第十九講機械效率

核心考點?夯實埋墻基為基立柱墩為礎〃

考點1三種功

有用功額外功總功

使用機械時，并非我們

無論是否使用機械，①必須要

定義需要但②又不得不使用機械時,動力所做的功

做的功

做的功

用滑輪提升物體時，克

用滑輪提升物體時，對物體做的用滑輪提升物體時,拉力做

舉例服動滑輪重、繩重和摩

功的功

擦做的功

關系心=③瞑+V額

微警示（1）有用功并不一定比額外功多，有時候可能更少。（2）克服摩擦力所做的功不一定都

是額外功，當沿水平方向使用滑輪組時,克服地面摩擦力所做的功為有用功。

考點2機械效率

■定義:④有用功一跟⑤總功的比值）

_w*表示機械效率，無單位

機桶［⑥“:兩有：表示有用功，單位是J

效率『飛空J［用以：表示總功，單位是J

改進結構，使它更合理輕巧_____________

使用同一滑輪組提升重物時，⑦.增加一物重⑧一減小一動滑輪重或繩重

“問"I經常保養，⑨一減小繩與滑輪之間的摩擦

【教材素材基礎題】

命題點1三種功

1.（八下P85圖12.3-1乙原創）如圖所示，在使用動滑輪提起重物時，若鉤碼的重力是G,彈簧

測力計的拉力是Q重物上升的高度是九彈簧測力計拉繩子移動的距離是s,則有用功嗅=

Gh,總功G=Fs,額外功例額=Fs-Gh。（用題中已知量表示）

2.（八下P87圖12.3-2原創）用如圖所示的滑輪組將重為10N的重物勻速提升2m,繩子自由

端拉力44N,所做的有用功為20J,額外功為4J,總功為

24Jo

命題點2機械效率

3.（八下P85圖12.3-1原創）在圖甲中，用彈簧測力計拉著鉤碼豎直勻速上升h,拉力廠甲做了

功/甲;在圖乙中，彈簧測力計通過動滑輪也使鉤碼豎直勻速上升了乙拉力方乙做了功歷乙,則W

甲<吟.（選填“>”或）；若每個鉤碼重為1N,彈簧測力計拉動滑輪的力/乙=1.2N,

則動滑輪的機械效率是83.3%。

典型考題?研析引例探究導學促思//

考點1滑輪組機械效率大小的比較（重點）

例題1用如圖所示的滑輪組甲、乙將重物勻速提升相同高度,加在繩自由端的拉力分別為￡、

凡提升的物重分別為G、G,滑輪組的機械效率分別為〃甲、〃乙，不計繩重和摩擦。

⑴若動滑輪重相等,￡=凡則

G、>G,〃中>〃乙。

⑵若動滑輪重相等，G、=G"則A<F2,〃甲=北。

⑶若G=G,F、=Fz,則n甲<〃乙。

（4）若G〉G,〃甲〈〃乙，甲、乙的動滑輪重力大小關系A。

A.甲動滑輪重B.乙動滑輪重C.無法比較

【技法點撥】順推法判斷滑輪組機械效率的變化

〃=*=『*，由公式可知滑輪組的機械效率取決于物重G物和動滑輪重G動。（不計繩重與摩

W總G動+G物

擦）

⑴滑輪組不變（G動不變）時：

G物變大今〃變大。

（2）所提重物不變（G物不變）時：

G動變大Q〃變小。

【訓練1]（2022?常德中考）如圖所示，用兩滑輪采用不同的繞繩方法,將同一重物勻速提升

相同的高度（不計繩重和摩擦），下列說法中正確的是（D）

A.片〉凡人移動距離多

B.￡〈凡月移動距離多

C.A所做的額外功多

D.兩裝置的機械效率相同

考點2機械效率的計算（重點）

例題2如圖所示,某人用機械效率為80%的滑輪組勻速提升重120N的物體,在2s內，繩子的

自由端移動了6m。(不計繩重和摩擦)求：

〃〃〃〃〃,.

