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人教版（2024）八年级下册12.3 机械效率练习题
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这是一份人教版（2024）八年级下册12.3 机械效率练习题，共36页。试卷主要包含了有用功和额外功，机械效率，测量滑轮组的机械效率等内容，欢迎下载使用。
知识点一、有用功和额外功：
1.实验探究：使用动滑轮是否省功
甲 乙
操作及现象:
(1)如图甲所示用弹测力计将钩码缓慢提升20cm，弹簧测力计示数为2.0N。
(2)如图乙所示用弹簧测力计并借助动滑轮将同样的钩码缓慢提升20cm，弹簧测力计示数为1.2 N。
实验分析:
图甲中拉力做功 0.4J，图乙中拉力做功0.48 J。
实验结论:
实验结果表明，尽管使用动滑轮会省力，但使用动滑轮不能省功。且由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，使用动滑轮会多做功。
2.有用功、额外功、总功
(1)有用功:在上面的实验中,无论是否使用滑轮,钩码都被提升了，这部分功是必须要做的，叫作有用功，用W有表示。
(2)额外功:若用滑轮组提升钩码,我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功,这部分功叫作额外功,用W额表示。
(3)总功:有用功与额外功之和叫作总功,用W总表示。公式:W总＝W有＋W额 ，W总＞W有。
3.功的原理
大量的实验和理论研究表明:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不能省功，这个结论叫功的原理。
基础自测：
1．_________________________叫有用功，用表示。即为达到工作目的做功。如：从井中提水，对水做的功就是有用功（工作目的提水）。
2．____________________________，叫额外功，用表示。额外功只能减小，不可避免。
3．图所示，用不同的方法把同一个重物搬运到同样高度的车厢内。从做功的角度分析，两种方法_____一定相同，_____可能不同。
4．小明把一桶水从一楼提到三楼，有用功是 _______，额外功是_______ ．有用功500J，总功600J，则额外功是______ J．
5．小聪用桶从井里打水，小明从井里捞桶带上部分水，下列说法正确的是
A．二人对桶做的功都是额外功 B．二人对水做的共都是有用功
C．小聪对桶做的功是有用功 D．小明对桶做的功是有用功
知识点二、机械效率
1.定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率，用η表示。
2.公式：
3.理解：
（1）机械效率由有用功和总功决定，它表示的是有用功占总功的比例的大小，不能反映有用功或总功的多少。
（2）机械效率总是小于1,这是因为使用任何机械都不可避免地要做额外功,所以有用功总是小于总功，机械效率通常用百分数表示。
(3)机械效率不是固定不变的,机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。
(4)机械效率的高低与是否省力做功多少物体提升的高度等无关。
(5)机械效率是表征机械性能的重要指标，机械效率越高,机械的性能越好。
3.三种简单机械的机械效率
基础自测
6．下列关于功、功率和机械效率的说法，不正确的是（ ）
A．做相同的功，时间少，做功快B．相同时间，功率大的做功多
C．机械的功率大，机械效率一定高D．机械效率不能达到100%
7．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（ ）
A．功率大的机械，机械效率一定高
B．在相同的时间内做的功越多，功率越大
C．功率大的机器比功率小的机器做功多
D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大
8．用图的装置匀速吊起一个重为2N的物体，下列有关说法正确的是（ ）
A．图中滑轮的作用是改变用力的方向B．拉力F的大小一定为1N
C．该装置的机械效率可达到100%D．增大提升的物重，机械效率会增大
9．如图所示，小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度，若两个滑轮组的动滑轮重分别为G动1和G动2，机械效率分别为η1、η2，不计绳重和摩擦。则（ ）
A．G动1＜G动2，η1＜η2B．G动1＜G动2，η1＞η2
C．G动1＞G动2，η1＜η2D．G动1＝G动2，η1＝η2
10．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子受的拉力F1和F2大小相等B．滑轮组的机械效率相同
C．拉力对滑轮组所做的功不相等D．拉力对滑轮组所做的功的功率不相等
11．______和______的比值称为机械效率。使用机械时，由于存在额外功，因此所做的有用功必______总功，因此，机械效率必______。（填：“小于”、“大于”或“等于”）
12．如图所示，用力F1直接将物体B匀速提升高度h，F1做功40J。若借助斜面用力F2沿斜面方向把同一物体B匀速推至相同高度，B沿斜面通过距离，若斜面的机械效率是40%，则F2做功为______J，=______；若，则B与斜面间的摩擦力为______N。
13．如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
14．用动力臂是阻力臂 3倍的杠杆将 600N的货物抬高 30cm，手向下压杠杆的力是250N， 手下降的高度是______cm，人做的总功______，有用功是______J，这根杠杆的机械效率是______。
15．如图所示，工人沿斜面用30N的推力把一箱重为60N的货物从斜面底端缓慢匀速推进车厢，斜面高1.2m，机械效率为60%，则此斜面的长度为______m。
16．甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，与乙吊车相比，甲吊车做的有用功___________，总功___________。（填“较多”、“较少”或“相同”）
知识点三、测量滑轮组的机械效率
1.实验：测量滑轮组的机械效率
【实验原理】
【设计实验】
使用滑轮组在竖直方向上匀速提起重力不同的物体，将每次所测得的数据填入实验记录表中,计算并比较每次实验的机械效率。
【实验步骤】
(1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G
(2)按照图甲所示安装滑轮组，并分别记下钩码和绳端的位置。
(3)在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高(如图乙所示),读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。
