專題14 機(jī)械效率（講義）-中考物理一輪復(fù)習(xí)

主題二力專題14機(jī)械效率（3-7分）（原卷版）目錄TOC\o"1-3"\h\u 3 4考點(diǎn)一杠桿 4考點(diǎn)二測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 6 8題型一有用功、額外功和總功 8題型二機(jī)械效率的理解 9題型三滑輪組的機(jī)械效率 10題型四斜面的機(jī)械效率 11題型五杠桿的機(jī)械效率 12題型六測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 12題型七測(cè)量斜面的機(jī)械效率 14

考點(diǎn)要求新課標(biāo)要求命題預(yù)測(cè)有用功和額外功3.2.3知道機(jī)械效率。了解提高機(jī)械效率的意義和途徑。測(cè)量某種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率?！稒C(jī)械效率》是《簡(jiǎn)單機(jī)械》中主要的內(nèi)容，也是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械的重要內(nèi)容，通過(guò)對(duì)機(jī)械效率的理解加深對(duì)人類使用的工具發(fā)展歷程。對(duì)機(jī)械效率的考查題型有：選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)探究題和綜合計(jì)算題等。主要命題點(diǎn)有：認(rèn)識(shí)有用功、額外功和總功；機(jī)械效率的概念及影響機(jī)械效率的因素；機(jī)械效率的簡(jiǎn)單計(jì)算；常用簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率和測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率等。機(jī)械效率滑輪組的機(jī)械效率斜面的機(jī)械效率杠桿的機(jī)械效率測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率