⑴物體上升的高度。

⑵物體上升的速度。

⑶人的拉力為多大？

(4)提升過程中的有用功是多少？

⑸人所做的額外功是多大？

解：(1)由題圖知,該滑輪組承擔物重的繩子股數無3;

由疔3分可得物體上升的高度：

寫。義6m=2mo

(2)物體上升的速度：

h2mr/

v=-=——=1m/So

t2s

(3)由滑輪組的機械效率

*=嘰旦=￡得

W總FsFx3h3F

人的拉力:后￡='“二5。N。

z3x80%

(4)提升過程中的有用功：

瞑=G加120NX2m=240J。

(5)人所做的總功：

〃總=7*50NX6m=300J,

人所做的額外功：

〃額=〃息-〃有=300J-240J=60Jo

解題模板

滑輪組機械效率的計算

WXWXNW

①〃=w縝右=4r（〃:承擔物重的繩子段數）

②若不計繩重和摩擦：

〃=一%=--G--

卬總G+G動

豎直提升物體

W有（G-F浮）力

JJ-——=---------

w邙Fs

_G-F浮

Fn

豎直提升液體中的物體

i[---------------------

W邙Fs'nF

水平拉動物體

【訓練2]（2023?濟寧中考）兩個滑輪按如圖所示的方式組合,用5N的拉力/拉動繩端，使

物體在5s內水平向左勻速滑動1m,物體與地面間的摩擦力為9N,則拉力6的功率為2W,

滑輪組的機械效率為90%。

【訓練3】（2024?蘇州中考）某起重機的滑輪組結構示意如圖所示,其最大載重為5to起重

機將3600kg的鋼板勻速提升到10m高的橋墩上,滑輪組的機械效率為80%o不計鋼絲繩的

重力和摩擦,g取10N/kgo求：

（1）克服鋼板重力做的功/有;

⑵鋼絲繩的拉力F-

⑶滑輪組滿載時的機械效率(保留一位小數)。

解：(D克服鋼板重力做的功為：

5

/有=加法3600kgXION/kgX10m=3.6X10J

(2)起重機的滑輪組做的總功為：

/總二皿36X105/5J

Br]80%)

由題圖可知,有四段繩子承重,則鋼絲繩的拉力為:用絲骼嗯警=1.125X

s4h4x10m

104N

(3)起重機的滑輪組做的額外功為：

〃額總一〃有=4.5X105J-3.6XIO5J=9X104J

動滑輪的重力為：

弓動=塵些竺=9X1()3N

切在10m

滑輪組滿載時的機械效率為：

W'有G'