(4)应用公式，，分别算出有用功、总功和机械效率。
(5)改变钩码的数量,重复前四步的实验过程，再做2次实验。
(6)换用如图丙所示的装置,重复前四步的实验过程。
【实验记录】
【实验分析】
(1)用同一实验装置提升不同数量的钩码时,数据记录如1.23次实验，分析数据可知:钩码的重力增加时，有用功增加，总功也增加，额外功不变，机械效率升高。
(2)用不同的实验装置提升相同数量的钩码时，数据记录如2.4次实验，分析数据可知:当动滑轮的个数增加时，有用功不变，总功增大，机械效率降低。
【实验结论】
(1)用同一滑轮组提升不同的重物时,物体重力越大，机械效率越高。
(2)用不同的滑轮组提升同一重物时,升高相同的高度,动滑轮个数越多，滑轮组的机械效率越低。
(3)影响滑轮组机械效率的因素:被提升物体的重力、动滑轮的重力、绳子的绕法以及绳子与滑轮间的摩擦等。
2.提高机械效率的方法
(1)在机械能承受的范围内,尽量增大物品运送量，充分发挥机械的作用。
(2)改进机械结构,使其更合理、更轻巧。这是生活中的主要方法。
(3)按照技术规程操作，定时保养,及时润滑,使机械始终处于良好的运转状态。
基础自测
17．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：
（1）根据表格中的数据，在图甲种画出滑轮组的绕绳方法_______________．
（2）实验中，沿________方向_________拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应______________（选填“保持静止”或“匀速上升”）．
（3）第三次试验时，测力计示数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为______________N，滑轮组的机械效率为______________%．
（4）根据表格中的数据分析可知：
①随着物重的增大，额外功_____________（选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是_____________
②要提高同一滑轮组机械效率，可以采取__________________________的措施．
18．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）本实验原理是______；需要测量工具有______和______；
（2）实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（3）通过表中数据可分析出第2次实验是用______（选填“甲”或“乙”）图所示装置的实验；
（4）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率______（选填“越高”、“不变”或“越低”）；
（5）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次实验的机械效率为=______。额外功为______ J；
（7）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮轮轮组______。
19．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如表。
分析表中数据，回答以下问题：
（1）表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是______，改为______；
（2）第2次实验中滑轮组的机械效率是______；
（3）滑轮组的机械效率与______无关；
（4）小红在小明实验的基础上多使用了一个滑轮也做了实验，如图乙所示，
①小红多使用一个滑轮，目的是______；
②小明和小红使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率______（选填“相同”或“不相同”），理由是_______。
考点突破
考点1.对有用功、额外功和总功的理解
方法：正确认识有用功、额外功和总功
(1)有用功是人们为了达到目的,无论采用哪种方法都必须做的功。一般情况下,做功有两个目的:一是竖直提升重物,二是水平移动物体。
①竖直匀速提升重物：，G、h分别为被提升物体的重力和上升的高度；
② 水平匀速移动重物， ，Ff、s分别为被移动物体与接触面的摩擦力和移动的距离。
(2)为了完成有用功,在使用机械时,还要克服机械自重(如动滑轮的重力)、摩擦力等因素做功，这些功是额外功,额外功是人们不想要的,但又不得不做的功。
(3)总功等于作用在机械上的力和移动的距离的乘积，即 W=Fs。
例1.（2022·四川德阳·统考中考真题）如图所示，有一斜面长L=4m，高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为___________J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为___________N。
例2.（2023·全国·九年级校联考专题练习）如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（ ）
A．该装置能够省力
B．提水时克服摩擦做的功是额外功
C．该装置能够省功
D．提水时克服水的重力做的功是有用功
考点2.对机械效率的考查
方法：
（1）正确理解滑轮组的机械效率
①条件：不计绳重及轴摩擦
②由机械效率公式可知：
a.当额外功一定时，机械做的有用功越多，机械效率越高；
b.当有用功一定时，机械做的额外功越少，机械效率越高；
③机械效率，由此可知：
a.匀速提升重物时，机械效率与物体被提升的高度无关；
b.匀速提升重物时，同一滑轮组的机械效率随物体重力的增大而升高。
（2）计算机械效率时巧抓突破口
计算滑轮组的机械效率时，需紧扣四个物理量“F”“s”“G”“h”,而它们又被连接动滑轮的绳子的段数n联系起来，其关系是、。因此在解题时明确这四个物理量及n的数值是解决本类问题的突破口，再结合相应公式解答。
例3.（2022·辽宁丹东·统考中考真题）如图所示，用滑轮组将重为的物体匀速提升，所用时间为，绳末端施加竖直向上的拉力为，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．此过程总功为600JB．动滑轮的重力为80N
C．拉力的功率为24WD．该滑轮组机械效率约为70%
例4.（2022·辽宁·统考中考真题）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为50%B．动滑轮重为100N
C．绳子自由端拉力的功率为20WD．增大物重机械效率不变
例5.（2022·甘肃兰州·统考中考真题）如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．利用此装置既可以省力，也可以省功B．物体受到的摩擦力为50N
