12.3\o"12.3機械效率"機械效率（知識解讀）（原卷版）?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機械效率的應用及改變方法?知識點5有關機械效率的探究實驗?作業鞏固訓練知識點1有用功和額外功知識點1有用功和額外功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外功。

3、總功：有用功與額外功的和叫總功。

4、總功的計算：W總=Fs；W總=W有用+W額外。

5、有用功的計算方法：W有用=Gh；W有用=W總-W額外。

6、額外功的計算方法：W額外=G′h，W額外=f摩s；W額外=W總-W有用。【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【典例1-2】（2023秋?電白區期末）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做的功，挑山工做的總功是對做的功。挑扁擔時，左右兩邊都放上貨物，這是利用了的原理。【變式1-1】（2023春?沂水縣期末）質量是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，2400J B．600J，2460J C．600J，60J D．3000J，60J【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（選填“A”或“B”），動滑輪重為N，3s內對物體做的有用功為J。知識點2機械效率的概念知識點2機械效率的概念 1、概念：有用功跟總功的比值叫做機械效率，通常用百分數表示。

2、計算公式：用W總表示總功，用W有用表示有用功，用η表示機械效率，則：。

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盡可能增加每次提起重物的重力，充分發揮機械的作用。【典例2-1】（2023秋?江城區期末）關于功、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【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（選填“大”或“小”），機械效率的數值總（選填“大于”、“等于”或“小于”）1。以同樣速度行駛的列車和小汽車，（選填“列車”或“小汽車”）動能大。【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【變式2-2】（2023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，所以機械效率總是（填“小于”“等于”或“大于”）1。知識點3機械效率的計算和大小比較知識點3機械效率的計算和大小比較 1、機械效率表達式為，對于三種簡單機械的機械效率的計算總結如下：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3-1】（2023秋?五華區校級期末）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η1、η2，小明做功的功率分別為P1、P2，不計繩重和摩擦。則（）A．G動1＜G動2，η1＞η2，P1＜P2 B．G動1＜G動2，η1＞η2，P1＝P2 C．G動1＞G動2，η1＜η2，P1＜P2 D．G動1＝G動2，η1＝η2，P1＝P2【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。假設他上樓的速度相同，則方案一的上樓功率方案二的上樓功率；方案一的機械效率方案二的機械效率。（均填“大于”“小于”或“等于”）【典例3-3】（2023秋?惠城區期末）早在3000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10kg的水緩慢上升了4m，水桶的質量為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）轆轤的機械效率多大？【變式3-1】（2023秋?碑林區校級期末）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（）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【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甲F乙，機械效率η甲η乙（選填“＞”、“＝”或“＜”），圖乙的滑輪可以看作是（選填“省力”、“等臂”或“費力”）杠桿。【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10min把容積為2m3的水箱裝滿。求：（1）水箱中水的質量；（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。知識點4機械效率的應用及改變方法知識點4機械效率的應用及改變方法 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，W有=Gh。

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額=fs。

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W總=Fs。

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=W有+W額。

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

斜面的機械效率，在同一斜面上，由于傾斜程度相同，即。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，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盡可能增加每次提起重物的重力，充分發揮機械的作用。【典例4-1】（2023春?民權縣期末）道路救援車對故障車輛拖移時可構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l。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 D．斜面長一定時，減小斜面的坡度，斜面越省功【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J；小明推力做功的功率為W；該斜面的機械效率為。日常生活中人們利用斜面可以（選填“省力”或“省功”）。【變式4-1】（2023春?鹽湖區校級期末）我國古代科學著作《天工開物》中記載有井上汲水裝置——桔槔，如圖甲所示，它相當于一個杠桿。圖乙為小明根據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．當減輕桔槔（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【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10N/kg。物體上升2m時，滑輪組所做有用功是J，動滑輪總重力為N（忽略繩重及摩擦）；若增加起吊物體的質量，滑輪組的機械效率將（選填“變大”“變小”或“不變”）。知識點5有關機械效率的探究實驗知識點5有關機械效率的探究實驗 1、\o"滑輪（組）機械效率的測量實驗"滑輪（組）機械效率的測量實驗（1）實驗目的：測量滑輪組的機械效率。

（2）實驗原理：。（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F大小不變；

②為了便于讀數，鉤碼下沿和繩子末端在刻度尺上的位置最好取整數；

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規律，而不是求平均值；

實驗結論：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、\o"斜面機械效率的測量實驗"斜面機械效率的測量實驗（1）實驗目的：探究斜面的機械效率。

