第七單元功和能簡單機械第15講機械效率第七單元功和能簡單機械第15講機械效率目錄中考實驗探究四特色分析一考點整合梳理二中考命題剖析三目錄中考實驗探究四特色分析一考點整合梳理二中考命題剖析三近幾年來河北中考卷中對機械效率的考查主要設在第21題選擇題和第37題的計算題中，分值0.5~2分。主要有以下兩種情況：一是關于滑輪組或斜面機械效率的計算，設置在第37題中，難度較大；二是考查有關滑輪組機械效率大小的比較問題，一般設置在第21題，難度不大。預計2018年河北中考會在第37題處結合浮力、壓強等知識考查滑輪組機械效率的計算問題。近幾年來河北中考卷中對機械效率的考查主要設在第21題選擇題和·考點1機械效率·考點2機械效率的測量和與計算考點整合梳理二·考點1機械效率·考點2機械效率的測量和三種功有用功我們需要的，必須要做的功叫做有用功，用W有表示額外功我們在做有用功的同時，我們還不得不做的功叫做額外功，用W額表示總功有用功與額外功之和是總共做的功，叫做總功，用W總表示。用公式表示為W總＝W有＋W額考點1機械效率三種功有用功我們需要的，必須要做的功叫做有用功，用W有表示額機械效率定義物理學中，將有用功跟總功的比值叫做機械效率，用η表示表達式__________說明(1)任何機械的機械效率都小于1，機械效率只是一個比值，沒有單位；

(2)機械效率一般用百分數表示；(3)機械效率的高低與使用機械是省力還是費力無關；

(4)機械效率與功率不同，機械效率是有用功在總功中占的比例，而功率是表示做功快慢的物理量續表η＝機械效率定義物理學中，將有用功跟總功的比值叫做機械效率，用η考點2

機械效率的測量與計算1.測量滑輪組的機械效率實驗探究：測量滑輪組的機械效率原理η＝

＝

示意圖操作沿________方向勻速提升重物豎直考點2機械效率的測量與計算1.測量滑輪組的機械效率實驗續表工具彈簧測力計、刻度尺所測量物重G、物體上升高度h、拉力F、測力計移動距離s結論(1)同一滑輪組，提升重物越多，機械效率越________；(2)提升相同重物，滑輪組中動滑輪總重越大，機械效率越________，但越省力評估交流滑輪組的機械效率與物體上升高度和繩子移動距離無關，與物體上升速度無關提高方法(1)減小動滑輪的重；(2)減小摩擦；(3)增加物重公式推導η＝

＝

＝

＝

高低續表工具彈簧測力計、刻度尺所測量物重G、物體上升高度h、拉力(1)利用滑輪組提升重物時，在不考慮繩重和摩擦的情況下，產生額外功的原因是克服動滑輪的自重做功，即W額＝G動h，滑輪組的機械效率最終可表示為：η＝(2)利用定滑輪、動滑輪和滑輪組提升相同重物、上升相同高度時，機械效率關系為：η定＞η動＞η組。(3)利用斜面提升重物，克服摩擦所做的功為額外功，即W額＝fL。提示提示物理量簡單機械有用功總功機械效率杠桿W有＝Gh，G

是物重，h是物體上升的高度W總＝Fs，F是拉力(動力)，s是拉力移動的距離η＝×100%＝×100%斜面W有＝Gh，G是物重，h是斜面的高度W總＝FL，F為動力，L為動力作用點移動的距離η＝×100%＝×100%2.簡單機械的機械效率計算物理量有用功總功機械效率杠桿W有＝G續表物理量簡單機械有用功總功機械效率滑輪及滑輪組克服物體重力G所做的功W有＝Gh拉力F所做的功W總＝Fs(s＝vt)，s＝hη＝×100%＝×100%＝×100%克服物體重力G所做的功W有＝Gh拉力F所做的功W總＝Fs，s＝nh(n為承載重物繩子的段數)η＝×100%＝×100%＝×100%續表物理量有用功總功機械效率滑輪及滑物理量簡單機械有用功總功機械效率滑輪及滑輪組克服摩擦力所做的功W有＝fs物拉力F所做的功W總＝Fs＝Fns物η＝×100%＝×100%＝×100%續表物理量有用功總功機械效率滑輪及滑輪組·命題方向一

滑輪組機械效率的計算·命題方向二

斜面機械效率的計算中考命題剖析三·命題方向三

功、功率、機械效率的綜合分析·命題方向一滑輪組機械效率的計算·命題方向二斜面機械效率命題方向一滑輪組機械效率的計算考題1(2013?河北，37，6分)如圖15.1所示，重為1140N的物體，它與水平地面的接觸面積為1.5×103cm2。工人師傅用600N的力勻速提升物體，物體的速度為0.2m/s。(不計摩擦及繩重) 求：

