個杠桿。圖乙為小明根據(jù)其原理自制的模型裝

置，杠桿左端是懸掛的石塊，右端懸掛水桶。下列有關(guān)說法正確的是（）

A.左端懸掛的石塊是多余的

B.右邊水桶越重，提起水時有用功越多

C.當減輕桔棒（模型AB桿）的重時，提水時機械效率可達100%

D.汲水后，如圖乙所示時，水桶總重比石塊大

【答案】D

【解答】解：A.左端懸掛的石塊是在提水時，給水桶向上的拉力，減小人所用的拉力,

不是多余的，故A錯誤；

B.右邊水桶越重，提起水時對水桶做的功是額外功，額外功越多，故B錯誤；

C.當減輕桔棒（模型AB桿）的重時，由于水桶的重力不可忽略，仍要做額外功，因而

提水時機械效率不可能達100%,故C錯誤；

D.汲水后，如圖乙所示時，杠桿平衡，此時水桶總重拉力的力臂比石塊拉力的力臂短根

據(jù)杠桿平衡條件知，水桶拉力比石塊拉力大，水桶重力比石塊重力大，故D正確。

故選：Do

【變式4-2］（2023秋?四會市期末）如圖，這是一種塔式起重機，已知起重機上的滑輪組在

勻速起吊660kg的物體時，其機械效率是60%,g取lON/kgo物體上升2m時，滑輪組

所做有用功是1.32X1Q4J,動滑輪總重力為4400N（忽略繩重及摩擦）;若增加

起吊物體的質(zhì)量，滑輪組的機械效率將變大（選填“變大”“變小”或“不變”）。

【答案】1.32X104；4400；變大

【解答】解：物體的重力：G=mg=660kgX10N/kg=6600N,

物體上升2m時，滑輪組所做有用功：亞有=611=660（^*2m=L32X104j；

w有W有

忽略繩重及摩擦，滑輪組的機械效率=——--=—r—b—=」r一

W總W有+W額Gh+G動hG+G動

6600N

已知其機械效率是60%,即：60%=

6600N+G動

解得G動=4400N；

若增加起吊物體的質(zhì)量，則起吊物體的重力變大，在提升高度不變時，額外功不變，有

用功變大，有用功在總功中所占的比例變大，則滑輪組的機械效率將變大。

故答案為：1.32X104；4400；變大。

知識點5有關(guān)機械效率的探究實驗

知識點講解

1、滑輪（組）機械效率的測量實驗

（1）實驗?zāi)康模簻y量滑輪組的機械效率。

（2）實驗原理：0=35=也。

W總Fs

（3）注意事項

①勻速拉動彈簧測力計，目的是保證彈簧測力計的示數(shù)F大小不變；

②為了便于讀數(shù)，鉤碼下沿和繩子末端在刻度尺上的位置最好取整數(shù)；

③多次測量的目的是進行一些必要的比較，利用不完全歸納法總結(jié)規(guī)律，而不是求平均值;

實驗結(jié)論：使用同一滑輪組提升不同的重物時，重物越重，滑輪組的機械效率越大。

2、斜面機械效率的測量實驗

(1)實驗?zāi)康模禾骄啃泵娴臋C械效率。

(2)實驗原理：7=^><100%o

(3)實驗結(jié)論：斜面越陡機械效率越高，斜面越緩，機械效率越低。

3、杠桿機械效率的測量實驗

用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率，實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛

在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。

(1)實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數(shù)F為0.5N,鉤碼總重G為1.0N,鉤

碼上升高度h為0.1m,測力計移動距離s為0.3m,則杠桿的機械效率為66.7%.請寫出使

用該杠桿做額外功的一個原因：由于使用杠桿時需要克服摩擦做功。

(2)為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關(guān)，一位同學用該實驗裝置，先后將鉤

碼掛在A、B兩點，測量并計算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)：

鉤碼總重鉤碼移動距測力計移動距離機械效率

次數(shù)鉤碼懸掛點拉力F/N

G/N離h/ms/m11/%

1A點、1.50.100.70.3071.4

2B點2.00.151.20.3083.3

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，能否得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)，鉤碼越重其效率越高”的

結(jié)論？答：不能；

請簡要說明兩條理由：①兩次實驗時鉤碼沒有掛在同一位置；②僅根據(jù)一次對比實驗所得結(jié)

論是不可靠的。

典例分析題型分類舉一反三

【典例5-1】（2023秋?永修縣期末）某實驗小組在“測滑輪組機械效率”的實驗中得到的數(shù)