（2）實驗原理：。（3）實驗結論：斜面越陡機械效率越高，斜面越緩，機械效率越低。3、\o"杠桿機械效率的測量實驗"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，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據：次數鉤碼懸掛點鉤碼總重G/N鉤碼移動距離h/m拉力F/N測力計移動距離s/m機械效率η/%1A點1.50.100.70.3071.42B點2.00.151.20.3083.3根據表中數據，能否得出“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關，鉤碼越重其效率越高”的結論？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僅根據一次對比實驗所得結論是不可靠的。【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”的實驗中得到的數據如表所示，第1、2、3次實驗裝置分別如圖甲、乙、丙所示。次數鉤碼重G/N鉤碼上升的高度h/cm測力計拉力F/N測力計移動距離s/cm機械效率η12100.93074.10%24101.63083.30%34101.050（1）實驗中，彈簧測力計應豎直方向提升重物。第3次實驗中所做的有用功是J，機械效率為。（2）第3次實驗中動滑輪個數比第2次實驗多，動滑輪自重增大，所做的額外功將（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。（3）比較兩次實驗數據可得出結論：使用同一滑輪組，提起的鉤碼越重，滑輪組的機械效率。【典例5-2】（2022秋?淮安區期末）如圖是小明同學探究斜面機械效率跟什么因素有關的實驗裝置。實驗次數斜面的傾斜程度物塊重量G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長s/m機械效率1較緩100.15.012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。實驗的部分數據如表：（1）小明探究的是斜面的機械效率跟的關系。在第1次實驗中，斜面的機械效率為。物塊和斜面的內能增加了約J。（2）分析表格中數據可以得出結論：在斜面粗糙程度相同時，斜面越陡，機械效率越。若要探究斜面機械效率跟斜面的粗糙程度的關系，應保持不變。【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，實驗數據如下表所示。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η110.20.70.471.4%220.21.30.476.9%330.21.80.4——（1）小雨是用圖中的（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；（3）在第3次實驗中，滑輪組的機械效率是；（4）分析數據可得結論：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的關系可能是；（5）小明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，你認為他的想法是（選填“正確”或“錯誤”）的，如果這樣做，測得的機械效率將（選填“偏大”、“偏小”或“更準確”）。【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，應盡量使木塊做直線運動；（2）如果彈簧測力計示數為7.0N，則斜面的機械效率為；（3）實驗中，木塊受到木板對它的摩擦力大小為N；（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：。1．（2023秋?惠城區校級期末）同一個滑輪分別用（a）（b）兩種方式勻速提升物體（G動＜G物），假設所用的拉力分別為F1、F2，機械效率為η1、η2，不計繩重和摩擦，則（）A．F1＞F2；η1＝η2 B．F1＞F2；η1＞η2 C．F1＜F2；η1＝η2 D．F1＞F2；η1＜η22．（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（）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3．（2023秋?高州市期末）對物理概念的理解是學好物理的關鍵，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W1、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的關系圖象，分別如圖乙中的a和b。則關于斜面機械效率η與小車總重G的關系圖象正確的是（）A． B． C． D．5．（2021春?漢陽區期末）用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機械效率η與物重G物的關系，改變G物，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出η與G物的關系如圖乙所示，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η＝75% C．同一滑輪組的機械效率η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6．（2023秋?城關區期末）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%，則根據題給條件我們可以判斷沿斜面向上的拉力摩擦力（選填“大于”“等于”或“小于”）；支持力對物體做的功為J7．（2023春?永定區期末）如圖是張家界天門山景區的盤山公路，盤山公路相當于簡單機械中的，使用它（選填“可以”或“不可以”）省功。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內繩子自由端移動的距離為3m，圖乙是拉力F與繩子自由端移動距離s的關系圖象，不計繩重和摩擦。則圖乙中陰影部分的面積表示的物理量的單位是，繩子自由端移動的速度是m/s，該滑輪組的機械效率為。9．（2023秋?東莞市校級期末）如圖所示，在“測滑輪組機械效率”實驗中，物體重為6N。實驗時要豎直向上且勻速拉動彈簧測力計。若物體上升高度為10cm，繩子自由端上升的距離為，此時彈簧測力計的示數如圖所示為N，則滑輪組的機械效率是。10．（2023秋?秦淮區期末）如圖所示，是為了搬運建筑材料而使用的簡單機械。某次用該機械勻速起吊600kg的物體時，物體上升5m用時3s，滑輪組的機械效率是80%，則所做有用功是J，總功的功率是W，拉力F是N。若用該裝置提升質量更大的物體，其機械效率將。11．（2023秋?新沂市期末）在測量如圖甲所示滑輪組機械效率的實驗中。（1）使用滑輪組提升重物時，在豎直向上拉動彈簧測力計時應保持運動；（2）若鉤碼重為6N，彈簧測力計示數為2.5N，則滑輪組的機械效率為；（3）如果繩重及摩擦很小，可以忽略。則一個動滑輪重為N；（4）另一組同學多用了一個滑輪，組成了如圖乙所示的滑輪組來提升相同的鉤碼。從使用效果看，滑輪組乙和甲相比的優點和缺點：。12．（2023春?湖北期末）小潛在探究斜面的機