(1)工人師傅拉繩的功率；(2)滑輪組的機械效率；(3)體重為450N的小明用此滑輪組提升物體，但物體沒有被拉動，物體對地面的最小壓強為多大。圖15.1命題方向一滑輪組機械效率的計算考題1(2013?河北，解：(1)拉力的功率：P拉＝

＝

＝Fv繩＝600N×2×0.2m/s＝240W；(2)滑輪組的機械效率：η＝

＝

＝

＝＝95%；(3)由于忽略摩擦及繩重，2F＝G＋G動，動滑輪重：G動＝2F－G＝2×600N－1140N＝60N，繩端最大拉力等于人體重力，則物體對滑輪組的拉力：F拉＝2G人－G動，滑輪組提升物體的拉力：F拉′＝G－F支，物體受到的支持力：F支＝G－F拉′＝G－F拉＝G＋G動－2G人＝1140N＋60N－2×450N＝300N，物體對地面的最小壓強：p＝

＝

＝

＝2.0×103Pa。解：(1)拉力的功率：P拉＝＝＝Fv【尋考法】本題通過滑輪組，考查了有關功率、機械效率和壓強的綜合計算問題，屬于高頻考點，歷年來河北中考中常將此類問題設置在計算應用題的第37題，作為壓軸題之一，難度相對較大。考題中多是通過滑輪組，結合壓強、浮力考查運用知識綜合計算的能力，如計算拉力、功率、機械效率，有時還會涉及滑輪的作圖問題、密度的計算問題。【尋考法】本題通過滑輪組，考查了有關功率、機械效率和壓強的綜【探解法】(1)知道拉力大小，再求出拉力端移動的距離，利用W總＝Fs求出總功，再利用功率公式P拉＝

，求拉力做功的功率；(2)不計繩重和摩擦，可利用公式η＝

，計算出滑輪組的機械效率；(3)由受力分析可求得物體受地面的支持力，由力的相互性可知物體對地面的壓力，知道壓力和接觸面積的大小，可利用公式p＝

計算出物體對地面的壓強。【探解法】(1)知道拉力大小，再求出拉力端移動的距離，利用W【點學法】理解機械效率的概念，能夠正確地判斷有用功、額外功和總功，掌握計算機械效率的正確方法，同時熟練掌握壓強、浮力、功、功率的知識，增強綜合運用這些知識的能力。 【規律方法小結】根據題中條件的不同，總功的計算可有多種方法：方法一：W總＝Fs(F、s均已知)；方法二：W總＝W有＋W額(W有、W額可直接計算)；方法三：W總＝(F、s均無法知道)。【點學法】理解機械效率的概念，能夠正確地判斷有用功、額外功和變式1(2017?河北二模)用如圖甲所示的滑輪組從水中提升物體M，已知被提升的物體M質量為76kg、體積為3×10－3m3，在物體M未露出水面的過程中，繩子自由端的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升了10m的高度，此過程中，拉力F做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示，不計繩重和摩擦力大小。求：(g取10N/kg)(1)物體M的重力；(2)動滑輪下端掛鉤上的繩子拉力；(3)滑輪組提升物體M的機械效率。變式1(2017?河北二模)用如圖甲所示的滑輪組從水中提升物【解析】(1)物體M的重力：G＝mg＝76kg×10N/kg＝760N;(2)物體M浸沒在水中，則V排＝V＝3×10－3m3，物體M受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×3×10－3m3＝30N，則動滑輪下端掛鉤上的繩子拉力：F拉＝G－F浮＝760N－30N＝730N；【解析】(1)物體M的重力：G＝mg＝76kg×10N/【解析】(3)由于物體M未露出水面，物體M受浮力作用，則滑輪組提升重物所做的有用功：W有＝F拉h＝730N×10m＝7300J，物體M以0.5m/s的速度勻速提升到10m的高度，由v＝

可知，運動的時間：t＝

＝

＝20s，由圖乙可知，此時拉力做的總功是8000J，所以滑輪組提升物體M的機械效率：η

＝

×100%＝×100%＝91.25%。【解析】(3)由于物體M未露出水面，物體M受浮力作用，則滑備選題庫1-1（2017?北京）如圖是用滑輪組提升建筑材料A的示意圖，在豎直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的時間里，勻速豎直上升了1m，繩自由端勻速豎直向下移動了2m。在這個過程中，拉力F為500N，滑輪組的機械效率為η，拉力F做功的功率為P。求：（1）滑輪組的機械效率η；（2）拉力F的功率P。備選題庫1-1（2017?北京）如圖是用滑輪組提升建筑材料【解析】（1）W有用=Gh=900N×1m=900J；W總=Fs=500N×2m=1000J；機械效率η=

