資源簡介

一、機械效率
1、有用功
定義：使用機械做功時，對人們有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人們不用機械而直接用手時必須做的功，也等于在理想情況下（即不考慮摩擦和機械本身的重力）人們所做的功，或者是機械對物體做的功。
2、額外功
使用機械時，對人們沒有用但又不得不做的功叫額外功，用W額表示。額外功的來源主要有：①提升物體時，克服機械自重、容器重、繩重等所做的功；②克服機械的摩擦所做的功。
3、總功
人們在使用機械做功的過程中實際所做的功叫總功，用W總表示。它等于有用功和額外功的總和，即W總＝W有用＋W額，或人對機械的動力為F，則W總＝Fs。
4、機械效率
（1）定義：有用功與總功的比值叫做機械效率。
（2）公式：η＝W有用/W總×100%
（3）由于總是存在額外功，使得W有用＜W總，所以η一般是小于1；影響機械效率的主要因素有摩擦和機械自重等。
二、機械效率計算
1、杠桿
①W有用=Gh
②W總=F·S
③
影響其效率大小的因素：①杠桿自重、物重、懸掛位置
②杠桿與支點之間的摩擦
滑輪組
【豎直方向】
①W有用=G物·h
②W總=F·S=F·nh=（G物＋G動）·h
（不計繩重和摩擦時）
（n為連接動滑輪繩子段數）
③
影響其效率大小的因素：①物重
②摩擦及動滑輪重力
【水平方向】
①W有用=fS物
②W總=F·SF=F·nS物
（n為連接動滑輪繩子段數）
③
影響其效率大小的因素：繩子與滑輪的摩擦
3、斜面
①W有用=Gh
②W總=F·S
③
影響其效率大小的因素：①斜面之間的粗糙程度②斜面的傾斜程度
例1．斜面上有一個重為100
N的箱子A，通過定滑輪與重60
N的重物B相連，在3
s內物體A沿斜面勻速向上滑動了1.5
m，此重物B落地，箱子A又經過0.2
s向前滑動了20
cm停下來。若斜面長5米，高2米，則箱子與斜面間的滑動摩擦力是
牛；在箱子滑動過程中重物B共對箱子做了
焦的功；重物B對箱子A做功的功率是
瓦。(忽略繩重及滑輪的摩擦力)
例2.如圖，質量為60kg的工人用滑輪組提升重物，每個滑輪的重力均為50N。
（1）
若人用200牛的力使用該滑輪組花2秒鐘讓重力為250N的物體勻速上升2m，在此過程中，人做功的功率為多少？機械效率為多少？
（2）提升重物過程中若不計繩子重和滑輪軸摩擦，求人用堅韌的繩子最多能拉起多重的物體。
例3、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
/％
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?請簡要說明兩條理由．①
；②
。
例4、
如圖是探究斜面的機械效率跟什么因素有關的實驗裝置。
（1）實驗器材有木塊、鐵塊、墊塊、各處粗糙程度相同的長木板、彈簧測力計各一個，砝碼若干，為了完成實驗，還需要的測量工具是　
。
（2）實驗時某同學在木塊或鐵塊上放置不同的砝碼，改變物塊的重力，用彈簧測力計拉著物塊沿斜面做勻速直線運動．實驗的部分數據如下表：
實驗次數
接觸面粗糙程度
物塊重G/N
物塊上升的高度h/m
沿斜面的拉力F/N
物塊移動的距離L/m
機械效率
1
較粗糙（木塊﹣木板）
2.0
0.25
1.2
0.80
52%
2
同上
2.0
0.35
1.4
0.80
63%
3
同上
5.0
0.35
3.5
0.80
63%
4
較光滑（鐵塊﹣木板）
5.0
0.35
3.1
0.80
①
該同學運用控制變量法探究的是斜面的機械效率與斜面傾斜程度、物重和
的關系。
②
在第四次實驗中，斜面的機械效率為　
　　　(精確到1％)。
③
斜面高度為h，長度為L，用一個平行于斜面的力把重為G的物體勻速拉到斜面頂端。拉力所做的功為W，則斜面和物體間的摩擦力為
　　
例5、.如圖甲所示是工人利用滑輪組從豎直深井中提取泥土的情形，所用動滑輪和筐受到的總重力為20N。某次操作中，將重400N的泥土以0.4m/s的速度勻速提起，在此過程中工人的拉力F所做的功隨時間變化的圖象如圖乙所示。細繩的質量忽略不計，那么，利用該裝置提升泥土的機械效率為
；在提起泥土上升3m的過程中，拉力F克服摩擦力做的功為
；你認為可以增加該裝置機械效率的方法是
（寫出一種即可）
例6、如圖所示，某礦產工人用200Ｎ的水平拉力，抓緊繩子的一端，沿水平地面勻速向右運動，在10s內將礦井里質量為32Ｋg的物體提升4m。（g取10Ｎ/Kg）
求：（1）人拉繩子的速度；
（2）滑輪組對物體做功的功率；　
（3）滑輪組的機械效率；
　　　
1、小王使用如圖所示的滑輪組提升重物，用300N的拉力在10s內將540N的重物勻速提升了1m，在這個過程中（　　）
A．有用功為540J
B．拉力的功率為90W
C．滑輪組的機械效率為60%
D．繩子自由端移動的距離為3m