C．对物体所做的有用功为500JD．该斜面的机械效率为
考点3.实验探究：测量滑轮组的机械效率
方法：图解测量滑轮组的机械效率
例6.（2022·江苏南通·统考中考真题）用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
（1）每次实验绳端移动距离为______cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为______N，第2次实验滑轮组的机械效率为______%。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越______；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将______；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
例7.（2022·贵州铜仁·统考中考真题）课后延时服务社团活动中，“勇创”兴趣小组计划探究“影响滑轮组机械效率的因素”的实践活动，提出如下科学猜想；
猜想一：滑轮组机械效率可能与被提升物体的重力大小有关
猜想二：滑轮组机械效率可能与被提升物体的高度有关
现有实验器材支架、细绳、轻质滑轮2个、弹簧测力计（量程合适）、规格2N的钩码多个，实验装置如图所示；请你协助“勇创”兴趣小组完成实验；
（1）除上述实验器材，完成该实验还需要的测量工具是______；
（2）实验数据记录如下表：
①根据表格中的数据，第二次实验时滑轮组的机械效率为______；
②分析实验数据可得出结论同一滑轮组，物体提升相同高度，______，机械效率越高；
③若要验证猜想二，你的关键操作是______。序号
钩码的重力G/N
提升高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
绳端移动距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
1.5
0.4
0.6
0.7
1.2
0.84
71%
2
3.0
0.4
1.2
1.2
1.2
1.44
83%
3
4.5
0.4
1.8
1.7
1.2
2.04
88%
4
3.0
0.4
1.2
0.9
2.0
1.8
67%
物理量
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升的高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动的距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率
74%
57%
实验次数
物重G/N
物体上升的高度h/cm
弹簧测力计的实数F/N
弹簧测力计移动的距离/cm
1
6
3
2.5
9
2
6
5
2.5
15
3
6
8
2.5
26
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0
3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8
次数
物体重力（N）
物体上升的高度（cm）
弹簧测力计的示数（N）
绳子自由端移动的距离（cm）
机械效率
1
2
10
1.0
30
66.75
2
4
10
1.7
30
3
6
10
2.4
30
83.3%
第3节 机械效率
双基过关
知识点一、有用功和额外功：
1.实验探究：使用动滑轮是否省功
甲 乙
操作及现象:
(1)如图甲所示用弹测力计将钩码缓慢提升20cm，弹簧测力计示数为2.0N。
(2)如图乙所示用弹簧测力计并借助动滑轮将同样的钩码缓慢提升20cm，弹簧测力计示数为1.2 N。
实验分析:
图甲中拉力做功 0.4J，图乙中拉力做功0.48 J。
实验结论:
实验结果表明，尽管使用动滑轮会省力，但使用动滑轮不能省功。且由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，使用动滑轮会多做功。
2.有用功、额外功、总功
(1)有用功:在上面的实验中,无论是否使用滑轮,钩码都被提升了，这部分功是必须要做的，叫作有用功，用W有表示。
(2)额外功:若用滑轮组提升钩码,我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功,这部分功叫作额外功,用W额表示。
(3)总功:有用功与额外功之和叫作总功,用W总表示。公式:W总＝W有＋W额 ，W总＞W有。
3.功的原理
大量的实验和理论研究表明:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不能省功，这个结论叫功的原理。
基础自测：
1．_________________________叫有用功，用表示。即为达到工作目的做功。如：从井中提水，对水做的功就是有用功（工作目的提水）。
【答案】使用机械时必须要做的功
【解析】使用机械时必须要做的功叫做有用功。
2．____________________________，叫额外功，用表示。额外功只能减小，不可避免。
【答案】不得不做的功
【解析】使用简单机械时，不得不做的功叫做额外功。
3．图所示，用不同的方法把同一个重物搬运到同样高度的车厢内。从做功的角度分析，两种方法_____一定相同，_____可能不同。
【答案】有用功 总功
【解析】[1][2]两种方法中，物体重力G相同、被提高的高度h也相同，由W=Gh可知，两种方法有用功一定相同，而两种方法中，人对物体的作用力大小无法确定，所以所做的总功无法确定，所以总功可能不同。
4．小明把一桶水从一楼提到三楼，有用功是 _______，额外功是_______ ．有用功500J，总功600J，则额外功是______ J．
【答案】 对水做的功 对桶做的功 100
【解析】①小明的目的是提水，根据有用功的定义可知，对水做的功是有用功；提水的同时，需要提桶，所以对桶做的功是额外功；
②额外功是总功与有用功之差，为600J−500J=100J.
故答案为对水做的功；对桶做的功；100.
5．小聪用桶从井里打水，小明从井里捞桶带上部分水，下列说法正确的是
A．二人对桶做的功都是额外功 B．二人对水做的共都是有用功
C．小聪对桶做的功是有用功 D．小明对桶做的功是有用功
【答案】D
【分析】从两次做功的目的来分析有用功和额外功；有用功的定义是完成一件事情而不得不做的功，简单理解，有用功是与你的目的直接相关的；其他无实用价值而又不得不做的功，叫额外功．
【解析】小聪用水桶打水时，目的是打水，所以对水做的功为有用功，但必须把水桶提上来，所以对桶做的功是额外功；小明捞水桶时，为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功，但水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功；综上可知，ABC不正确，D正确．故选D.