×100%

=

×100%

=90%；（2）拉力F的功率：P===200W。【解析】（1）W有用=Gh=900N×1m=900J考題2(2016?河北，37，6分)如圖15.2所示，某建筑工地用電動機、定滑輪和斜面組成的裝置，將重為1600N的建材由斜面底端勻速拉到頂端。已知斜面傾角為30°，斜面高為4.5m，建材移動的速度為0.4m/s，電動機的輸出功率為400W，斜面的效率與整個裝置的效率之比η1

：η2＝10：9。(忽略定滑輪處摩擦及繩重)求：命題方向二斜面機械效率的計算(重點)(1)對建材做的有用功。(2)斜面的效率。(3)電動機消耗的電能。圖15.2考題2(2016?河北，37，6分)如圖15.2所示，某建筑解：(1)對建材做的有用功：W有＝Gh＝1600N×4.5m＝7200J；(2)如圖15.3所示，因為在Rt△ABC中，∠BAC＝30°，所以AC＝2BC＝2×4.5m＝9m，s＝9m，根據P＝

＝

＝Fv可得，拉力F＝

＝

＝1000N，拉力做的總功W總＝Fs＝1000N×9m＝9000J，斜面的效率η1＝

＝

＝80%；(3)因為斜面的效率與整個裝置的效率之比為η1

：η2

＝10：9，η1＝80%，則η2＝

η1＝×80%＝72%，所以根據η2＝

可得，電動機消耗的電能W＝

＝

＝10000J。解：(1)對建材做的有用功：W有＝Gh＝1600N×4.【尋考法】本題通過斜面和電動機考查了功、機械效率和電能的計算問題，綜合了物理學科中的力學、電學知識，是一道力電綜合題，并且需要用到數學上的三角函數的知識才能解答，總體難度較大，此類題型在河北考題中一般出現在第37題。【尋考法】本題通過斜面和電動機考查了功、機械效率和電能的計算【探解法】(1)利用W有＝Gh計算有用功；(2)根據在直角三角形中，30°角所對直角邊等于斜邊一半求出斜面的長度，根據定滑輪的工作特點可知拉力大小，然后利用W總＝Fs計算拉力做的功，即總功，再利用η1＝

計算斜面的效率；(3)根據斜面的效率與整個裝置的效率之比求出整個裝置的效率，再利用η2＝

計算電動機消耗的電能。 【探解法】(1)利用W有＝Gh計算有用功；(2)根據在直角三【點學法】熟練掌握機械效率的計算公式，增強多知識點、跨學科知識應用的意識。復習過程中，應查看往年河北各年份中與之類似的考題，多加練習，形成解題思路。【點學法】熟練掌握機械效率的計算公式，增強多知識點、跨學科知變式2(2017?涿州一模)如圖所示，已知斜面長5m，高3m，繩端拉力為50N。利用這個滑輪裝置將重為100N的物體在5s內從斜面的底端勻速拉到頂端。在此過程中：(1)物體沿斜面向上運動，繩端移動的速度為多少？(2)拉力的功和功率各是多少？(3)整個裝置的機械效率是多少？變式2(2017?涿州一模)如圖所示，已知斜面長5m，高3【解析】(1)物體沿斜面向上運動的速度：v＝

＝

＝1m/s，v繩＝2v＝2×1m/s＝2m/s；(2)繩端移動的距離：s′＝2s＝2×5m＝10m，拉力的功：W總＝Fs＝50N×10m＝500J，功率：P＝

＝

＝100W；(3)有用功：W有＝Gh＝100N×3m＝300J，整個裝置的機械效率：η＝×100%＝×100%＝60%。【解析】(1)物體沿斜面向上運動的速度：v＝＝命題方向三功、功率、機械效率的綜合分析考題3(2017?河北，21，3分，多選)用五個相同質量的滑輪和繩子組成如圖15.4所示的甲、乙兩個滑輪組，在繩子自由端分別用力將重力為G的物體勻速提升，乙滑輪組的效率為η乙，不計摩擦、繩和木板的重，下列說法正確的是(

)A.兩個滑輪組的機械效率可能相等B.F1一定大于F2

C.每個滑輪重為 D.甲、乙將重物提升相同的高度，F1與F2的功率可能相等圖15.4B、C、D命題方向三功、功率、機械效率的綜合分析考題3(2017【尋考法】本題考查了做功公式、功率公式、滑輪組機械效率公式、滑輪組繩子拉力公式的應用。此類問題有時會以多選題形式出現，還可能涉及的問題有：動、定滑輪的判斷，重力或拉力移動距離的比較，有用功和總功的計算比較等。【尋考法】本題考查了做功公式、功率公式、滑輪組機械效率公式、【探解法】由圖15.4可知，甲滑輪組只有1個動滑輪，乙滑輪組有2個動滑輪，且不計摩擦、繩和木板的重，因克服物體重力G做的功為有用功，克服物重和動滑輪重做的功為總功，所以，兩滑輪組的機械效率分別為：η甲＝