2、用如圖所示的滑輪組，將重為10N的物體以0.1m/s的速度勻速提升，拉力F＝6N，不計繩重及摩擦，下列說法正確的是（　　）
A．動滑輪重力為8N
B．拉力的功率為1.8W
C．滑輪組的機械效率為83.3%
D．物重不變，增加動滑輪重力，可以提高機械效率
3、如圖所示的甲、乙兩滑輪組，在相同的時間內用大小相同的力F1、F2分別把同一重物提升到相同的高度，則下列說法不正確的是（　　）
A．力F1做功的功率大
B．甲滑輪組的額外功較大
C．乙滑輪組的機械效率高
D．甲、乙兩個滑輪組的總功相同
4、如圖，兩個滑輪組由每個質量相同的滑輪組成。用它們分別將重物G1、G2提高一定高度（不計繩子重力和摩擦力）（　　）
A．用同一個滑輪組提起不同的重物，機械效率不變
B．若G1＝G2，甲的機械效率大于乙的機械效率
C．若G1＝G2，且繩子移動的距離也相同，拉力做的總功相同
D．若G1＞G2，但物體上升的高度相同，甲的拉力做的額外功＝乙的額外功
5、沿斜面上將一個質量為0.5kg的物體勻速拉到高處，如圖所示，沿斜面向上的拉力為2N，斜面長4m、高1m（g取10N/kg）。下列說法正確的是（　　）
A．物體受到的摩擦力大小為2N
B．物體只受重力、拉力和摩擦力三個力的作用
C．做的有用功是0.5J
D．此斜面的機械效率為62.5%
6、小明體重650N，利用如圖所示的滑輪組在10s內使物體A勻速上升4m．已知物體A重為750N，作用在繩端的拉力大小為500N，在此過程中，小明做的有用功為　
　J，小明拉力的功率為　
　W，此滑輪組的機械效率為　
　%。
7、某同學用如圖所示滑輪組將重為300N的物體以0.2m/s的速度勻速向上拉動，拉力為120N（不計繩重及摩擦），則動滑輪重　
　N，10s內人拉繩子做的功是　
　J，該滑輪組的機械效率是　
　。
8、如圖所示，甲、乙是兩個完全相同的滑輪，其重力均為20N，分別用圖中的兩種方式將重80N的物體以相同的速度勻速提升了10m．不計繩重與摩擦，則繩端的拉力F1：F2＝　
　；自由端移動距離s1：s2＝　
　；機械效率η1：η2＝　
　。
9、如圖所示，將同一重物用甲、乙兩種機械舉高，甲的機械效率為η甲，乙機械效率為η乙，且η甲∶η乙=7∶5，則分別使用這兩種機械時的拉力之比F1∶F2=
。若甲、丙兩滑輪完全相同，提升的重物也相同，則F1
F3
，若丙的機械效率為η丙，則η甲
η丙。（選填“大于”、“等于”或“小于”）
10、如圖所示，斜面長5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集裝箱勻速推到車上，工人做的有用功是　
　，額外功是多少　
　J，推力對集裝箱做的功是　
　，斜面的機械效率是　
　。
11、小明用如圖所示的裝置探究杠桿的機械效率，每個鉤碼的質量為m，O為支點。
（1）他將2只鉤碼懸掛在B點，在A點豎直向上　
　拉動彈簧測力計，拉力為F1，測得A、B兩點上升的高度分別為h1、h2，則此次杠桿的機械效率為η＝　
　。（用用已知或測量物理量的符號表示）
（2）他將2只鉤碼懸掛在C點，在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使C點上升高度為h2，則彈簧測力計的示數將　
　（大于/等于/小于）F1，此次彈簧測力計做的功將　
　（大于/等于/小于）第一次做的功，杠桿的機械效率將　
　（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
（3）他將3只鉤碼懸掛在C點，在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使C點上升高度仍為h2，則第
3次杠桿的機械效率與前兩次相比　
　（最大/最小/三次相等）。
（4）本實驗中，影響杠桿機械效率的主要因素是：　
　。
12、用如圖所示的滑輪組將一個重為480N的物體勻速提升2m，作用在繩子自由端的拉力為200N。
（1）此時滑輪組的機械效率為多少？
（2）若被提升物重增大到600N時，則加在繩端的拉力為多少？（不計繩重和摩擦）
13、如圖所示，已知斜面傾角為30°，斜面長為2m．某人用繩子沿斜面將重為500N的木箱由斜面底端勻速拉到頂端。拉力大小為300N，繩重不計。求：
（1）人對木箱做的有用功；
（2）斜面的機械效率；
（3）斜面對物體的摩擦力。
1、如圖所示，工人用滑輪組吊起質量為120kg的箱子，繩自由端施加的拉力為800N．箱子被勻速豎直提升了2m。不計繩重和摩擦，則工人做功和滑輪組的機械效率分別是（　　）
A．2400J
66.7%
B．3200J
75%
C．3200J
50%
D．1600J
66.7%
2、用如圖所示的滑輪組在10s內將300N的重物勻速提升3m，已知動滑輪重30N，不計摩擦，則（　　）