考點(diǎn)一杠桿一、有用功和額外功1.有用功、額外功和總功（1）有用功：為了實(shí)現(xiàn)做功的目的，不用任何機(jī)械而必須做的功，用表示；（2）額外功：使用機(jī)械時(shí)，不是我們需要的但又不得不做的功，用表示；（3）總功：有用功與額外功之和是總共所做的功，用表示。。（4）區(qū)分有用功與額外功的關(guān)鍵：看我們需要達(dá)到什么做功目的。例如:用桶將水從水井中提上來(lái)，克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是額外功;如果是撈出掉入水井中的水桶,則克服桶重做的是有用功，而克服桶帶出來(lái)的水的重力所做的功是額外功。（5）大量實(shí)驗(yàn)表明，動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功總是大于機(jī)械對(duì)外所做的功(有用功)。事實(shí)上，使用任何機(jī)械都不能省功。2.三種簡(jiǎn)單機(jī)械的有用功、額外功和總功種類杠桿滑輪組斜面圖示有用功額外功若不計(jì)摩擦：若不計(jì)繩重及摩擦：總功三者關(guān)系二、機(jī)械效率1.使用機(jī)械時(shí)額外功不可避免使用機(jī)械做功時(shí)，額外功是不可避免的。由于額外功是我們不需要的，它白白浪費(fèi)能量，因此使用不同機(jī)械來(lái)對(duì)物體做功時(shí)，人們總是希望額外功越少越好，或者說(shuō)有用功在總功中所占的比例越大越好。有用功占總功的比例反映了機(jī)械的一項(xiàng)性能，在物理學(xué)中用機(jī)械效率來(lái)表示這一性能。2.機(jī)械效率定義物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率，用η表示公式（機(jī)械效率是一個(gè)比值，它沒(méi)有單位，通常用百分?jǐn)?shù)表示）物理意義機(jī)械效率越高，做的有用功占總功的比例就越大可變性機(jī)械效率不是固定不變的，機(jī)械效率反映的是機(jī)械在一次做功過(guò)程中有用功跟總功的比值，同一機(jī)械在不同的做功過(guò)程中，有用功不同，機(jī)械效率也會(huì)不同特點(diǎn)因?yàn)槭褂脵C(jī)械時(shí)，不可避免地要做額外功，故任何機(jī)械的機(jī)械效率都小于1,只有在理想情況下機(jī)械效率才為1注意機(jī)械效率的高低與是否省力、滑輪組繩子的繞法、物體被提升的高度及速度等無(wú)關(guān)3.功、功率和機(jī)械效率的比較物理量意義定義符號(hào)公式單位說(shuō)明功做功，即能量的轉(zhuǎn)化力與物體在力的方向上移動(dòng)距離的乘積WJ(1)功率大小由功和時(shí)間共同決定，單獨(dú)強(qiáng)調(diào)任何一方面都是錯(cuò)誤的。(2)功率和機(jī)械效率是兩個(gè)不同的物理量，它們之間沒(méi)有直接關(guān)系功率表示物體做功的快慢功與做功時(shí)間之比PW機(jī)械效率反映機(jī)械做功性能的好壞有用功與總功之比η無(wú)4.機(jī)械效率的計(jì)算機(jī)械效率的表達(dá)式為，三種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率總結(jié)如下：杠桿滑輪（組）斜面豎直勻速提升水平勻速拉動(dòng)圖示公式（理想情況）（不計(jì)繩重和摩擦）或說(shuō)明其中G為提升重物的重力，h為重物升高的高度，F(xiàn)為動(dòng)力，s為動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離。其中G為提升重物的重力，h為重物升高的高度，s為繩子自由端移動(dòng)的距離，n為承擔(dān)重物的繩子段數(shù)。其中Ff為物體與水平面間的摩擦力，F(xiàn)為拉力，s物為物體移動(dòng)的距離，s繩為繩子自由端移動(dòng)的距離，n為承擔(dān)摩擦力的繩子段數(shù)。其中G為提升重物的重力，h為斜面的高度，s為斜面的長(zhǎng)度，F(xiàn)為拉力，F(xiàn)f為物體與斜面間的摩擦力。1．（2024·江蘇宿遷·中考真題）如圖所示的小型起重機(jī)，某次吊起重為的物體，電動(dòng)機(jī)的拉力為，用時(shí)，使物體上升了。則通過(guò)動(dòng)滑輪（）A．做的有用功為 B．拉力功率為C．做的總功為 D．機(jī)械效率為考點(diǎn)二測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率一、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率1.測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)思路要想測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，就要想辦法找出使用滑輪組工作時(shí)的有用功和總功，然后求出二者的比值。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)圖實(shí)驗(yàn)器材彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、滑輪組、細(xì)繩、鉤碼、鐵架臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析（1）控制變量法：①在探究滑輪組的機(jī)械效率與物重的關(guān)系時(shí)，控制動(dòng)滑輪重不變，只改變物重；②在探究滑輪組的機(jī)械效率與動(dòng)滑輪重的關(guān)系時(shí)，控制物重不變，只改變動(dòng)滑輪重（2）滑輪組的繞線方式：（段數(shù)為奇數(shù)時(shí)從動(dòng)滑輪開(kāi)始繞，段數(shù)為偶數(shù)時(shí)從定滑輪開(kāi)始繞，即“奇動(dòng)偶定”）（3）勻速（緩慢）拉動(dòng)的目的：使彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定，方便讀數(shù)（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格：（表格應