＝＝

，η乙＝

＝

＝

，則η甲＞η乙，故A錯誤；由η乙＝

可得，動滑輪的重力(即每個滑輪重)：G動＝，故C正確；【探解法】由圖15.4可知，甲滑輪組只有1個動滑輪，乙滑輪組【探解法】由圖可知，n甲＝2，n乙＝4，不計摩擦、繩和木板的重，則兩滑輪組繩子的拉力分別為：F1＝(G＋G動)＝(2G＋2G動)，F2＝(G＋2G動)，因(2G＋2G動)＞(G＋2G動)，所以，F1＞F2，故B正確；甲、乙將重物提升相同的高度，拉力做功為總功，則F1與F2的功率分別為：P甲＝

＝，P乙＝＝，因t甲和t乙的關系不確定，所以F1與F2的功率可能相等，故D正確。故應選B、C、D。【探解法】由圖可知，n甲＝2，n乙＝4，不計摩擦、繩和木板的【點學法】透徹理解功、功率和機械效率的概念，弄清它們的區別。認真辨析三者之間的關系，或者說搞清三者是否存在因果關系，適當地訓練、強化這些理論知識。 【規律方法小結】功、功率、機械效率三者之間都不存在直接的因果關系，凡是題中提出這三者存在因果關系的語句均是不正確的。【點學法】透徹理解功、功率和機械效率的概念，弄清它們的區別。變式3(2015?河北，21，3分，多選)用四只完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，在繩自由端用大小分別為F1和F2的拉力，將相同的物體勻速提升相同的高度。若不計繩重和摩擦，下列說法正確的是(

)A.F1大于F2

B.F1和F2做的功一定相等 C.甲、乙的機械效率不相等D.繩子自由端移動的距離不相等，物體運動的時間可能相等A、B、D變式3(2015?河北，21，3分，多選)用四只完全相同的滑【解析】題目中不計繩重及摩擦，拉力F＝(G物＋G動)，甲滑輪組n1＝2，乙滑輪組n2＝3，所以繩子受的拉力分別是：F1＝(G物＋G動)，F2＝(G物＋G動)，所以F1＞F2，A正確；因為動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，W額＝G動h，W有＝G物h，所以利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，則總功相同，根據η＝

可知：滑輪組的機械效率相同，B正確，C錯誤；因為繩子自由端移動的距離s＝nh，n1＝2，n2＝3，提升物體的高度h相同，所以s1＝2h，s2＝3h，可見s1≠s2，物體上升速度不確定，上升高度相同，所以物體運動時間可能相等，D正確。【解析】題目中不計繩重及摩擦，拉力F＝(G物＋G動)備選題庫3-1（2017?哈爾濱)用如圖所示的裝置研究滑輪組機械效率，下列說法不正確的是（）A．彈簧測力計通常要豎直向上勻速拉動B．測量機械效率的原理：η=（）×100%C．機械效率與動滑輪重力的大小有關D．提高機械效率可以通過減小鉤碼的重力來實現D備選題庫3-1（2017?哈爾濱)用如圖所示的裝置研究滑輪【解析】在實驗操作中應豎直向上勻速拉動彈簧測力計，這樣彈簧測力計處于平衡狀態，彈簧測力計的示數才反映了拉力的大小，故A正確；B．測量機械效率的原理：η=×100%，故B正確；C．圖中滑輪組的機械效率與動滑輪的重力有關，在物重一定的條件下，動滑輪越重，機械效率越低，故C正確；D．減小鉤碼的重力，在額外功相同的情況下，有用功減小，有用功占總功的百分百減小，滑輪組的機械效率減小，故D錯誤。故選D。【解析】在實驗操作中應豎直向上勻速拉動彈簧測力計，這樣彈簧·實驗測量滑輪組的機械效率中考實驗探究四·實驗測量滑輪組的機械效率中考實驗探究四實驗測量滑輪組的機械效率中考命題點1.彈簧測力計的使用和讀數 2.滑輪組繞線 3.彈簧測力計豎直勻速拉動的目的(保證拉力等于彈簧測力計的示數) 4.機械效率(η＝