知识点二、机械效率
1.定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率，用η表示。
2.公式：
3.理解：
（1）机械效率由有用功和总功决定，它表示的是有用功占总功的比例的大小，不能反映有用功或总功的多少。
（2）机械效率总是小于1,这是因为使用任何机械都不可避免地要做额外功,所以有用功总是小于总功，机械效率通常用百分数表示。
(3)机械效率不是固定不变的,机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。
(4)机械效率的高低与是否省力做功多少物体提升的高度等无关。
(5)机械效率是表征机械性能的重要指标，机械效率越高,机械的性能越好。
3.三种简单机械的机械效率
基础自测
6．下列关于功、功率和机械效率的说法，不正确的是（ ）
A．做相同的功，时间少，做功快B．相同时间，功率大的做功多
C．机械的功率大，机械效率一定高D．机械效率不能达到100%
【答案】C
【解析】A．功率是做功多少与所用时间的比值。由公式知，做相同的功，用时少的功率大，做功快，故A正确，不符合题意；
B．功率反映做功的快慢，由公式知，相同时间，功率大的机械做功多，故B正确，不符合题意；
C．机械效率是有用功与总功的比值，与功率大小做功快慢没有关系，故C不正确，符合题意；
D．无论怎样优化机械设计，使用任何机械都不可避免要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%，故D正确，不符合题意。
故选C。
7．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（ ）
A．功率大的机械，机械效率一定高
B．在相同的时间内做的功越多，功率越大
C．功率大的机器比功率小的机器做功多
D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大
【答案】B
【解析】A．功率越大，表示机械做功越快，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故A错误；
B．根据功率的定义，在相同的时间内做的功越多，功率越大，故B正确；
C．由W=Pt可知，做功的多少，不仅与功率有关，还与工作时间有关，故C错误；
D．有用功越多，机械效率不一定越大，因为由可知，机械效率的大小还要看总功的大小，故D错误。
故选B。
8．用图的装置匀速吊起一个重为2N的物体，下列有关说法正确的是（ ）
A．图中滑轮的作用是改变用力的方向B．拉力F的大小一定为1N
C．该装置的机械效率可达到100%D．增大提升的物重，机械效率会增大
【答案】D
【解析】A．图中滑轮是动滑轮，不能改变力的方向，故A错误；
B．如果考虑滑轮的重力，不计绳重和摩擦，拉力的大小
故B错误；
C．使用该装置时，不仅要克服滑轮本身的重力做功，还要克服摩擦做功，要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%，所以机械效率不可能达到100%，故C错误；
D．该装置不变，额外功不变，增大提升的物重，增加有用功，有用功在总功中所占的比值增大，机械效率会增大，故D正确。
故选D。
9．如图所示，小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度，若两个滑轮组的动滑轮重分别为G动1和G动2，机械效率分别为η1、η2，不计绳重和摩擦。则（ ）
A．G动1＜G动2，η1＜η2B．G动1＜G动2，η1＞η2
C．G动1＞G动2，η1＜η2D．G动1＝G动2，η1＝η2
【答案】B
【解析】由图知，两个滑轮组承担重物绳子的段数n1＝2，n2＝3，不计绳重和摩擦，绳端拉力相等，提升同一物体，根据可知
G动1＝2F-G
G动2＝3F-G
所以
G动1＜G动2
将同一物体提升相同高度，由W有＝Gh知有用功相等；G动1＜G动2，由W额＝G动h知，第1个滑轮组克服动滑轮重力所做的额外功较小，总功较小，所以其有用功在总功中所占比例较大，即第1个滑轮组的机械效率较大，η1＞η2。
故选B。
10．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子受的拉力F1和F2大小相等B．滑轮组的机械效率相同
C．拉力对滑轮组所做的功不相等D．拉力对滑轮组所做的功的功率不相等
【答案】B
【解析】A．甲滑轮组中动滑轮上有2段绳子，则拉力
乙滑轮组中动滑轮上有3段绳子，则拉力
F1>F2，故A错误；
B．不计绳重及摩擦时，滑轮组的额外功相等，均等于克服动滑轮重力做的功，做的有用功也相等，则滑轮组的机械效率相等，故B正确；
CD．甲滑轮组中绳端移动的距离为物体移动距离的2倍，乙滑轮组中绳端移动的距离为物体移动距离的3倍，由，可知拉力做的功相等，相同时间内拉力对滑轮组所做的功的功率也相等，故CD错误。
故选B。
11．______和______的比值称为机械效率。使用机械时，由于存在额外功，因此所做的有用功必______总功，因此，机械效率必______。（填：“小于”、“大于”或“等于”）
【答案】有用功 总功 小于 小于
【解析】[1][2]在使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用但不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功；有用功与总功的比值叫机械效率。
[3][4]只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，所以机械效率总是小于1的。
12．如图所示，用力F1直接将物体B匀速提升高度h，F1做功40J。若借助斜面用力F2沿斜面方向把同一物体B匀速推至相同高度，B沿斜面通过距离，若斜面的机械效率是40%，则F2做功为______J，=______；若，则B与斜面间的摩擦力为______N。
【答案】100 30
【解析】[1]用F1的力直接将物体B匀速提升h，F1做的功为40J，即有用功： ，用斜面把物体B匀速提升相同的高度，F2做的功是总功，由可得，F2做的功为
[2]由
可得
[3] F2做的额外功为
则B与斜面间的摩擦力
13．如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】2 变大
【解析】[1]由图，提着动滑轮的有两股绳，所以有2段绳子承担物重。
[2]当增大下面所提物重时，有用功变大，额外功基本不变，有用功占总功的比例变大，故该滑轮组的机械效率将变大。
14．用动力臂是阻力臂 3倍的杠杆将 600N的货物抬高 30cm，手向下压杠杆的力是250N， 手下降的高度是______cm，人做的总功______，有用功是______J，这根杠杆的机械效率是______。