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)序號(hào)、動(dòng)滑輪重、鉤碼重、鉤碼上升的距離、彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)、自由端移動(dòng)的距離、機(jī)械效率）（5）有用功：鉤碼重×鉤碼上升的距離（6）總功：拉力×自由端移動(dòng)的距離（7）提高機(jī)械效率的方法：減小摩擦、增大物重、減小動(dòng)滑輪重拓展（8）滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度、速度、滑輪組的繞線方式均無(wú)關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)論（1）當(dāng)動(dòng)滑輪重一定時(shí)，物重越重，機(jī)械效率越高（2）當(dāng)物重一定時(shí)，動(dòng)滑輪重越輕，機(jī)械效率越高2.影響滑輪組機(jī)械效率的主要因素與改進(jìn)措施影響因素分析改進(jìn)措施（提高效率）被提升物體的重力同一滑輪組，被提升物體的重力越大，做的有用功越多，機(jī)械效率越大在機(jī)械承受的范圍內(nèi)，盡可能增加被提升物體的重力動(dòng)滑輪的自重有用功不變時(shí)，減小提升動(dòng)滑輪時(shí)做的額外功，可提高機(jī)械效率改進(jìn)滑輪結(jié)構(gòu)，減輕滑輪自重滑輪組自身部件的摩擦機(jī)械自身部件的摩擦力越大，機(jī)械效率越低對(duì)機(jī)械進(jìn)行保養(yǎng)，保持良好的潤(rùn)滑，減小摩擦1．（24-25九年級(jí)上·廣東東莞·階段練習(xí)）同學(xué)們進(jìn)行了“影響滑輪組機(jī)械效率因素”的實(shí)驗(yàn)探究，用到的裝置如圖所示。次序鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動(dòng)距離s/m機(jī)械效率120.11.20.355.6%220.21.20.655.6%340.11.90.370.2%440.11.30.5(1)分析表中數(shù)據(jù)可知：第4次實(shí)驗(yàn)是用圖所示裝置來(lái)完成的，該次的機(jī)械效率η=；(2)通過(guò)比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出：使用同一滑輪組提升相同重物，滑輪組的機(jī)械效率與無(wú)關(guān)；(3)通過(guò)比較（填次序）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出：同一滑輪組提升的物體越重，滑輪組機(jī)械效率越高；(4)通過(guò)比較（填次序）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出：不同滑輪組提升相同重物，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越?。?5)有的同學(xué)認(rèn)為：“機(jī)械越省力，它的機(jī)械效率越高”，小明認(rèn)為這句話是錯(cuò)誤的。他是（填次序）兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)照分析來(lái)判斷的。(6)為提高滑輪組機(jī)械效率，節(jié)約電能，根據(jù)以上結(jié)論和生活經(jīng)驗(yàn)，你認(rèn)為以下不可行的是______A．減輕動(dòng)滑輪重 B．增加所提物體重C．機(jī)械加潤(rùn)滑油 D．增加重物上升高度題型一有用功、額外功和總功1．（24-25九年級(jí)上·陜西咸陽(yáng)·期中）《物原》記載：“史佚始作轆轤?！比鐖D所示，人們借助轆轤從井中汲水時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，使繩子在軸筒上不斷疊繞，從而將水桶從井中提出。借助轆轤汲水時(shí)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．轆轤是一個(gè)動(dòng)滑輪B．克服水重和桶重做的功是有用功C．增大轉(zhuǎn)動(dòng)搖把的速度不能提高轆轤的機(jī)械效率D．通過(guò)現(xiàn)代科技改良后，可以將轆轤的機(jī)械效率提高到100%2．（24-25九年級(jí)上·陜西咸陽(yáng)·期中）“曲岸深潭一山叟，駐眼看鉤不移手”，古往今來(lái)，無(wú)數(shù)釣魚(yú)愛(ài)好者陶醉于這項(xiàng)活動(dòng)之中。釣魚(yú)時(shí)，某人不小心把水桶弄進(jìn)水里，撈上桶時(shí)發(fā)現(xiàn)桶里帶些水，在用繩子打撈水桶的過(guò)程中，下列所述中屬于有用功的是（）A．把桶中水提高做的功 B．把桶和桶中的水提高做的功C．把桶提高做的功 D．把繩子提高做的功題型二機(jī)械效率的理解功率和機(jī)械效率都是機(jī)械本身性能的重要參數(shù)，但它們是完全不同的物理量，表示機(jī)械完全不同的兩個(gè)方面。功率表示做功快慢，機(jī)械效率表示有用功占總功的比值。當(dāng)不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，機(jī)械效率，即同一滑輪組，其機(jī)械效率η與G物和G動(dòng)有關(guān)，G動(dòng)一定時(shí),G物越大，η越大；G物一定時(shí)，G動(dòng)越大，η越小。3．（24-25九年級(jí)上·廣西河池·期中）用一個(gè)滑輪組把同一個(gè)物體勻速提升同樣的高度，經(jīng)過(guò)改進(jìn)提高機(jī)械效率后，則（）A．有用功減少，總功增多B．有用功不變，總功減少C．功率變大，機(jī)械做功更多D．機(jī)械做功加快4．（2024·四川廣安·中考真題）房屋裝修時(shí)，工人利用滑輪組提升物體。如圖所示，已知物體的重力為800N，在繩子自由端用500N的力拉著物體在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體被提升了3m，該滑輪組的機(jī)械效率為。如果要提高滑輪組的機(jī)械效率，可采用的措施有：（填寫(xiě)番號(hào)）①增加物體的重力