＝)以及功率(P＝)的計算實驗測量滑輪組的機械效率中考命題點1.彈簧測力計的使用5.繩子自由端移動的距離s和物體上升高度h的關系(s＝nh，其中n為承擔物重的繩子股數) 6.控制變量法的應用 7.滑輪組機械效率的影響因素8.實驗結論：在其他條件相同時，動滑輪越重，機械效率越低；在繩子所能承受的范圍內，所吊物體越重，機械效率越高5.繩子自由端移動的距離s和物體上升高度h的關系(s＝nh，例(2017?齊齊哈爾)某小組在“測滑輪組機械效率的實驗”中得到的數據如表所示，實驗裝置如圖所示。例(2017?齊齊哈爾)某小組在“測滑輪組機械效率的實驗”中(1)實驗中應沿豎直方向________緩慢拉動彈簧測力計。(2)小組同學發現實驗過程中邊拉動邊讀數，彈簧測力計示數不穩定，應該靜止讀數，你認為他的想法________(填“正確”或“不正確”)，因為他沒有考慮到________對滑輪組機械效率的影響。勻速不正確摩擦(1)實驗中應沿豎直方向________緩慢拉動彈簧測力計。(3)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。80%實驗次數鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m繩端拉力F/N繩端移動距離s/m機械效率η140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.50.4(3)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(4)通過比較________(填實驗次數的序號)兩次實驗數據可得出結論：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。 (5)通過比較________(填實驗次數的序號)兩次實驗數據可得出結論：同一滑輪組提升重物時，物重越大，滑輪組的機械效率越高。 (6)通過比較3、4兩次實驗數據可得出結論：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。1、22、3不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪總重越輕，滑輪組的機械效率越高(或不同滑輪組提升相同重物時，動滑輪總重越重，滑輪組的機械效率越低(4)通過比較________(填實驗次數的序號)兩次實驗數補充設問(7)若給甲圖裝置多加一個動滑輪并使用最省力的繞線方法，則繩子自由端移動的距離是物體上升高度的________倍。若提升相同重物，此時的機械效率________(填“大于”“等于”或“小于”)原裝置的機械效率。(8)實驗中要分別記下鉤碼和彈簧測力計的起始位置，是為了____________________________________________________________________________________________。4小于測量鉤碼和彈簧測力計移動的距離，從而計算有用功和總功補充設問(7)若給甲圖裝置多加一個動滑輪并使用最省力的繞線方(9)多次改變提升的鉤碼重測量滑輪組的機械效率，目的是為了______________________________________。 獲得多組數據歸納出物理規律(9)多次改變提升的鉤碼重測量滑輪組的機械效率，目的是為了_請翻到“活頁提升練”P192~194，完成“分層提升訓練”請翻到“活頁提升練”P192~194，完成“分層提升訓練”第七單元功和能簡單機械第15講機械效率第七單元功和能簡單機械第15講機械效率目錄中考實驗探究四特色分析一考點整合梳理二中考命題剖析三目錄中考實驗探究四特色分析一考點整合梳理二中考命題剖析三近幾年來河北中考卷中對機械效率的考查主要設在第21題選擇題和第37題的計算題中，分值0.5~2分。主要有以下兩種情況：一是關于滑輪組或斜面機械效率的計算，設置在第37題中，難度較大；二是考查有關滑輪組機械效率大小的比較問題，一般設置在第21題，難度不大。預計2018年河北中考會在第37題處結合浮力、壓強等知識考查滑輪組機械效率的計算問題。近幾年來河北中考卷中對機械效率的考查主要設在第21題選擇題和·考點1機械效率·考點2機械效率的測量和與計算考點整合梳理二·考點1機械效率·考點2機械效率的測量和三種功有用功我們需要的，必須要做的功叫做有用功，用W有表示額外功我們在做有用功的同時，我們還不得不做的功叫做額外功，用W額表示總功有用功與額外功之和是總共做的功，叫做總功，用W總表示。用公式表示為W總＝W有＋W額考點1機械效率三種功有用功我們需要的，必須要做的功叫做有用功，用W有表示額機械效率定義物理學中，將有用功跟總功的比值叫做機械效率，用η表示表達式__________說明(1)任何機械的機械效率都小于1，機械效率只是一個比值，沒有單位；

(2)機械效率一般用百分數表示；(3)機械效率的高低與使用機械是省力還是費力無關；

(4)機械效率與功率不同，機械效率是有用功在總功中占的比例，而功率是表示做功快慢的物理量續表η＝機械效率定義物理學中，將有用功跟總功的比值叫做機械效率，用η考點2

機械效率的測量與計算1.測量滑輪組的機械效率實驗探究：測量滑輪組的機械效率原理η＝

＝

示意圖操作沿________方向勻速提升重物豎直考點2機械效率的測量與計算1.測量滑輪組的機械效率實驗續表工具彈簧測力計、刻度尺所測量物重G、物體上升高度h、拉力F、測力計移動距離s結論(1)同一滑輪組，提升重物越多，機械效率越________；(2)提升相同重物，滑輪組中動滑輪總重越大，機械效率越________，但越省力評估交流滑輪組的機械效率與物體上升高度和繩子移動距離無關，與物體上升速度無關提高方法(1)減小動滑輪的重；(2)減小摩擦；(3)增加物重公式推導η＝