據(jù)如表所示，第1、2、3次實驗裝置分別如圖甲、乙、丙所示。

次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升的高測力計拉力測力計移動距機械效率n

度h/cmF/N離s/cm

12100.93074.10%

24101.63083.30%

34101.050

（1）實驗中，彈簧測力計應(yīng)豎直方向勻速提升重物。第3次實驗中所做的有用功

是0.4J,機械效率為80%o

（2）第3次實驗中動滑輪個數(shù)比第2次實驗多，動滑輪自重增大，所做的額外功將增

大（增大/減小）。因而，由第2、3次實驗可知：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，

動滑輪越重，滑輪組的機械效率越小。

（3）比較1、2兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:使用同一滑輪組，提起的鉤碼越重，滑

輪組的機械效率越高。

甲乙丙

【答案】（1）勻速；0.4；80%；（2）增大；越?。唬?）1、2；越高。

【解答】解：

（1）實驗中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼上升；

第3次實驗中：

有用功：W^=Gh=4NX0」m=0.4J,

總功：W.a=Fs=lNX0.5m=0.5J,

機械效率：?有用.=2LALX100%=80%；

w總0.5.T

(2)第3次實驗中動滑輪個數(shù)比第2次實驗多，動滑輪自重增大，所做的額外功將增大；

由實驗2、3得，有用功相同，總功增大，額外功增大，機械效率降低；所以滑輪組的機

械效率跟動滑輪的重有關(guān)，使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪越重，滑輪組

的機械效率越?。?/p>

(3)比較第1次實驗和第2次實驗可知，甲乙是同一個滑輪組，甲提起2N的物體，乙

提起4N的物體，其他的條件相同，甲的機械效率是74.1%,乙的機械效率是83.3%,所

以，使用同樣的滑輪組，提起的鉤碼越重，滑輪組的機械效率越高。

故答案為：(1)勻速；0.4；80%；(2)增大；越小；(3)1、2；越高。

【典例5-2】(2022秋?淮安區(qū)期末)如圖是小明同學探究斜面機械效率跟什么因素有關(guān)的實

驗裝置。

實驗次數(shù)斜面的傾斜物塊重量斜面高度沿斜面拉力斜面長s/m機械效率

程度G/Nh/mF/N

1較緩100.15.01

2較陡100.36.7145%

3最陡100.58.4160%

實驗時他用彈簧測力計拉著同一物塊沿粗糙程度相同的斜面向上做勻速直線運動。實驗

的部分數(shù)據(jù)如表：

(1)小明探究的是斜面的機械效率跟斜面的傾斜程度的關(guān)系。在第1次實驗中，

斜面的機械效率為20%o物塊和斜面的內(nèi)能增加了約4Jo

(2)分析表格中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：在斜面粗糙程度相同時，斜面越陡，機械效率越

高。若要探究斜面機械效率跟斜面的粗糙程度的關(guān)系，應(yīng)保持斜面的傾斜程度不

【答案】(1)斜面的傾斜程度；20%；4；(2)高；斜面的傾斜程度。

【解答】解：(1)由題意和表中信息可知，實驗過程中斜面的粗糙程度一定，而斜面的

傾斜程度不同，所以該實驗是探究斜面的機械效率和斜面的傾斜程度的關(guān)系；

第一次實驗的機械效率：1]="有用=生=10NXCl.ImX100%=20%；

W總Fs5NX1m

實驗過程中要克服摩擦力做額外功，一部分機械能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，

所以，物塊和斜面的內(nèi)能增加量等于額外功，即AE內(nèi)=0額=亞總-W有用=Fs-Gh=5N

XIm-10NX0.1m=5J-1J=4J；

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：在斜面粗糙程度相同時，斜面越陡，機械效率越高；

要探究斜面機械效率和斜面粗糙程度的關(guān)系，根據(jù)控制變量法可知，要控制斜面的傾斜

程度不變，改變斜面的粗糙程度。

故答案為：（1）斜面的傾斜程度；20%；4；（2）高；斜面的傾斜程度。

【變式5-1]（2023秋?泗陽縣期末）在“測量滑輪組的機械效率”的實驗中，小雨和小明用

如圖所示的滑輪組進行了三次實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表所示。

實驗序號物重G/N物體上升高度h/m拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率n

110.20.70.471.4%

220.21.30.476.9%

330.21.80.4—

（1）小雨是用圖中的乙（選填“甲”或“乙”）滑輪組完成實驗的；

（2）實驗中用到的測量工具有彈簧測力計和刻度尺；

（3）在第3次實驗中，滑輪組的機械效率是83.3%；

（4）分析數(shù)據(jù)可得結(jié)論：使用同一滑輪組，不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率與物重

