資源簡介

機械效率
第一課時
【要點1】
再探動滑輪
〖猜想〗在使用動滑輪提升重物的過程中，若不計滑輪重、繩重及摩擦，人對
繩子做的功
（等于/大于/小于）動滑輪對重物做的功；設想一
下：如果動滑輪很重，繩與滑輪間的摩擦較大，則動力對繩子做的功
應
（等于/大于/小于）動滑輪提升重物所做的功。
〖活動〗再探動滑輪
實驗次數
物重G/N
拉力F/N
物體上升的高度h/m
手移動的距離s/m
手拉繩做的功Fs/J
動滑輪拉物體做的功Gh/J
1
2
3
〖討論〗（1）手拉繩做的功與動滑輪拉物體做的功相等嗎？哪一個做的功多一些？
（2）你認為產生這一現象的原因是什么？
〖總結〗
〖辨析〗（1）用水桶從井中提水時，所做的功中哪些是有用功？哪些是額外功？
（2）桶掉到井里，撈桶時桶里帶了些水，所做的功中哪些是有用功？哪些是額外功？
【要點2】
什么是機械效率
〖總結〗
〖應用〗計算用圖示三種方法將砂子運上三樓時所做的有用功、額外功、總功和機械效率。
〖例1〗下列有關機械效率的概念的敘述中，正確的是（
）
A．做功越多的機械，機械效率一定越高
B．做功快的機械，機械效率一定高
C．省力多的機械，機械效率一定高
D．機械效率越大，有用功占總功的比值越大
〖例2〗下列說法正確的是（
）
A．效率高的機械，功率一定大
B．做功時間長的機械，功率一定大
C．所有機械的機械效率都小于l
D．功率大的機械．做功-一定多
〖例3〗下列說法中正確的是（
）
A．機械效率越高，做的有用功越多　　B．機械效率越低，做的額外功越多
C．機械效率越高，做的總功越少　　　D．機械效率越低，額外功占的比例越大
〖例4〗值日時，小明將一桶水從一樓提到二樓。此過程中，關于做功的說法正確的是（
）
A．對桶做的功是有用功
B．對水做的功是有用功
C．對水做的功是額外功
D．克服自身重力做的功是總功
〖例5〗如圖是某工人用滑輪組提升重物，工人用360N拉力將重為600N的重物勻
速提升10m，需要時間50s。求：（1）有用功；（2）總功；（3）額外功；
（4）機械效率；（5）工人做功的功率。
〖例6〗某工人用動滑輪在20s內將3000N的物體勻速提高4m，已知動滑輪的機械
效率是80％。求：（1）該工人所做的總功是多少?（2）他所用拉力是多
少？（3）他所用動滑輪重力是多少？（4）他做功的功率是多少瓦?
第二課時
【復習與思考】
如圖，動滑輪重20N，物體重80N，不計繩重和摩擦：
（1）請你在圖中畫出一種繞繩方法。
（2）根據你的繞繩方法，用滑輪組將物體勻速提升1m時，求作用在繩子上的拉力、
有用功和滑輪組的機械效率。
【要點3】
探究影響滑輪組機械效率的因素
〖原理〗
〖方案〗需要測量的物理量有：
、
、
、
。
〖器材〗鐵架臺、滑輪組、鉤碼、
、
。
〖注意〗實驗時應
、
拉動彈簧測力計。
〖討論〗測量時，若突然用力拉動，則測得的機械效率將
；若在彈簧測力計靜止時讀
數，則測得的機械效率將
；若彈簧測力計沒有豎直向上拉，則測得的機械效
率將
。
〖分析〗（1）同一動滑輪，提升重物至同樣高度，物重增加，做的有用功
，額外功
，總功
，機械效率
；
（2）提升同一重物至同樣高度，動滑輪越重，或使用的動滑輪越多，做的有用功
，額外功
，總功
，機械效率
。
〖總結〗
〖質疑〗如果沒有刻度尺，如何測出滑輪組的機械效率？
〖例1〗如圖所示，某同學用重為10N的動滑輪勻速提升重為50N的物體。不計
摩擦，則該同學所用拉力F的可能值是（
）
A．20N
B．25N
C．30N
D．35N
〖例2〗在不計摩擦和繩子質量的情況下，分別使用定滑輪、動滑輪、滑輪組（兩個定滑輪和
兩個動滑輪）勻速提升同一物體到同一高度處，其機械效率分別為η定、η動、η組，則下列選項正確的是（