＝

＝

＝

高低續表工具彈簧測力計、刻度尺所測量物重G、物體上升高度h、拉力(1)利用滑輪組提升重物時，在不考慮繩重和摩擦的情況下，產生額外功的原因是克服動滑輪的自重做功，即W額＝G動h，滑輪組的機械效率最終可表示為：η＝(2)利用定滑輪、動滑輪和滑輪組提升相同重物、上升相同高度時，機械效率關系為：η定＞η動＞η組。(3)利用斜面提升重物，克服摩擦所做的功為額外功，即W額＝fL。提示提示物理量簡單機械有用功總功機械效率杠桿W有＝Gh，G

是物重，h是物體上升的高度W總＝Fs，F是拉力(動力)，s是拉力移動的距離η＝×100%＝×100%斜面W有＝Gh，G是物重，h是斜面的高度W總＝FL，F為動力，L為動力作用點移動的距離η＝×100%＝×100%2.簡單機械的機械效率計算物理量有用功總功機械效率杠桿W有＝G續表物理量簡單機械有用功總功機械效率滑輪及滑輪組克服物體重力G所做的功W有＝Gh拉力F所做的功W總＝Fs(s＝vt)，s＝hη＝×100%＝×100%＝×100%克服物體重力G所做的功W有＝Gh拉力F所做的功W總＝Fs，s＝nh(n為承載重物繩子的段數)η＝×100%＝×100%＝×100%續表物理量有用功總功機械效率滑輪及滑物理量簡單機械有用功總功機械效率滑輪及滑輪組克服摩擦力所做的功W有＝fs物拉力F所做的功W總＝Fs＝Fns物η＝×100%＝×100%＝×100%續表物理量有用功總功機械效率滑輪及滑輪組·命題方向一

滑輪組機械效率的計算·命題方向二

斜面機械效率的計算中考命題剖析三·命題方向三

功、功率、機械效率的綜合分析·命題方向一滑輪組機械效率的計算·命題方向二斜面機械效率命題方向一滑輪組機械效率的計算考題1(2013?河北，37，6分)如圖15.1所示，重為1140N的物體，它與水平地面的接觸面積為1.5×103cm2。工人師傅用600N的力勻速提升物體，物體的速度為0.2m/s。(不計摩擦及繩重) 求：

(1)工人師傅拉繩的功率；(2)滑輪組的機械效率；(3)體重為450N的小明用此滑輪組提升物體，但物體沒有被拉動，物體對地面的最小壓強為多大。圖15.1命題方向一滑輪組機械效率的計算考題1(2013?河北，解：(1)拉力的功率：P拉＝

＝

＝Fv繩＝600N×2×0.2m/s＝240W；(2)滑輪組的機械效率：η＝

＝

＝

＝＝95%；(3)由于忽略摩擦及繩重，2F＝G＋G動，動滑輪重：G動＝2F－G＝2×600N－1140N＝60N，繩端最大拉力等于人體重力，則物體對滑輪組的拉力：F拉＝2G人－G動，滑輪組提升物體的拉力：F拉′＝G－F支，物體受到的支持力：F支＝G－F拉′＝G－F拉＝G＋G動－2G人＝1140N＋60N－2×450N＝300N，物體對地面的最小壓強：p＝

＝

＝

＝2.0×103Pa。解：(1)拉力的功率：P拉＝＝＝Fv【尋考法】本題通過滑輪組，考查了有關功率、機械效率和壓強的綜合計算問題，屬于高頻考點，歷年來河北中考中常將此類問題設置在計算應用題的第37題，作為壓軸題之一，難度相對較大。考題中多是通過滑輪組，結合壓強、浮力考查運用知識綜合計算的能力，如計算拉力、功率、機械效率，有時還會涉及滑輪的作圖問題、密度的計算問題。【尋考法】本題通過滑輪組，考查了有關功率、機械效率和壓強的綜【探解法】(1)知道拉力大小，再求出拉力端移動的距離，利用W總＝Fs求出總功，再利用功率公式P拉＝