A．利用滑輪組所做的有用功是450J
B．繩子自由端移動的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑輪組的機械效率是80%
3、用如圖所示的滑輪組拉動水平地面上重1000N的物體A，使物體A在4s內勻速前進了4m，物體A受到地面的摩擦力f＝300N，所用拉力F＝120N，忽略繩重、滑輪重及繩與滑輪間的摩擦。下列說法中正確的是（　　）
A．繩子自由端在4s內移動了8m
B．物體A重力做功的功率為1000W
C．物體A克服摩擦力做的功為480J
D．滑輪組的機械效率約為83.3%
4、如圖所示，用下列裝置提升同一重物，若每個滑輪重相同，不計摩擦，則機械效率最高的裝置是（　　）
A．
B．
C．
D．
5、同一滑輪用如圖甲、乙兩種方式勻速提升重為100N的物體，已知滑輪重20N、繩重和滑輪的摩擦力不計。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
6、如圖所示，有一斜面長為L，高為h，現用力F沿斜面把物重為G的物體從底端勻速拉到頂端。已知物體受到斜面的摩擦力為f，則下列關于斜面機械效率η的表達式正確的是（　　）
A．η100%
B．η100%
C．η100%
D．η100%
7、用如圖所示的滑輪組提升物體，已知物重為200N，拉力為120N，物體被提升了2m，所用時間為2s，那么用此滑輪組做的額外功是　
　J，滑輪組的機械效率是　
　，拉力的功率是　
　W。
8、如圖所示，用F＝50N的力通過滑輪組水平拉重力為80N的物體，使其向左勻速運動，在這過程中拉力F做功為40J，已知物體受到的水平地面的摩擦力為60N，則物體運動的距離為　
　m，該滑輪組的機械效率為　
　。（忽略繩子和動滑輪的重力）
9、如圖所示，小王用兩個相同的滑輪組（摩擦不計），分別將重力不同的兩個物體勻速提高到相同高度，其中G1＞G2，則所用的拉力F1　
　F2，其機械效率η1　
　η2．（填“＞”、“＜”或“＝”）。
10、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　
　%。
11、如圖所示，沿斜面向上拉一個重為4.5N的物體到斜面頂端，斜面長1.2m，高0.3m，拉力做功為2.16J，則這個斜面的機械效率是　
　%，物體受到的摩擦力是　
　N。
12、如圖所示，用滑輪組勻速提起1200N的重物，拉力做功的功率為1000W，繩子自由端上升的速度為2m/s．（不計繩重和摩擦）
（1）作用在繩子自由端的拉力為多大？
（2）滑輪組的機械效率為多大？
（3）若用此滑輪組勻速提起2400N的重物，作用在繩子自由端的拉力為多少？
13、如圖，工人師傅用一個定滑輪和一個動滑輪組成滑輪組，50s內把重400N的箱子勻速提起5m，動滑輪重80N，繩重摩擦不計，求：
（1）在圖上畫出繞繩方式；
（2）人對繩子的拉力為多大？拉力的功率是多大？
（3）該滑輪組的機械效率為多少？
參考答案
例1．20N
；
90J；
30W
例2.（1）400w
62.5%
（2）1150
例3、(1)0.5
66.7由于使用杠桿時需要克服杠桿自重(克服摩擦力)等做功
(2)不能兩次實驗時鉤碼沒掛在同一位置僅根據一次對比實驗所得結論是不可靠的
例4、（1）刻度尺；
（2）①接觸面粗糙程度
②71%
③B
例5、.88.9%
90
J
減小繩與滑輪之間的摩擦、減小機械自重等
例6、（1）0.8m/s
（2)128W
（3）80%
1、A
2、C
3、D
4、C
5、D
6、3000；400；75。
7、60；720；83.3%。
8、8：5；1：2；5：4。
9、5∶7
；
大于
；
等于
10、1600J；400；2000J；80%。
11、（1）勻速；；（2）大于；小于；變大；（3）最大；（4）杠桿的自重。
12、（1）此時滑輪組的機械效率為80%；
（2）若被提升物重增大到600N時，則加在繩端的拉力為240N。
13、（1）人對木箱做的有用功為500J；
（2）斜面的機械效率為83.3%；
（3）斜面對物體的摩擦力為50N。
B
2、C
3、D
4、A
5、C
6、D
7、80；83.3%；240。
8、0.4；60%。
9、＞；＞。
10、2；1.8；90。
11、62.5%；0.675。
12、（1）作用在繩子自由端的拉力為500N；
（2）滑輪組的機械效率為80%；
（3）若用此滑輪組勻速提起2400N的重物，作用在繩子自由端的拉力為900N。
13、（1）略；
（2）人對繩子的拉力為240N，拉力的功率是48W；
（3）該滑輪組的機械效率為83.3%。
2020浙教版科學九年級上冊“沖刺重高”講義（十五
）
機械效率

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