【答案】 90 225J 180 80%
【解析】[1]动力臂是阻力臂的3倍，所以动力移动的距离就是货物移动距离的3倍，货物升高30cm，则手下降的高度是90cm。
[2]手对杠杆做的总功
[3]克服货物重力所做的有用功
[4]这根杠杆的机械效率
15．如图所示，工人沿斜面用30N的推力把一箱重为60N的货物从斜面底端缓慢匀速推进车厢，斜面高1.2m，机械效率为60%，则此斜面的长度为______m。
【答案】4
【解析】工人做的有用功
W有用＝Gh＝60N×1.2m＝72J
工人做的总功为
W总＝＝＝120J
则斜面的长度为
s＝＝＝4m
16．甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，与乙吊车相比，甲吊车做的有用功___________，总功___________。（填“较多”、“较少”或“相同”）
【答案】相同 较少
【解析】[1]根据公式W有用=Gh=mgh可知甲、乙吊车做的有用功相同。
[2]两辆吊车做的有用功相同，乙的效率较低，所以乙吊车做总功较多，甲吊车做总功较少。
知识点三、测量滑轮组的机械效率
1.实验：测量滑轮组的机械效率
【实验原理】
【设计实验】
使用滑轮组在竖直方向上匀速提起重力不同的物体，将每次所测得的数据填入实验记录表中,计算并比较每次实验的机械效率。
【实验步骤】
(1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G
(2)按照图甲所示安装滑轮组，并分别记下钩码和绳端的位置。
(3)在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高(如图乙所示),读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。
(4)应用公式，，分别算出有用功、总功和机械效率。
(5)改变钩码的数量,重复前四步的实验过程，再做2次实验。
(6)换用如图丙所示的装置,重复前四步的实验过程。
【实验记录】
【实验分析】
(1)用同一实验装置提升不同数量的钩码时,数据记录如1.23次实验，分析数据可知:钩码的重力增加时，有用功增加，总功也增加，额外功不变，机械效率升高。
(2)用不同的实验装置提升相同数量的钩码时，数据记录如2.4次实验，分析数据可知:当动滑轮的个数增加时，有用功不变，总功增大，机械效率降低。
【实验结论】
(1)用同一滑轮组提升不同的重物时,物体重力越大，机械效率越高。
(2)用不同的滑轮组提升同一重物时,升高相同的高度,动滑轮个数越多，滑轮组的机械效率越低。
(3)影响滑轮组机械效率的因素:被提升物体的重力、动滑轮的重力、绳子的绕法以及绳子与滑轮间的摩擦等。
2.提高机械效率的方法
(1)在机械能承受的范围内,尽量增大物品运送量，充分发挥机械的作用。
(2)改进机械结构,使其更合理、更轻巧。这是生活中的主要方法。
(3)按照技术规程操作，定时保养,及时润滑,使机械始终处于良好的运转状态。
基础自测
17．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：
（1）根据表格中的数据，在图甲种画出滑轮组的绕绳方法_______________．
（2）实验中，沿________方向_________拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应______________（选填“保持静止”或“匀速上升”）．
（3）第三次试验时，测力计示数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为______________N，滑轮组的机械效率为______________%．
（4）根据表格中的数据分析可知：
①随着物重的增大，额外功_____________（选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是_____________
②要提高同一滑轮组机械效率，可以采取__________________________的措施．
【答案】 见解析所示 竖直 匀速 匀速上升 1.8 74.1 变大 克服摩擦做功更多 增加提起的物重或减轻动滑轮重
【解析】(1)由表格中数据知，物体上升的高度h＝10cm＝0.1m，绳端移动的距离s＝30cm＝0.3m，
根据s＝nh可得绳子的股数为：n＝sh＝＝3，根据奇动偶定原则，绳子先从动滑轮连接，如下图所示：
(2)实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升；在缓慢提升物体时，还需克服机械摩擦做功，所以为了测量滑轮组提升物体时的机械效率，需在缓慢匀速上升时读数；
(3)图中弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力F＝1.8N，第三次试验时，滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%≈74.1%;(4)滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功，随着物重的增大，动滑轮的重力不变，摩擦力越大，所以额外功变大；(5)由表中数据知，同一滑轮组，钩码重力越大，滑轮组的机械效率越高，故要提高同一滑轮组机械效率，可以采取增大提升的物重的措施．
【点睛】（1）由表格数据可知物体上升的高度和绳端移动的距离，根据s＝nh确定滑轮组绳子的有效股数，若n为偶数绳子固定端在定滑轮上，若n为奇数绳子固定端在动滑轮上；（2）只有匀速竖直拉动拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力等于测力计示数；在使用滑轮组时，滑轮组还要克服一些机械摩擦，所以要测量滑轮组的机械效率，需使物体上升进行读数；（3）根据弹簧测力计的分度值读出图乙的示数，由η＝×100%＝×100%求出滑轮组的机械效率；（4）滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功；（5）分析表中数据得出结论．
18．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）本实验原理是______；需要测量工具有______和______；
（2）实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（3）通过表中数据可分析出第2次实验是用______（选填“甲”或“乙”）图所示装置的实验；