，求拉力做功的功率；(2)不計繩重和摩擦，可利用公式η＝

，計算出滑輪組的機械效率；(3)由受力分析可求得物體受地面的支持力，由力的相互性可知物體對地面的壓力，知道壓力和接觸面積的大小，可利用公式p＝

計算出物體對地面的壓強。【探解法】(1)知道拉力大小，再求出拉力端移動的距離，利用W【點學法】理解機械效率的概念，能夠正確地判斷有用功、額外功和總功，掌握計算機械效率的正確方法，同時熟練掌握壓強、浮力、功、功率的知識，增強綜合運用這些知識的能力。 【規律方法小結】根據題中條件的不同，總功的計算可有多種方法：方法一：W總＝Fs(F、s均已知)；方法二：W總＝W有＋W額(W有、W額可直接計算)；方法三：W總＝(F、s均無法知道)。【點學法】理解機械效率的概念，能夠正確地判斷有用功、額外功和變式1(2017?河北二模)用如圖甲所示的滑輪組從水中提升物體M，已知被提升的物體M質量為76kg、體積為3×10－3m3，在物體M未露出水面的過程中，繩子自由端的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升了10m的高度，此過程中，拉力F做的功W隨時間t的變化圖象如圖乙所示，不計繩重和摩擦力大小。求：(g取10N/kg)(1)物體M的重力；(2)動滑輪下端掛鉤上的繩子拉力；(3)滑輪組提升物體M的機械效率。變式1(2017?河北二模)用如圖甲所示的滑輪組從水中提升物【解析】(1)物體M的重力：G＝mg＝76kg×10N/kg＝760N;(2)物體M浸沒在水中，則V排＝V＝3×10－3m3，物體M受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×3×10－3m3＝30N，則動滑輪下端掛鉤上的繩子拉力：F拉＝G－F浮＝760N－30N＝730N；【解析】(1)物體M的重力：G＝mg＝76kg×10N/【解析】(3)由于物體M未露出水面，物體M受浮力作用，則滑輪組提升重物所做的有用功：W有＝F拉h＝730N×10m＝7300J，物體M以0.5m/s的速度勻速提升到10m的高度，由v＝

可知，運動的時間：t＝

＝

＝20s，由圖乙可知，此時拉力做的總功是8000J，所以滑輪組提升物體M的機械效率：η

＝

×100%＝×100%＝91.25%。【解析】(3)由于物體M未露出水面，物體M受浮力作用，則滑備選題庫1-1（2017?北京）如圖是用滑輪組提升建筑材料A的示意圖，在豎直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的時間里，勻速豎直上升了1m，繩自由端勻速豎直向下移動了2m。在這個過程中，拉力F為500N，滑輪組的機械效率為η，拉力F做功的功率為P。求：（1）滑輪組的機械效率η；（2）拉力F的功率P。備選題庫1-1（2017?北京）如圖是用滑輪組提升建筑材料【解析】（1）W有用=Gh=900N×1m=900J；W總=Fs=500N×2m=1000J；機械效率η=

×100%

=

×100%

=90%；（2）拉力F的功率：P===200W。【解析】（1）W有用=Gh=900N×1m=900J考題2(2016?河北，37，6分)如圖15.2所示，某建筑工地用電動機、定滑輪和斜面組成的裝置，將重為1600N的建材由斜面底端勻速拉到頂端。已知斜面傾角為30°，斜面高為4.5m，建材移動的速度為0.4m/s，電動機的輸出功率為400W，斜面的效率與整個裝置的效率之比η1

：η2＝10：9。(忽略定滑輪處摩擦及繩重)求：命題方向二斜面機械效率的計算(重點)(1)對建材做的有用功。(2)斜面的效率。(3)電動機消耗的電能。圖15.2考題2(2016?河北，37，6分)如圖15.2所示，某建筑解：(1)對建材做的有用功：W有＝Gh＝1600N×4.5m＝7200J；(2)如圖15.3所示，因為在Rt△ABC中，∠BAC＝30°，所以AC＝2BC＝2×4.5m＝9m，s＝9m，根據P＝

＝

＝Fv可得，拉力F＝

＝

＝1000N，拉力做的總功W總＝Fs＝1000N×9m＝9000J，斜面的效率η1＝

＝

＝80%；(3)因為斜面的效率與整個裝置的效率之比為η1

：η2

＝10：9，η1＝80%，則η2＝

η1＝×80%＝72%，所以根據η2＝

可得，電動機消耗的電能W＝

＝

＝10000J。解：(1)對建材做的有用功：W有＝Gh＝1600N×4.【尋考法】本題通過斜面和電動機考查了功、機械效率和電能的計算問題，綜合了物理學科中的力學、電學知識，是一道力電綜合題，并且需要用到數學上的三角函數的知識才能解答，總體難度較大，此類題型在河北考題中一般出現在第37題。【尋考法】本題通過斜面和電動機考查了功、機械效率和電能的計算【探解法】(1)利用W有＝Gh計算有用功；(2)根據在直角三角形中，30°角所對直角邊等于斜邊一半求出斜面的長度，根據定滑輪的工作特點可知拉力大小，然后利用W總＝Fs計算拉力做的功，即總功，再利用η1＝

計算斜面的效率；(3)根據斜面的效率與整個裝置的效率之比求出整個裝置的效率，再利用η2＝

計算電動機消耗的電能。 【探解法】(1)利用W有＝Gh計算有用功；(2)根據在直角三【點學法】熟練掌握機械效率的計算公式，增強多知識點、跨學科知識應用的意識。復習過程中，應查看往年河北各年份中與之類似的考題，多加練習，形成解題思路。【點學法】熟練掌握機械效率的計算公式，增強多知識點、跨學科知變式2(2017?涿州一模)如圖所示，已知斜面長5m，高3m，繩端拉力為50N。利用這個滑輪裝置將重為100N的物體在5s內從斜面的底端勻速拉到頂端。在此過程中：(1)物體沿斜面向上運動，繩端移動的速度為多少？(2)拉力的功和功率各是多少？(3)整個裝置的機械效率是多少？變式2(2017?涿州一模)如圖所示，已知斜面長5m，高3【解析】(1)物體沿斜面向上運動的速度：v＝