②增加提升物體的高度

③減小動(dòng)滑輪的重力。題型三滑輪組的機(jī)械效率計(jì)算滑輪組機(jī)械效率的方法有三種：（1）分別求出W有、W總，運(yùn)用公式計(jì)算；（2）已知繞繩方式，運(yùn)用（或）計(jì)算；（3）對(duì)不計(jì)繩重及摩擦的豎直方向的滑輪組，運(yùn)用公式直接計(jì)算。5．（2024·山東泰安·中考真題）如圖所示，汽車通過(guò)滑輪組將物體吊起。已知汽車的質(zhì)量為，牽引力為，對(duì)繩子的拉力為；物體的重力為，物體勻速上升的速度始終為，汽車受到的摩擦力為汽車重力的0.05倍，取。下列說(shuō)法中（

）①滑輪組的機(jī)械效率為

②汽車受到的摩擦力為③汽車牽引力在4s內(nèi)做的功為

④汽車牽引力的功率為A．只有①正確 B．只有①④正確 C．只有①②正確 D．只有③④正確6．（2024·西藏·中考真題）建筑工地上工人用如圖所示的裝置提升重為760N的物體。在拉力F作用下，物體在8s內(nèi)豎直勻速上升了2m。如果動(dòng)滑輪重為240N，不計(jì)繩重和摩擦。求：(1)物體上升的速度；(2)滑輪組的有用功；(3)滑輪組的機(jī)械效率。題型四斜面的機(jī)械效率對(duì)于斜面，有W總=W有+W額=Gh+fs，故斜面的機(jī)械效率，在實(shí)際計(jì)算時(shí)可根據(jù)題中已知條件靈活選用公式。7．（2024·內(nèi)蒙古·中考真題）如圖所示，固定的斜面長(zhǎng)s=2m，高h(yuǎn)=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s內(nèi)把一個(gè)重60N的物體從斜面底端勻速拉到頂端，這一過(guò)程中（）A．對(duì)物體做的有用功為120J B．物體受的摩擦力為50NC．拉力做功的功率為25W D．斜面的機(jī)械效率為70%8．（2024·江蘇淮安·中考真題）如圖所示，小明用的拉力平行于斜坡將重的木箱從斜坡底端勻速拉到頂端，斜坡長(zhǎng)，高，他做的總功為J，斜坡的機(jī)械效率為，木箱受到的摩擦力為N。題型五杠桿的機(jī)械效率杠桿機(jī)械效率的計(jì)算對(duì)于杠桿，不計(jì)摩擦?xí)r，有W總=W有+W額=Gh+G桿h桿，其中，G桿為桿的重力，h桿為杠桿重心移動(dòng)的距離。故杠桿的機(jī)械效率，在實(shí)際計(jì)算時(shí)可根據(jù)需要靈活選用簡(jiǎn)便的公式。9．（24-25九年級(jí)上·江蘇淮安·階段練習(xí)）如圖所示，用手沿豎直方向勻速拉動(dòng)一均勻杠桿提升一個(gè)重為G的物體緩緩上升，不計(jì)支點(diǎn)處摩擦。若使物體懸掛位置從O向A移動(dòng)，則杠桿的機(jī)械效率與支點(diǎn)O到懸掛點(diǎn)B的距離L的關(guān)系可能符合下列圖中的（