77易大二------=----

W'有+W'額G'+G動

=-------5XI04N---=847%

5X104N+9X103N-

實驗探究?突破聚焦實戰厲兵秣馬〃

實驗測量滑輪組的機械效率

【圖?過實驗】

圖示過程

測量_W^_GA

〃------

原理卬總FS

實驗

操作實驗時,要沿豎直方向勻速緩慢地拉動彈簧測力計，以便讀數

核心

關鍵

控制1.使用滑輪組不變，改變結論1：同一滑輪組提升的物體理事，滑輪組的機

變量鉤碼個數械效率理而

法2.控制繞線方式和鉤碼

結論2:不同滑輪組提升相同重物，動滑輪越籟，滑

個數不變，改變動滑輪的

輪組的機械效率越圓

事力

1.所做有用功：G物々2.所做總功：勿總怖3；3.滑輪組的機械效率：〃

數據

%

計算

川總

1.實驗中如果沒有刻度尺，也能測量滑輪組的機械效率，因為〃

_W有_G/_Gh_G

WFsF?n/inF

2.滑輪組機械效率小于1的原因:滑輪組在提升重物過程中會做額外功

評估3.提高滑輪組機械效率的方法:增加物惠、使用餐廈動滑輪、減小摩擦

4.機械效率與物體被提升的高度無關

5.彈簧測力計靜止時讀數錯誤的原因：沒有考慮摩擦力對滑輪組機械效率的

影響

【全?通考點】

典題某小組在“測滑輪組機械效率的實驗”中實驗裝置如圖所示，得到的數據如表所示。

0If

甲乙丙T

繩端繩端移

實驗鉤碼重鉤碼上升機械

拉力動距離

次數6/N高度力/m效率〃

s/m

140.12.70.274%

240.11.80.374%

380.13.10.386%

480.12.50.480%

⑴實驗中應沿豎直方向工人緩慢拉動彈簧測力計。

⑵用丁圖裝置進行實驗,得出表中第4次實驗數據,請將表中的兩個數據填寫完整。

⑶通過比較，^兩次實驗數據得出結論:使用同一滑輪組提升同一重物時，滑輪組的機械

效率與繩子段數無關。（填實驗次數的序號）。

（4）通過比較2、3兩次實驗數據得出結論：同一滑輪組提升重物時,物重越大,滑輪組的機

械效率越高。（填實驗次數的序號）

⑸通過比較3、4兩次實驗數據可得出結論

不同滑輪組提升相同重物時,動滑輪越輕,滑輪組的機械效率越高（或不同滑輪組提升相同

重物時,動滑輪越重,滑輪組的機械效率越低）。

中考真題?體驗.穩中求進沐日中之光〃

題組一:滑輪、滑輪組機械效率大小的比較

1.（2024?河南中考）如圖，甲、乙兩人用不同的裝置，在相同時間內把質量相等的貨物勻速提

升到同一平臺，不計繩重及滑輪的摩擦。下列說法正確的是（C）

A.甲做的有用功多

B.乙做的總功多

C.甲做總功的功率大

D.乙所用裝置的機械效率小

2.（2021?自貢中考）將規格完全相同的滑輪，用繩子繞成圖中的甲、乙滑輪組。使用甲、乙滑

輪組分別勻速提升重力為&、G的兩物體，升高相同的高度。繩自由端施加的拉力大小分別為

內和F”物重伍〉G,不計繩重和摩擦。則下列判斷正確的是（D）

A.拉力內一定大于F2

B.乙滑輪組的機械效率較高

C.甲、乙滑輪組的有用功相同

D.甲的額外功與有用功的比值較小

題組二:滑輪組機械效率的相關計算

3.(2024?無錫中考)如圖所示,用滑輪組勻速提升重為200N的物體,拉力F為125N,物體升

高的高度為4m,不計繩重和摩擦,則在此過程中，下列說法中正確的是(D)

A.總功為800J

B.動滑輪重為5N

C.繩端移動的距離為4m

D.滑輪組的機械效率為80%

4.(2023?荊州中考)一位同學用如圖所示的滑輪組拉著重500N的物體，使物體以0.1m/s的

速度沿水平地面向右勻速直線運動10s,已知物體與地面間的滑動摩擦力為150N,滑輪組的

機械效率為60%,在此過程中下列選項正確的是(D)

A.繩子自由端移動的距離為3m

B.拉力做的有用功為500J

C.拉力做的額外功為150J

D.拉力做功的功率為25W

5.(2023?齊齊哈爾中考)用如圖所示的滑輪組提升重物，將質量為36kg的重物5s內勻速提

升1m,作用在繩端上的拉力為200No不計繩重和摩擦,則動滑輪受到的重力為40N,該滑

輪組的機械效率為90%。(g取10N/kg)

題組三:斜面機械效率的計算

6.(2024?自貢中考)如圖所示,把重為40N的物體從斜面底端勻速推到斜面頂端,斜面長2m,

高0.6m,沿斜面的推力6為20N。那么，此過程中有用功是」^J,斜面的機械效率是

60%o

7.(2023?江西中考)如圖所示，利用斜面將箱子推進車廂，通常要比把箱子直接從地面搬進車

廂省力多了。某同學用100N的力沿斜面向上勻速推動箱子，已知箱子質量為20kg,斜面長3

m,斜面高1.2m,取^=10N/kgo求：

利用斜面搬運徒手搬運

⑴箱子受到的重力；

⑵箱子受到的摩擦力；

⑶斜面的機械效率；

(4)使用斜面推箱子時有哪些更省力的方法。

解：(1)箱子受到的重力：

G=mg=2QkgXION/kg=200N;

(2)推力所做的總功：

/總=￡尸100NX3m=300J,

推力做的有用功：

/有=%200NX1.2m=240J,

沿斜面推動箱子,克服斜面對箱子的摩擦力做的功是額外功,

〃額=〃總一〃有=300J-240J=60J,

由〃額=熱可得箱子受到的摩擦力：

也處1=20N；

s3m

(3)斜面的機械效率：〃=萍瑞=80%;

W總300J

(4)增大斜面長度、減小斜面的粗糙程度，都可以省力。

題組四：測量滑輪組的機械效率

8.（2023?懷化中考）提高機械效率能夠充分發揮機械設備的作用，一組同學在“測量滑輪組的

機械效率”實驗中，實驗測得的數據如表所示。

物體的提升的繩端移

次拉力機械效

重力高度動的距

數7N率〃

6/Nh/m離s/m

120.110.366.7%

230.11.40.371.4%

340.11.80.3

440.21.80.674.1%

⑴實驗中應盡量豎直向上勻速（選填“勻速”或“加速”）拉動彈簧測力計。

（2）計算出第3次實驗的有用功0.4J,機械效率是74.1%（結果精確到0.1%）。

⑶分析比較第1、2、3次實驗數據可以判定，使用同一個滑輪組提升物體時，被提升的物體越

重，滑輪組的機械效率越高（選填“越高”“越低”或“不變”）;分析比較第3、4次實驗

數據可得,機械效率與物體上升的高度無關（選填“有關”或“無關”）。

題組五:機械效率的綜合計算

9.（2023?煙臺中考）在宜居宜業和美鄉村建設中，某施工隊正在進行農村基礎設施改建，建筑