）
A．η組<η動<η定
B．
η定<η動<η組
C．
η動<η定<η組
D．
η定<η組<η動
〖例3〗用一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組把重150N的物體勻速提升1m，不計摩擦和
繩重，滑輪組的機械效率為60％．則下列選項錯誤的是（
）
A．拉力大小一定是125N
B．有用功一定是150J
C．總功一定是250J
D．動滑輪重一定是100N
〖例4〗用相同的滑輪和繩子分別組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，把相
同的重物勻速提升相同的高度。若不計繩重及摩擦，下列說法正確
的是（
）
A．繩子受的拉力F1和F2大小相等，滑輪組的機械效率相同
B．繩子受的拉力F1和F2大小不相等，滑輪組的機械效率不同
C．繩子自由端移動的距離不相等，拉力對滑輪組所做的功相等
D．繩子自由端移動的距離不相等，拉力對滑輪組所做的功不相等
〖例5〗用如圖所示的甲、乙兩種方式勻速提升重為100N的物體，已知滑
輪重20N、繩重和摩擦力不計。則（
）
A．手的拉力：F甲=F乙；機械效率：η甲=η乙
B．手的拉力：F甲＜F乙；機械效率：η甲＜η乙
C．手的拉力：F甲＞F乙；機械效率：η甲＜η乙
D．手的拉力：F甲＞F乙；機械效率：η甲＞η乙
〖例6〗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，第1、2、3次實驗裝置分別如圖甲、乙、丙所示。
（1）比較第1次實驗和第2次實驗，可得結論：使用同樣的滑輪組，提起的鉤碼越重，
滑輪組的機械效率越
。
（2）第3次實驗中所做的有用功是
J，機械效率是________。
（3）第3次實驗中動滑輪個數比第2次實驗多，對動滑輪所做的額外功
，因
而，由第2、3次實驗可知：滑輪組的機械效率與動滑輪自重大小
。
（4）綜合上述結論，提高機械效率的方法有
有用功，
額外功。
〖例7〗某同學在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用圖甲所示的裝置勻速
提起重物，并做了如下實驗記錄：
鉤碼重G（N）
鉤碼上升高度h（m）
測力計拉力F（N）
測力計移動距離s（m）
2
0.1
0.4
0.3
（1）對該同學實驗記錄進行有關分析后發現他的實驗結果違背物
理規律，其表現在于：
。
（2）圖乙是測力計的放大圖。結合圖甲你會發現導致實驗結果違背
物理規律的原因是
。
（3）糾正錯誤后，可計算該滑輪組的機械效率為
。
第三課時
【復習與思考】
小明在“測滑輪組機械效率”實驗中，用如圖甲所示的滑輪組進行了三次實
驗，實驗數據如下表：
實驗次數
物重G/N
物體上升的高度h/cm
測力計的示數F/N
測力計移動的距離s/cm
1
6
3
2.5
9
2
6
5
2.5
17
3
6
8
2.5
24
（1）分析表中數據，回答以下問題：
①表中有一個數據的記錄是錯誤的，錯誤的數據是
；
②第3次實驗中滑輪組的機械效率是
；
③滑輪組的機械效率與
無關。
（2）小紅在小明實驗的基礎上多使用一個滑輪也做了實驗，如圖乙所示。
①小紅多使用一個滑輪，目的是為了改變
；
②當這兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，它們的機械效率
（選填“相同”或“不相同”），理由是：
。
【要點4】
機械效率的綜合計算
〖類型一〗用滑輪組提升重物時機械效率的計算
1.
提升重物的目的是克服重力做功，則W有用=G物h
人的拉力為動力，則W總=Fs
2.