你認為他的想法是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的，如果這樣做，測得的機械

效率將偏大（選填“偏大”、“偏小”或“更準確”）。

甲乙

【答案】（1）乙；（2）刻度尺；（3）83.3%；（4）A；（5）錯誤；偏大。

【解答】解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，繩子的有效段數(shù)為：

n=s.=0.4m=2：

h0.2m

小皇是利用圖中的乙滑輪組完成實驗的；

（2）因表中要測量長度，故實驗中用到的測量工具有彈簧測力計和刻度尺；

（3）在第③次實驗中，滑輪組的機械效率是：

T］=0.2m*100%-83.3%；

W總Fs1.8NXQ.4m

（4）動滑輪的重力不可忽略，則克服動滑輪的重和繩與滑輪間的摩擦所做的功為額外功,

從摩擦角度考慮，隨著物體重力的增加，滑輪與繩子間摩擦會一定程度增大；

同時，物重增大，有用功逐漸增大，有用功占總功的比值在增大，所以機械效率逐漸增

大，但由于摩擦也在增大，故機械效率1］與物體重力G的關(guān)系并不成正比，故滑輪組的

機械效率與物重的關(guān)系可能比較符合的圖是A；

故選：A；

（5）實驗中應(yīng)勻速緩慢豎直拉動測力計，此時系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，測力計示數(shù)等于作用

在繩子自由端的拉力大小。樂樂同學發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù)，彈簧測力計示數(shù)不

穩(wěn)定，若該靜止讀數(shù)，沒有測量出機械之間的摩擦力，測量值偏小，她的想法是錯誤，

如果這樣做，求出的總功偏小，測得的機械效率將偏大。

故答案為：（1）乙；（2）刻度尺；（3）83.3%；（4）A；（5）錯誤；偏大。

【變式5-2］（2023秋?沛縣校級期末）如圖所示，在測量斜面的機械效率時，已知木塊所受

重力G為10N,斜面長s為0.5m,高h為0.2m。

（1）實驗時，沿斜面拉動彈簧測力計，應(yīng)盡量使木塊做勻速直線運動;

（2）如果彈簧測力計示數(shù)為7.0N,則斜面的機械效率為57%；

（3）實驗中，木塊受到木板對它的摩擦力大小為3N；

（4）如果要提高斜面的機械效率,請你提出一個合理可行的方法:增大斜面的傾角

【答案】（1）勻速；（2）57%；（3）3；（4）增大斜面的傾角

【解答】解：（1）實驗時，沿斜面拉動木塊時，為使測力計的示數(shù)穩(wěn)定，應(yīng)盡量使木塊

做勻速直線運動；

(2)總功為：W,a=Fs=7.0NX0.5m=3.5J；

有用功為：W有用=Gh=10NX0.2m=2J；

W有用

機械效率為：口=萼曳

W總3.5.T

(3)額外功：WS=W,a-Ww?=3.5J-2J=1.5J,

由W^=fs可知，摩擦力大?。篺=2^_=L5J=3N；

s0.5m

（4）斜面的機械效率與斜面的傾角有關(guān)，且斜面傾角越大，機械效率越高，所以要提高

此實驗斜面的機械效率，可以增大斜面的傾角。

故答案為：（1）勻速；（2）57%；（3）3；（4）增大斜面的傾角。

鞏固訓(xùn)練

1.（2023秋?惠城區(qū)校級期末）同一個滑輪分別用（a）（b）兩種方式勻速提升物體3動＜

G物），假設(shè)所用的拉力分別為Fi、F2,機械效率為甲、單，不計繩重和摩擦，則（）

/〃//////

(a)(b)

A.FI>F2；r)i=Ti2B.FI>F2；r|i>r|2

C.FI<F2；r)i=Ti2D.F1>F2;T|1<T|2

【答案】B

【解答】解：（a）為定滑輪，不計繩重和摩擦，則拉力Fi=G,機械效率甲=100%；（b）

G+G動

為動滑輪，F(xiàn)2=--------已知G動<G物，則FI>F2；T]2<100%,則單〉甲。

2

故選：Bo

2.（2023春?蒼溪縣期末）如圖所示，用兩個完全相同的滑輪勻速提升所受重力相等的物體。

不計軸處摩擦，比較甲、乙裝置可知（）

甲7,

A.甲省力，機械效率較高

B.甲不省力，機械效率較低

C.乙省力，機械效率較低

D.乙不省力，機械效率較高

【答案】D

【解答】解：定滑輪不省力，不用對滑輪做功，故機械效率高，動滑輪可省力，但要對

滑輪做額外功，故機械效率低。

故選：D。

3.（2023秋?高州市期末）對物理概念的理解是學好物理的關(guān)鍵，如圖用的滑輪水平向左勻

速移動物體A,對于它的功、功率和機械效率，下列說法正確的是（)