＝

＝1m/s，v繩＝2v＝2×1m/s＝2m/s；(2)繩端移動的距離：s′＝2s＝2×5m＝10m，拉力的功：W總＝Fs＝50N×10m＝500J，功率：P＝

＝

＝100W；(3)有用功：W有＝Gh＝100N×3m＝300J，整個裝置的機械效率：η＝×100%＝×100%＝60%。【解析】(1)物體沿斜面向上運動的速度：v＝＝命題方向三功、功率、機械效率的綜合分析考題3(2017?河北，21，3分，多選)用五個相同質量的滑輪和繩子組成如圖15.4所示的甲、乙兩個滑輪組，在繩子自由端分別用力將重力為G的物體勻速提升，乙滑輪組的效率為η乙，不計摩擦、繩和木板的重，下列說法正確的是(

)A.兩個滑輪組的機械效率可能相等B.F1一定大于F2

C.每個滑輪重為 D.甲、乙將重物提升相同的高度，F1與F2的功率可能相等圖15.4B、C、D命題方向三功、功率、機械效率的綜合分析考題3(2017【尋考法】本題考查了做功公式、功率公式、滑輪組機械效率公式、滑輪組繩子拉力公式的應用。此類問題有時會以多選題形式出現，還可能涉及的問題有：動、定滑輪的判斷，重力或拉力移動距離的比較，有用功和總功的計算比較等。【尋考法】本題考查了做功公式、功率公式、滑輪組機械效率公式、【探解法】由圖15.4可知，甲滑輪組只有1個動滑輪，乙滑輪組有2個動滑輪，且不計摩擦、繩和木板的重，因克服物體重力G做的功為有用功，克服物重和動滑輪重做的功為總功，所以，兩滑輪組的機械效率分別為：η甲＝

＝＝

，η乙＝

＝

＝

，則η甲＞η乙，故A錯誤；由η乙＝

可得，動滑輪的重力(即每個滑輪重)：G動＝，故C正確；【探解法】由圖15.4可知，甲滑輪組只有1個動滑輪，乙滑輪組【探解法】由圖可知，n甲＝2，n乙＝4，不計摩擦、繩和木板的重，則兩滑輪組繩子的拉力分別為：F1＝(G＋G動)＝(2G＋2G動)，F2＝(G＋2G動)，因(2G＋2G動)＞(G＋2G動)，所以，F1＞F2，故B正確；甲、乙將重物提升相同的高度，拉力做功為總功，則F1與F2的功率分別為：P甲＝

＝，P乙＝＝，因t甲和t乙的關系不確定，所以F1與F2的功率可能相等，故D正確。故應選B、C、D。【探解法】由圖可知，n甲＝2，n乙＝4，不計摩擦、繩和木板的【點學法】透徹理解功、功率和機械效率的概念，弄清它們的區別。認真辨析三者之間的關系，或者說搞清三者是否存在因果關系，適當地訓練、強化這些理論知識。 【規律方法小結】功、功率、機械效率三者之間都不存在直接的因果關系，凡是題中提出這三者存在因果關系的語句均是不正確的。【點學法】透徹理解功、功率和機械效率的概念，弄清它們的區別。變式3(2015?河北，21，3分，多選)用四只完全相同的滑輪和兩根相同的繩子組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，在繩自由端用大小分別為F1和F2的拉力，將相同的物體勻速提升相同的高度。若不計繩重和摩擦，下列說法正確的是(

)A.F1大于F2

B.F1和F2做的功一定相等 C.甲、乙的機械效率不相等D.繩子自由端移動的距離不相等，物體運動的時間可能相等A、B、D變式3(2015?河北，21，3分，多選)用四只完全相同的滑【解析】題目中不計繩重及摩擦，拉力F＝(G物＋G動)，甲滑輪組n1＝2，乙滑輪組n2＝3，所以繩子受的拉力分別是：F1＝(G物＋G動)，F2＝(G物＋G動)，所以F1＞F2，A正確；因為動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，W額＝G動h，W有＝G物h，所以利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，則總功相同，根據η＝

可知：滑輪組的機械效率相同，B正確，C錯誤；因為繩子自由端移動的距離s＝nh，n1＝2，n2＝3，提升物體的高度h相同，所以s1＝2h，s2＝3h，可見s1≠s2，物體上升速度不確定，上升高度相同，所以物體運動時間可能相等，D正確。【解析】題目中不計繩重及摩擦，拉力F＝(G物＋G動)備選題庫3-1（2017?哈爾濱)用