（4）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率______（选填“越高”、“不变”或“越低”）；
（5）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次实验的机械效率为=______。额外功为______ J；
（7）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮轮轮组______。
【答案】 弹簧测力计 刻度尺 匀速 乙 越低 83.3% 0.12 提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高
【解析】（1）[1]测量机械效率的公式及测量原理
[2][3]根据知，所以要用到弹簧测力计测量G、F，用刻度尺测量h、s。
（2）[4]在测滑轮组机械效率的实验中需要沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。
（3）[5]根据可知，第2次实验中，绳子的有效段数
因此选择乙装置进行实验。
（4）[6]根据可知，第1次实验绳子的有效段数为3，故通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多动滑轮的质量越大，滑轮组的机械效率越低。
（5）[7] 第3次实验的机械效率为
[8]额外功为
（6）[9]因第1、3次实验用同一滑轮组做的实验，故比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。
19．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如表。
分析表中数据，回答以下问题：
（1）表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是______，改为______；
（2）第2次实验中滑轮组的机械效率是______；
（3）滑轮组的机械效率与______无关；
（4）小红在小明实验的基础上多使用了一个滑轮也做了实验，如图乙所示，
①小红多使用一个滑轮，目的是______；
②小明和小红使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率______（选填“相同”或“不相同”），理由是_______。
【答案】 26 24 80% 物体上升的高度 改变拉力的方向 相同 有用功和额外功相同
【解析】（1）[1][2]由图甲所示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n＝3，由表中实验数据可知，第23实验时，钩码上升高度为8cm，测力计移动距离
而表中实验数据是测力计移动距离为26cm，则数据26错误，正确的数据为24。
（2）[3]由表中实验数据可知，第2次实验时，滑轮组的机械效率
（3）[4]由表中实验数据可知，使用同一滑轮组，提升钩码的重力相同而提升的高度不同，滑轮组效率相同，由此可知，滑轮组的机械效率与物体上升高度无关。
（4）[5]由实验装置可知，小红多使用一个定滑轮的作用是改变力的方向。
[6][7]这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功相同，额外功也一样，因此总功相同，也就是机械效率不变。
考点突破
考点1.对有用功、额外功和总功的理解
方法：正确认识有用功、额外功和总功
(1)有用功是人们为了达到目的,无论采用哪种方法都必须做的功。一般情况下,做功有两个目的:一是竖直提升重物,二是水平移动物体。
①竖直匀速提升重物：，G、h分别为被提升物体的重力和上升的高度；
② 水平匀速移动重物， ，Ff、s分别为被移动物体与接触面的摩擦力和移动的距离。
(2)为了完成有用功,在使用机械时,还要克服机械自重(如动滑轮的重力)、摩擦力等因素做功，这些功是额外功,额外功是人们不想要的,但又不得不做的功。
(3)总功等于作用在机械上的力和移动的距离的乘积，即 W=Fs。
例1.（2022·四川德阳·统考中考真题）如图所示，有一斜面长L=4m，高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为___________J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为___________N。
【答案】600 25
【解析】[1]刘利同学对物体做的总功为
[2] 刘利同学对物体做的有用功为
刘利克服摩擦力做的功就是物体被匀速拉到斜面顶端所做的额外功，额外功
物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力
例2.（2023·全国·九年级校联考专题练习）如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（ ）
A．该装置能够省力
B．提水时克服摩擦做的功是额外功
C．该装置能够省功
D．提水时克服水的重力做的功是有用功
【答案】C
【解析】A．轱辘是一种变形的杠杆，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，所以该装置能够省力，A正确，故A不符合题意；
B．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，克服摩擦做的功是无用但又不得不做的功，所以提水时克服摩擦做的功是额外功，B正确，故B不符合题意；
C．使用任何机械都不省功，C错误，故C符合题意；
D．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，D正确，故D不符合题意。
故选C。
考点2.对机械效率的考查
方法：
（1）正确理解滑轮组的机械效率
①条件：不计绳重及轴摩擦
②由机械效率公式可知：
a.当额外功一定时，机械做的有用功越多，机械效率越高；
b.当有用功一定时，机械做的额外功越少，机械效率越高；
③机械效率，由此可知：
a.匀速提升重物时，机械效率与物体被提升的高度无关；
b.匀速提升重物时，同一滑轮组的机械效率随物体重力的增大而升高。
（2）计算机械效率时巧抓突破口
计算滑轮组的机械效率时，需紧扣四个物理量“F”“s”“G”“h”,而它们又被连接动滑轮的绳子的段数n联系起来，其关系是、。因此在解题时明确这四个物理量及n的数值是解决本类问题的突破口，再结合相应公式解答。
例3.（2022·辽宁丹东·统考中考真题）如图所示，用滑轮组将重为的物体匀速提升，所用时间为，绳末端施加竖直向上的拉力为，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．此过程总功为600JB．动滑轮的重力为80N