相關知識點鏈接：
（1）不計繩重和繩與滑輪之間的摩擦時：F=(G物+G動)/n
W額外=W總－W有用=
G動h
（2）不計滑輪重、繩重和繩與滑輪之間的摩擦時：F=G物/n
W額外=W總－W有用
（3）繩子自由端移動的距離s與物體上升的高度h的關系：s=nh
繩子自由端移動的速度v與物體移動的速度v物的關系：v=nv物
〖例題〗如圖所示，用滑輪組勻速提起一個重為400N的物體，物體在5s內豎直
上升了2m，人拉繩的力為250N，（不汁繩重及摩擦）
（1）對重物做的有用功是多少？
（2）人拉繩子做功的功率是多少？
（3）如果用此滑輪組勻速提升一個重為300N的物體，則拉力是多少？
滑輪組的機械效率是多少？
〖類型二〗斜面問題機械效率的計算
不計物體與斜面之間的摩擦時：FL=G物h
考慮物體與斜面之間的摩擦時：W額外=W總－W有用=fL
〖例題〗現有一重為3000N的包裝箱，工人師傅想把它搬到1.2m高的車廂上，他們用木
板在車廂與地面之間搭成一個長度約為4m的簡易斜面，如圖所示，工人師傅站
在地上用1200N的推力沿斜面把包裝箱勻速推上車。求：
（1）該斜面的機械效率是多少?
（2）包裝箱在斜面上運動時所受摩擦力多大?
〖類型三〗杠桿問題機械效率的計算
1.
不考慮杠桿本身的重力時：FL1=FL2
考慮杠桿本身的重力時：W額外=W總－W有用
2.
動力下降的距離s與物體上升的高度h的關系：s=nh
動力下降的速度v與物體上升的速度v物的關系：v=nv物
其中：n=L1/L2（L1為動力臂，L2為阻力臂）
〖例題〗用一個杠桿來提升重物，已知動力臂是阻力臂的3倍，物重為600牛，手向下壓
杠桿的動力是210牛，物體被提升了20cm，求：
（1）手壓杠桿下降的高度；
（2）杠桿的機械效率；
（3）人做了多少額外功？
〖類型四〗機器問題機械效率的計算
應用機器將物體提高的目的是克服重力做功，則W有用=G物h
項
目
數值
整機質量（kg）
5000
標準斗容（m3）
0.5
A最大挖掘深度（m）
3
B最大卸料高度（m）
5
電動機的動力，則W總=Pt
電動機所做的額外功為W額外=W總－W有用
〖例題〗某型號挖掘機的實物圖和作業范圍圖以及部分相
關數據表，如圖所示。挖掘機在4s內將裝滿鏟斗
的密度為1.6×l03kg／m3的泥土，從最大挖掘深
度處送到位于最大卸料高度的裝載車上。
取g=10N／kg，求：
（1）鏟斗內泥土的質量。
（2）移送泥土的過程中，挖掘機對泥土所
做的功。
（3）移送泥土的過程中，發動機的總功率
是40kW，此過程挖掘機的機械效率。
第四課時
〖例1〗用定滑輪、動滑輪和滑輪組分別來提升同一重物，若不計摩擦和繩的重力，則三種情
況下的機械效率（
）
A．定滑輪最高
B．動滑輪最高
C．滑輪組最高
D．三者一樣
〖例2〗一個滑輪組經改進后提高了機械效率，用它把同一物體勻速提升同樣的高度，改進后
與改進前比較（
）
A．做得有用功減少了
B．總功不變，有用功增加了
C．總功不變，額外功減少了
D．有用功不變，總功減少了
〖例3〗某建筑工地要將同一個箱子從地面搬上二樓，如果分別采用如圖所示的兩種方式搬運，
F1和F2做功的情況，以下判斷正確的是（　　）
A．兩種方式機械效率一定相等
B．兩種方式功率一定相等
C．兩種方式所做的總功一定相等
D．兩種方式所做的有用功一定相等
〖例4〗甲升降機比乙升降機的機械效率高，它們分別把質量
相同的物體勻速升高相同的高度，兩者相比，甲升降機（
）
A．做的總功較少
B．做的總功較多
C．提升重物做的有用功較少
D．提升重物做的有用功較多
〖例5〗如圖所示，拉力F=80N，物體重力G=120N，不計摩擦和繩重。若將物
體勻速提高1m，以下說法中錯誤的是（
）
A．拉力做的有用功為80J
B．動滑輪的重力為40N
C．拉力做的總功為160J
D．該滑輪組的機械效率為75%
〖例6〗用四個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，用它們提起相同的貨物，不計繩子與滑輪的摩擦，則（
）
A．甲滑輪組較省力　　
B．乙滑輪組較省力
C．甲滑輪組機械效率較高　　D．乙滑輪組機械效率較高
〖例7〗為了粉刷教室，需要將涂料運到五樓。工人師傅可以采用的方法有：
