資源簡介

(共44張PPT)
模塊三　能量
第23講　機械效率
核心考點 年份及分值 考查頻率
2020 2021 2022 2023 2024
機械效率的簡單計算 — — — — —
本課時考點主要考查機械效率的相關計算和測量滑輪組的機械效率，機械效率計算在命題時大多結合滑輪(組)或斜面一起出現，在填空題和計算題中經常結合功或功率的知識綜合考查。在選擇題、填空題和計算題中均有出現。
1．結合實例了解機械效率的概念，并能進行簡單的計算。
2．了解提高機械效率的途徑和意義。
【教材導航】 人教教材八下P85~88；粵滬教材九上P11~14
知識點1　有用功、額外功和總功
1．有用功：使用機械時，把需要且必須要做的功叫〔1〕_______功，用符號W有表示。
新版教材變化
新教材先準確地定義有用功和總功，再介紹額外功，避免對額外功產生誤解(如用動滑輪提水時對水桶所做的功為額外功)?！　?br/>有用　
2．額外功：使用機械時，把不需要但又不得不做的功叫
〔2〕_______功，用符號W額表示。
3．總功：有用功和額外功之和叫〔3〕_______，用符號W總表示。
額外　
總功　
知識點2　機械效率
4．機械效率：〔4〕_________與〔5〕_______的比值叫機
械效率，用字母η表示，公式是〔6〕________________。
5．使用任何機械都不可避免地要做額外功，即有用功總是〔7〕_______總功，所以機械效率總是小于〔8〕____。
6．提高滑輪組機械效率的途徑：增加〔9〕_______、減小〔10〕_______(如加潤滑油)、減小繩子與動滑輪重。
有用功　
總功　
η=×100%　
小于　
1　
物重　
摩擦　
7．?？紮C械提升重物時的有用功、總功、機械效率計算公式：
簡單機械 有用功 總功 額外功 機械效率
杠桿 W有用=Gh W總=Fs W額=W總－W有用 η=×100%
=×100%
簡單機械 有用功 總功 額外功 機械效率
滑輪組 W有用=Gh W總=Fs W總=G物h+G動h (不計繩重和摩擦) W額 =W總－W有用 W額=G動h (不計繩重和摩擦) η=×100%=×100%=×100%=×100%
η=×100%=×100%=×100%
簡單機械 有用功 總功 額外功 機械效率
斜面 W有用=G物h W總=Fs W總=G物h+fs (f為摩擦力) W額=W總－W有用 W額=fs η=×100%
=×100%
η=×100%
小剛和同學們在探究“滑輪組的機械效率與哪些因素有關”時，有下面的猜想：
猜想A：滑輪組的機械效率與動滑輪的重力有關；
猜想B：滑輪組的機械效率與細線的繞法有關；
猜想C：滑輪組的機械效率與被提升物體的重力有關；
猜想D：滑輪組的機械效率與被提升物體的高度有關。
實驗20　測量滑輪組的機械效率
為了驗證上面的猜想，小剛和同學們利用如圖所示的裝置進行了實驗：
(1)我們使用_____________測量圖中鉤碼的重力G，使用_________測量鉤碼移動的距離h、自由端移動的距離s。在實驗中發現直接測量自由端
移動的距離比較困難，我們
可以根據公式________(n表
示與動滑輪相連的繩子股
數)來計算。
彈簧測力計　
刻度尺　
s=nh　
(2)在實驗中，我們應該沿_______方向_______緩慢拉動彈簧測力計。在拉動時，小剛發現邊拉動邊讀數，彈簧測力計示數不穩定，認為應該在靜止
之后讀數，你認為他的想法
_________(選填“正確”或
“不正確”)，原因是他沒有
考慮到_________對滑輪組機
械效率的影響。
豎直　
勻速　
不正確　
摩擦力　
(3)經過多次實驗后，小剛把實驗數據記錄在下面的表格中。請把丁實驗中的數據補充完整。
實驗次數 鉤碼所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 繩端的移動距離s/m 機械效率η
甲 4 0.1 2.7 0.2 74%
乙 4 0.1 1.8 0.3 74%
丙 6 0.1 2.46 0.3 83.3%
丁 6 0.1 2 ______ _______
0.4　
75%　
①為了驗證猜想B，我們應該選擇_________兩次實驗進行分析，結論是：滑輪組的機械效率與細線的繞法_______(選填“有關”或“無關”)。
甲、乙　
無關　