A.拉力做功越快，滑輪的機械效率越高

B.拉力做功越多，其功率越大

C.克服物體A與地面摩擦做的功是額外功

D.地面對物體A的支持力沒有做功

【答案】D

【解答】解：A、滑輪機械效率是指有用功與總功的比值，與功率無關(guān)，F(xiàn)做功越快，表

示功率越大，但滑輪的機械效率不一定越高，故A錯誤；

B、在相同的時間內(nèi)做功越多，由公式P=乜知，功率就越大，故B錯誤；

t

C、由圖可知,是水平使用滑輪組拉動物體,克服物體與地面間的摩擦力做的功為有用功，

故C錯誤；

D、地面上物體A在支持力的方向上沒有移動距離，沒有做功，故D正確。

故選：D。

4.（2023秋?東臺市期末）小明利用如圖甲所示裝置做“測量提升物體所做的功”實驗。保

持斜面傾斜程度不變，小明在小車上逐漸添加重物，計算出沿斜面所拉小車至高度h做

的功Wi、豎直提升小車至高度h做的功W2,作出W1和W2與小車總重G的關(guān)系圖象，

分別如圖乙中的a和b。則關(guān)于斜面機械效率”與小車總重G的關(guān)系圖象正確的是（）

C.GD.G

【答案】D

【解答】解：使用斜面時，克服物體重力做的有用功W^r=Gh,

沿斜面拉小車做的功為總功，由圖乙知，沿斜面拉小車做的功與小車總重G成正比，即

W與G的比值是一個定值，

W有「人

斜面斜面傾斜程度和高h一定，斜面機械效率|!=:包=也為一定值，所以ABC錯誤，

W總w

D正確。

故選：D。

5.（2021春?漢陽區(qū)期末）用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機械效率n與物重G物的關(guān)

系，改變G物，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出n與G物的關(guān)系如圖乙所示,

若不計繩重和摩擦，則下列說法正確的是（）

A.此滑輪組動滑輪的重為5N

B.當G物=15N時，滑輪組機械效率為1]=75%

C.同一滑輪組的機械效率n隨G物的增大而增大，最后等于100%

D.G物不變，改變圖甲中的繞繩方式，滑輪組的機械效率仍不改變

【答案】D

【解答】解：

A、由圖可知，G物i=12N時，滑輪組的機械效率單=80%,

有用

不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率n=丁w萼Gh_G

w,68Gh+G動hG+G動

12N

即:80%=

12N+G動

解得動滑輪重力：G動=3N,故A錯誤；

B、同理可得，當G物=15N時，滑輪組的機械效率：=———=-15N-X100%

G物+G動15N+3N

-83.3%,故B錯誤；

C、由圖像可知，同一滑輪組機械效率口隨G物的增大而增大；但使用滑輪組時，不可避

w有用

免地要克服動滑輪重做額外功，所以總功一定大于有用功；由公式普知機械效

W總

率一定小于100%,故C錯誤；

D、不計繩重和摩擦，G物不變，改變圖甲中的繞繩方式，由公式n=—一可知，該

G物+G動

滑輪組的機械效率不變，故D正確。

故選：D。

6.（2023秋?城關(guān)區(qū)期末）某同學利用平行于斜面的力將物體沿斜面底端勻速拉上頂端，已

知沿斜面的長為5m,高度為3m,底邊長為4m,斜面對物體的支持力為240N,此過程

中機械效率為90%,則根據(jù)題給條件我們可以判斷沿斜面向上的拉力大于摩擦力

（選填“大于”“等于”或“小于”）；支持力對物體做的功為0J

三

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：

（1）利用斜面做的有用功：

\￥有=611=6><3111,

W有用

由11=上吐=90%可得，該過程中人做的功（即總功）：

W總

W

w.WfflGX3m

“90%90%

由W\a=Fs可得，拉力的大?。?/p>

GX3m

F—W總二/廠=106

s5m15

克服摩擦力所做的額外功：

W額=W總_W有用=gX：迎-GX3m=AxGX3m,

90%9

由W額=￡$可得，物體和斜面間的滑動摩擦力：

一額—XGX3m

s5m15

可見，F(xiàn)>f,

即：沿斜面向上的拉力大于摩擦力;

（2）因為物體受到的支持力與斜面垂直，所以物體在支持力的方向上沒有移動距離，所

以支持力對物體不做功，即做功為OJ。

故答案為：大于；Oo

7.（2023春?永定區(qū)期末）如圖是張家界天門山景區(qū)的盤山公路，盤山公路相當于簡單機械

中的斜面，使用它不可以（選填“可以”或“不可以”）省功。

【答案】斜面；不可以。

【解答】解：盤山公路相當于簡單機械中的斜面；使用它不可以省功。

故答案為：斜面；不可以。

8.（2023秋?信宜市期末）如圖甲所示，用滑輪組將重為120N的物體勻速提起，在5s內(nèi)繩

子自由端移動的距離為3