①用人直接搬運上去；②用定滑輪提上去；③用動滑輪提上去。在這幾種方法中（
）
A．最省力的是②
B．最省力的是③
C．做有用功最多的是①
D．機械效率最高的是③
〖例8〗
如圖所示，建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動滑輪重為20N，
不計滑輪與軸之間的摩擦及繩重。若工人在5s內將繩子勻速向上拉6m，
則泥桶上升_____m，手拉繩子的力為______N，拉力的功率為______W，
滑輪組的機械效率為________。
〖例9〗如圖所示，用豎直向上的力勻速拉動較長的杠桿，使重為18N的物體
緩慢升高0.1m，拉力大小F=8N，拉力移動的距離為0.25m．拉力所
做的功為
J，有用功為
J，杠桿的機械效率為
%。
〖例10〗如圖所示，是一種小型千斤頂的示意圖，當手往下壓動搖臂時，
能把重物抬高一段較小的距離。工人在2s時間里，用100N的力，
豎直向下壓動搖臂50cm，把重1000N的重物勻速抬高4cm，則
重物上升的速度是
m/s，所做的有用功是
J，千
斤頂的機械效率是
。
〖例11〗一物體質量為18kg，其所受重力為
N。如圖所示，小明用定滑
輪將該重180N的物體在4s內勻速提高2m．所用拉力為200N．此過
程中，小明做的有用功是
J，定滑輪的機械效率是
，
拉力的功率是
W。(取g＝10N/kg)
〖例12〗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
N，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
%。
請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：
。
（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/%
1
A點
1.5
0.10
0.7
0.30
71.4
2
B點
2.0
0.15
1.2
0.30
83.3
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：
；請簡要說明兩條理由：
①
；
②
。
〖例13〗江南科技館有一種神奇的裝置，如圖所示，借助該裝置，小明僅用150N的拉力就提
起了重量為600N的摩托車。問：此過程中該裝置的機械效率為多少？
〖例14〗如圖所示，工人師傅用一個定滑輪和動滑輪組成滑輪組，把重為500N的箱子勻速提
升5m，動滑輪的質量為8kg，不計繩重和摩擦，取g=10N/kg。
（1）在圖中用筆畫線代替細繩組裝滑輪組。
（2）在向上提升箱子的過程中，人對繩子的拉力為多大?
（3）在向上提升箱子的過程中，滑輪組的機械效率為多少?
1．有用功W有用：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
用滑輪組提升重物時：W有用＝
2．額外功W額外：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3．總功W總：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
用滑輪組提升重物時：W總＝
4．總功、有用功、額外功之間的關系：
1．
叫做機械效率。
2．公式：
3．因為
W有用
W總，所以?
1
4．某機械的機械效率為60%，表示
（1）．人直接提著砂桶上樓，需要做的有用功
是
J，額外功是
J，總功
是
J機械效率是
。
（2）．用動滑輪把砂桶提上樓，需要做的有用功是
J，額外功是
J，總功是
J，機械效率是
。
（3）．若將砂桶改用口袋，需要做的有用功是
J，額外功是
J，總功是
J，機械效率是
。
1．提高滑輪組機械效率的方法：
（1）
提升物體的重力；
（2）
動滑輪自身的重力；
（3）
繩重及繩與滑輪之間的摩擦。
2．滑輪組的機械效率與提升的速度
，與提升的高度
，與滑輪組繞繩方式
。
第
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頁
共
3
頁

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