②為了驗證猜想A，我們應該選擇_________兩次實驗進行分析，結論是：提升相同的重物時，動滑輪的重力越大，滑輪組的機械效率越_____。
丙、丁　
小　
③為了驗證猜想C，我們應該選擇_________兩次實驗進行分析，結論是：用相同的滑輪組提升物體時，物體的重力越大，機械效率越_____。
乙、丙　
大　
④為了驗證猜想D，我們可以選擇裝置甲，然后分別把同一物體提升_______的高度。不計繩重和繩子與滑輪組間的摩擦力，機械效率是_______的。(均選填“相同”或“不同”)
不同　
相同　
⑤根據表中數據，分析得出甲圖中所用動滑輪的重力為______N。(繩重和摩擦忽略不計)
實驗次數 鉤碼所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 繩端的移動距離s/m 機械效率η
甲 4 0.1 2.7 0.2 74%
乙 4 0.1 1.8 0.3 74%
丙 6 0.1 2.46 0.3 83.3%
丁 6 0.1 2 ______ _______
1.4　
0.4　
75%　
(4)在完成上面的實驗后，小剛想測量用滑輪組在水平面上勻速拉動物體運動時的機械效率。其實驗步驟如下：用下圖中的動滑輪勻速拉動水平地面上的物體A，測出A移動的距離s、水平拉力F和A的重力G。以上條件_______(選填“能”或“不能”)求出此時滑輪的機械效率；
不能　
如果能，寫出η的表達式；如果條件不足，寫出還需補充的物理量的測量步驟和符號，并寫出η的表達式：___________ ____________________________________________________。(η用題目已知及補充的物理量符號表示)
使用彈簧測力計在水平面上勻速拉動物體A，測出拉力Ff，η=×100%　
［例題］ (2024·廣州二模)如圖甲，用a、b兩個滑輪組分別將物體M、N勻速提升1 m，拉力分別為Fa、Fb，此過程相關數據如圖乙，下列說法正確的是(　　)
A．FaB．a、b的有用功相同
C．GM=GN
D．b滑輪組機械效率比a低
重難點　滑輪組的機械效率高低的比較
A　
［變式］ (2024·汕頭一模)如圖所示，用四個完全相同的滑輪組成甲、乙兩個滑輪組，把質量相同的物體勻速提升相同的高度，(不計繩重和摩擦)，則(　　)
A．圖甲拉力做功多，圖甲的機械效率高
B．圖甲省力，圖甲、圖乙的機械效率一樣高
C．圖乙拉力做功多，圖乙的機械效率高
D．圖乙省力，圖甲、圖乙的機械效率一樣高
D　
考查點1　機械效率概念
1．下列關于機械效率的說法正確的是(　　)
A．越省力的機械，機械效率越高
B．做功越快的機械，機械效率越高
C．所做有用功越多的機械，機械效率越高
D．有用功與總功的比值越大的機械，機械效率越高
D　
2．(2024·東莞一模)理解物理概念是學好物理的關鍵。下列關于功、功率和機械效率的說法，正確的是(　　)
A．功率越大，做功就越快，機械效率也越大
B．做功所花時間越短，功率就越大
C．機械效率越高的機械，表明它做的有用功越多
D．有用功一定，減小額外功，可以提高機械效率
D　
3．小凱和小滿同學用相同的拉力F拉著同一個物體，沿不同的斜面向上勻速運動了相同的距離，如圖所示。此過程中，下列說法正確的是(　　)
A．小滿所做的總功較多
B．兩人所做的總功一樣多
C．兩人所做的有用功一樣多
D．甲、乙兩斜面的機械效率相同
B　
4．(2024·東莞一模)如圖甲，A、B是兩個完全相同的物體，琴琴同學分別將A、B兩物體拉到斜面頂端，對物體做功情況如圖乙所示，對物體A做的有用功為____J，對物體B做的額外功為______J，斜面效率高的是拉物體____(選填“A”或“B”)的斜面。
2　
0.5　
B　
考查點2　機械效率測量
5．(2024·四川廣安)房屋裝修時，工人利用滑輪組提升物體。如圖所示，已知物體的重力為800 N，在繩子自由端用500 N的力拉著物體在豎直方向上做勻速直線運動，物體被提升了3 m，該滑輪組的機械效率為_______。如果要提高滑輪組的機械效率，可采用的措施有：_______(填寫序號)。
①增加物體的重力?、谠黾犹嵘矬w的高度　
③減小動滑輪的重力
80%　
①③　