C．拉力的功率为24WD．该滑轮组机械效率约为70%
【答案】C
【解析】．绳端移动的距离为
此过程总功为
故A错误；
B．因为不计绳重和摩擦，绳端拉力为
所以动滑轮的重力为
故B错误；
C．拉力的功率
故C正确；
D．有用功为
该滑轮组机械效率为
故D错误。
故选C。
例4.（2022·辽宁·统考中考真题）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为50%B．动滑轮重为100N
C．绳子自由端拉力的功率为20WD．增大物重机械效率不变
【答案】B
【解析】A．物体的重力
G=mg=300kg×10N/kg=3000N
物体受到的摩擦力
f=0.1G=0.1×3000N=300N
则拉力F克服物体摩擦力做的有用功
W有=fL=300N×1m=300J
由图可知，动滑轮用2段绳子拉物体，且弹簧测力计的示数为200N，则拉力F=200N，绳子自由端移动的距离s=2m，拉力做的总功
W总=Fs=200N×2m=400J
滑轮组的效率
故A错误；
B．由可知，动滑轮重
G动=nF-f=2×200N-300N=100N
故B正确；
C．拉力的功率
故C错误；
D．若增大物重，则物体受到的摩擦力变大，物体移动相同的距离，滑轮组所做的有用功变大，而额外功不变，有用功在总功中所占的比例变大，因此机械效率会变大，故D错误。
故选B。
例5.（2022·甘肃兰州·统考中考真题）如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．利用此装置既可以省力，也可以省功B．物体受到的摩擦力为50N
C．对物体所做的有用功为500JD．该斜面的机械效率为
【答案】D
【解析】A．使用任何机械都不省功，所以利用此装置不能省功，故A错误；
BC．由题意知，将物体从斜面底端匀速拉到顶端所做的有用功
W有=Gh=100N×4m=400J
所做的总功
W总=Fs=50N×10m=500J
额外功
W额=W总-W有=500J-400J=100J
物体所受的摩擦力
故BC错误；
D．该斜面的机械效率
故D正确。
故选D。
考点3.实验探究：测量滑轮组的机械效率
方法：图解测量滑轮组的机械效率
例6.（2022·江苏南通·统考中考真题）用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
（1）每次实验绳端移动距离为______cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为______N，第2次实验滑轮组的机械效率为______%。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越______；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将______；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】 30 2.5 80 低 不变 变小
【解析】（1）[1]从图甲可以看出，绳子承重股数为n=3，因此绳端移动距离为
（2）[2]测力计的分度值为0.1N，从图乙看出，其读数为2.5N。
[3]第2次实验中，滑轮组的机械效率为
[4]分析数据可知，在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低。
（3）[5]实验中若仅增大绳端移动的距离，根据
可知，滑轮组的机械效率将不变。
（4）[6]四次实验中，物体上升的高度为
有用功为
第1次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第3次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第4次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
由此可知，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
例7.（2022·贵州铜仁·统考中考真题）课后延时服务社团活动中，“勇创”兴趣小组计划探究“影响滑轮组机械效率的因素”的实践活动，提出如下科学猜想；
猜想一：滑轮组机械效率可能与被提升物体的重力大小有关
猜想二：滑轮组机械效率可能与被提升物体的高度有关
现有实验器材支架、细绳、轻质滑轮2个、弹簧测力计（量程合适）、规格2N的钩码多个，实验装置如图所示；请你协助“勇创”兴趣小组完成实验；
（1）除上述实验器材，完成该实验还需要的测量工具是______；
（2）实验数据记录如下表：
①根据表格中的数据，第二次实验时滑轮组的机械效率为______；
②分析实验数据可得出结论同一滑轮组，物体提升相同高度，______，机械效率越高；
③若要验证猜想二，你的关键操作是______。
【答案】 刻度尺 78.4％ 物体的重力越大 控制物体的重力和动滑轮的个数不变，改变物体上升的高度
【解析】（1）[1]在探究影响滑轮组机械效率的因素的实验中，需要测量物体和绳子端移动的距离，故还需要刻度尺。
（2）[2]由表格中的数据可知，物体上升的高度h=10cm=0.1m，绳子自由端移动的距离s=30cm=0.3m，则第二次实验时滑轮组的机械效率为
[3]分析实验数据可得，同一滑轮组，物体提升相同高度时，物体的重力越大，有用功越大，机械效率就越高。
[4]要验证滑轮组机械效率可能与被提升物体的高度有关，需要控制物体的重力和动滑轮的个数不变，改变物体上升的高度从而探究机械效率的变化情况。
序号
钩码的重力G/N
提升高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
绳端移动距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
1.5
0.4
0.6
0.7
1.2
0.84
71%
2
3.0
0.4
1.2
1.2
1.2
1.44
83%
3
4.5
0.4
1.8
1.7
1.2
2.04
88%
4
3.0
0.4
1.2
0.9
2.0
1.8
67%
物理量
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升的高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动的距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率
74%
57%
实验次数
物重G/N
物体上升的高度h/cm
弹簧测力计的实数F/N
弹簧测力计移动的距离/cm
1
6
3