）A． B． C． D．10．（24-25九年級(jí)上·廣東茂名·期中）如圖所示，用豎直向上的力F勻速拉動(dòng)杠桿的右端，使重力為50N的物體緩慢升高0.1m，測(cè)得拉力大小F=24N，A端移動(dòng)的距離為0.25m，在這一過(guò)程中，有用功為J，額外功為J，機(jī)械效率為。（保留小數(shù)點(diǎn)后1位）題型六測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率1．影響滑輪組機(jī)械效率的因素滑輪組是人們經(jīng)常使用的簡(jiǎn)單機(jī)械，用同一滑輪組提升物體G升高h(yuǎn)時(shí)，滑輪組對(duì)物體做的功為有用功，而人對(duì)滑輪組的拉力F做的功為總功，F(xiàn)移動(dòng)的距離s=nh(n為與動(dòng)滑輪相連繩子的段數(shù))，則滑輪組的機(jī)械效率；若不計(jì)摩擦力，而動(dòng)滑輪的重為G’，那么提升動(dòng)滑輪做的功就是額外功，則滑輪組的機(jī)械效率還可表示為。討論這個(gè)表達(dá)式可知，對(duì)于同一滑輪組(G’一定)，提升重物越重，滑輪組的機(jī)械效率越高；而提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越少、越輕的滑輪組，機(jī)械效率越高。2．提高滑輪組機(jī)械效率的方法(1)減小額外功在總功中占的比例。可采取改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)、減小摩擦阻力等方法。如可使滑輪組在滿載情況下工作，以增大有用功在總功中的比例，在滑輪的轉(zhuǎn)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦阻力，或減小滑輪組中動(dòng)滑輪的自重等，即在有用功一定的情況下，減小額外功，提高效率。(2)增大有用功在總功中所占的比例，在額外功不變的情況下，增大有用功的大小。(3)換用最簡(jiǎn)單的機(jī)械。11．（24-25九年級(jí)上·江西九江·階段練習(xí)）某小組在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)”中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重量G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動(dòng)距離s/m機(jī)械效率140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.5(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。但小組有同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中邊拉動(dòng)邊讀數(shù)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不穩(wěn)定，應(yīng)該靜止讀數(shù)，其他人認(rèn)為他的想法不正確，因?yàn)樗麤](méi)有考慮到對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響，靜止時(shí)測(cè)出的機(jī)械效率將（填“變大”或“變小”或“不變”）；(2)通過(guò)比較兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：使用同一滑輪組提升同一重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率與繩子段數(shù)無(wú)關(guān)（填實(shí)驗(yàn)次數(shù)的序號(hào)）；(3)第4次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率；；通過(guò)比較3、4兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：；(4)若每個(gè)滑輪的質(zhì)量為100g，則第二次實(shí)驗(yàn)中克服摩擦做的額外功為J。（不計(jì)繩重）12．（24-25九年級(jí)上·陜西咸陽(yáng)·期中）在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)”中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重鉤碼上升高度繩端拉力繩端移動(dòng)距離機(jī)械效率140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.5(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。(2)小組某同學(xué)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中邊拉動(dòng)邊讀數(shù)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不穩(wěn)定，應(yīng)該靜止讀數(shù)。他的想法是不正確的，因?yàn)樗麤](méi)有考慮到對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響。(3)用丁圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出表中第4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)將表中空白的兩個(gè)數(shù)據(jù)填寫(xiě)完整。、(4)通過(guò)比較1、2兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：使用同一滑輪組提升同一重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率與繩子段數(shù)（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）。(5)通過(guò)比較兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越高。（填實(shí)驗(yàn)次數(shù)的序號(hào)）(6)通過(guò)比較3、4兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：不同滑輪組提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率越（填“高”或“低”）。題型七測(cè)量斜面的機(jī)械效率13．（