6．(2024·廣州三模)某實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數據如下表所示，實驗裝置如圖所示。
　　實驗次數 物理量 1 2 3
鉤碼重G/N 4 4 6
鉤碼上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
繩端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
繩端移動距離s/m 0.3 0.4
機械效率η 74.1% 62.5%
(1)實驗中應沿豎直方向_______拉動彈簧測力計，使鉤碼上升；
　　實驗次數 物理量 1 2 3
鉤碼重G/N 4 4 6
鉤碼上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
繩端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
繩端移動距離s/m 0.3 0.4
機械效率η 74.1% 62.5%
勻速　
(2)分析表中數據，可得第1次實驗的s1=____h1，這是用_____(選填“甲”或“乙”)圖所示裝置做的實驗；第2次實驗的s2=____h2，這是用_____(選填“甲”或“乙”)圖所示裝置做的實驗。
　　實驗次數 物理量 1 2 3
鉤碼重G/N 4 4 6
鉤碼上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
繩端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
繩端移動距離s/m 0.3 0.4
機械效率η 74.1% 62.5%
3　
甲　
4　
乙　
(3)比較第1次實驗和第2次實驗的數據可得：兩次實驗提升的重物G1_____G2(選填“>”“<”或“=”)，機械效率η1_____η2(選填“>” “<”或“=”)，從兩次使用的滑輪組裝置角度分析，造成兩次機械效率有這樣關系的原因是______________________________________ ___________________________________________________。
　　實驗次數 物理量 1 2 3
鉤碼重G/N 4 4 6
鉤碼上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
繩端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
繩端移動距離s/m 0.3 0.4
機械效率η 74.1% 62.5%
=　
>　
使用不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪的個數越多(動滑輪的質量越大)，滑輪組的機械效率越低　
(4)小組同學再用第1次實驗使用的裝置做第3次實驗，表中第3次實驗中空缺的數據應為：繩端移動距離s3=______m，機械效率η3=_________；
　　實驗次數 物理量 1 2 3
鉤碼重G/N 4 4 6
鉤碼上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
繩端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
繩端移動距離s/m 0.3 0.4
機械效率η 74.1% 62.5%
0.3　
83.3%　
(5)比較第1次和第3次實驗的機械效率，可得：使用同一滑輪組提升物體，物體越_____(選填“輕”或“重”)，滑輪組的機械效率越高。
　　實驗次數 物理量 1 2 3
鉤碼重G/N 4 4 6
鉤碼上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
繩端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
繩端移動距離s/m 0.3 0.4
機械效率η 74.1% 62.5%
重　
考查點3　機械效率比較與計算
7．(2024·中山三模)用如圖甲所示的滑輪組將重為700 N的物體勻速提升1 m，不計繩重和各種摩擦，滑輪組的部分數據如圖乙所示，以下說法不正確的是(　　)
A．拉力F做功700 J
B．繩子自由端移動的距離為3 m
C．只增大物體的重力，機械效率將大于70%
D．用任何機械都不省功，機械效率不可能超過100%
A　
8．如圖所示，用相同的滑輪組成甲、乙兩個滑輪組，在相同時間內分別將A、B兩物體勻速提升相同高度，已知物體重力為GA>GB，忽略繩重和摩擦，下列判斷正確的是(　　)
A．兩滑輪組繩子自由端移動的距離相等
B．乙滑輪組做的額外功比甲的少
C．甲滑輪組的總功率比乙的小
D．甲滑輪組的機械效率比乙的大
D　
9．用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組分別將A、B兩個物體沿豎直方向勻速提升1 m，豎直拉繩子自由端的力分別為F1、F2，此過程的有用功和總功如表所示。甲滑輪組的定滑輪、動滑輪所受重力均為G甲，乙滑輪組的定滑輪、動滑輪所受重力均為G乙。忽略繩重及輪和軸間的摩擦。下列正確的是(　　)
A．G甲B．甲滑輪組的機械效率比乙
滑輪組的機械效率低
C．F1=F2
D．天花板對甲滑輪組的拉力大于天花板對乙滑輪組的拉力
滑輪組 有用功/J 總功/J
甲 70 120
乙 30 80
C　
10．(2024·佛山二模)如圖甲所示，虛線框內是滑輪組，利用該滑輪組勻速提升質量為27 kg的物體所用的拉力為100 N，物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，不計繩重和摩擦，則滑輪組中動滑輪重_____N，拉力的
功率為______W，該滑輪組的機械效
率為_____%。(g取10 N/kg)
30　
150　
90　
11．(2024·珠海一模)如圖甲所示，滑輪組在豎直向上的拉力F作用下，將重為105 N的物體勻速提起，在5 s內繩子自由端移動3 m，圖乙是拉力F與繩子自由端移動的距離s的關系圖像。則圖乙中陰影部分的面積所表示
的物理量是_______________；物體上
升的速度為______m/s；滑輪組提升該
物體時的機械效率_______。
拉力所做的功　
0.2　
70%　
12．(2024·佛山三模)如圖所示，某快遞員用沿斜面向上500 N的推力，將重為800 N的貨物沿斜面勻速推上車廂，不考慮斜面形變，已知斜面長4 m，高2 m，則此過程中的有用功為________J，斜面的機械效率為_______。斜面是一種簡單的機械，可以_______(選填“省力”或“費力”)。
1 600　
80%　
省力　
13．(2024·梅州一模)早在3 000年前我們的祖先就設計了結構很合理的轆轤，通常用于從井中提水。如圖所示是古代民間的提水設施轆轤，由轆轤頭、支架、井繩、水桶等部分構成。某次取水時井繩拉著質量為10 kg的水緩慢上升了4 m，水桶的質量為1 kg，在這一過程中，人做的總功為500 J。g取10 N/kg。求此次取水的過程中：
(1)人做的有用功；
解：(1)所取水的重力為G水=m水g=10 kg× 10 N/kg=100 N
人做的有用功為W有=G水h=100 N×4 m=400 J
答：(1)人做的有用功為400 J；
13．(2024·梅州一模)早在3 000年前我們的祖先就設計了結構很合理的轆轤，通常用于從井中提水。如圖所示是古代民間的提水設施轆轤，由轆轤頭、支架、井繩、水桶等部分構成。某次取水時井繩拉著質量為10 kg的水緩慢上升了4 m，水桶的質量為1 kg，在這一過程中，人做的總功為500 J。g取10 N/kg。求此次取水的過程中：
(2)人所做的額外功；
解：(2)人所做的額外功為W額=W總－W有=500 J－400 J=100 J
答：(2)人所做的額外功為100 J；
13．(2024·梅州一模)早在3 000年前我們的祖先就設計了結構很合理的轆轤，通常用于從井中提水。如圖所示是古代民間的提水設施轆轤，由轆轤頭、支架、井繩、水桶等部分構成。某次取水時井繩拉著質量為10 kg的水緩慢上升了4 m，水桶的質量為1 kg，在這一過程中，人做的總功為500 J。g取10 N/kg。求此次取水的過程中：
(3)轆轤的機械效率。
解：(3)轆轤的機械效率為η=×100%=×100%=80%
答：(3)轆轤的機械效率為80%。

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