2.5
9
2
6
5
2.5
15
3
6
8
2.5
26
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0
3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8
次数
物体重力（N）
物体上升的高度（cm）
弹簧测力计的示数（N）
绳子自由端移动的距离（cm）
机械效率
1
2
10
1.0
30
66.75
2
4
10
1.7
30
3
6
10
2.4
30
83.3%
知识点一、有用功和额外功：
1.实验探究：使用动滑轮是否省功
甲 乙
操作及现象:
(1)如图甲所示用弹测力计将钩码缓慢提升20cm，弹簧测力计示数为2.0N。
(2)如图乙所示用弹簧测力计并借助动滑轮将同样的钩码缓慢提升20cm，弹簧测力计示数为1.2 N。
实验分析:
图甲中拉力做功 0.4J，图乙中拉力做功0.48 J。
实验结论:
实验结果表明，尽管使用动滑轮会省力，但使用动滑轮不能省功。且由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，使用动滑轮会多做功。
2.有用功、额外功、总功
(1)有用功:在上面的实验中,无论是否使用滑轮,钩码都被提升了，这部分功是必须要做的，叫作有用功，用W有表示。
(2)额外功:若用滑轮组提升钩码,我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功,这部分功叫作额外功,用W额表示。
(3)总功:有用功与额外功之和叫作总功,用W总表示。公式:W总＝W有＋W额 ，W总＞W有。
3.功的原理
大量的实验和理论研究表明:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不能省功，这个结论叫功的原理。
基础自测：
1．_________________________叫有用功，用表示。即为达到工作目的做功。如：从井中提水，对水做的功就是有用功（工作目的提水）。
2．____________________________，叫额外功，用表示。额外功只能减小，不可避免。
3．图所示，用不同的方法把同一个重物搬运到同样高度的车厢内。从做功的角度分析，两种方法_____一定相同，_____可能不同。
4．小明把一桶水从一楼提到三楼，有用功是 _______，额外功是_______ ．有用功500J，总功600J，则额外功是______ J．
5．小聪用桶从井里打水，小明从井里捞桶带上部分水，下列说法正确的是
A．二人对桶做的功都是额外功 B．二人对水做的共都是有用功
C．小聪对桶做的功是有用功 D．小明对桶做的功是有用功
知识点二、机械效率
1.定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率，用η表示。
2.公式：
3.理解：
（1）机械效率由有用功和总功决定，它表示的是有用功占总功的比例的大小，不能反映有用功或总功的多少。
（2）机械效率总是小于1,这是因为使用任何机械都不可避免地要做额外功,所以有用功总是小于总功，机械效率通常用百分数表示。
(3)机械效率不是固定不变的,机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。
(4)机械效率的高低与是否省力做功多少物体提升的高度等无关。
(5)机械效率是表征机械性能的重要指标，机械效率越高,机械的性能越好。
3.三种简单机械的机械效率
基础自测
6．下列关于功、功率和机械效率的说法，不正确的是（ ）
A．做相同的功，时间少，做功快B．相同时间，功率大的做功多
C．机械的功率大，机械效率一定高D．机械效率不能达到100%
7．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（ ）
A．功率大的机械，机械效率一定高
B．在相同的时间内做的功越多，功率越大
C．功率大的机器比功率小的机器做功多
D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大
8．用图的装置匀速吊起一个重为2N的物体，下列有关说法正确的是（ ）
A．图中滑轮的作用是改变用力的方向B．拉力F的大小一定为1N
C．该装置的机械效率可达到100%D．增大提升的物重，机械效率会增大
9．如图所示，小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度，若两个滑轮组的动滑轮重分别为G动1和G动2，机械效率分别为η1、η2，不计绳重和摩擦。则（ ）
A．G动1＜G动2，η1＜η2B．G动1＜G动2，η1＞η2
C．G动1＞G动2，η1＜η2D．G动1＝G动2，η1＝η2
10．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子受的拉力F1和F2大小相等B．滑轮组的机械效率相同
C．拉力对滑轮组所做的功不相等D．拉力对滑轮组所做的功的功率不相等
11．______和______的比值称为机械效率。使用机械时，由于存在额外功，因此所做的有用功必______总功，因此，机械效率必______。（填：“小于”、“大于”或“等于”）
12．如图所示，用力F1直接将物体B匀速提升高度h，F1做功40J。若借助斜面用力F2沿斜面方向把同一物体B匀速推至相同高度，B沿斜面通过距离，若斜面的机械效率是40%，则F2做功为______J，=______；若，则B与斜面间的摩擦力为______N。
13．如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
14．用动力臂是阻力臂 3倍的杠杆将 600N的货物抬高 30cm，手向下压杠杆的力是250N， 手下降的高度是______cm，人做的总功______，有用功是______J，这根杠杆的机械效率是______。
15．如图所示，工人沿斜面用30N的推力把一箱重为60N的货物从斜面底端缓慢匀速推进车厢，斜面高1.2m，机械效率为60%，则此斜面的长度为______m。
16．甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，与乙吊车相比，甲吊车做的有用功___________，总功___________。（填“较多”、“较少”或“相同”）
知识点三、测量滑轮组的机械效率
1.实验：测量滑轮组的机械效率
【实验原理】
【设计实验】
使用滑轮组在竖直方向上匀速提起重力不同的物体，将每次所测得的数据填入实验记录表中,计算并比较每次实验的机械效率。
【实验步骤】
(1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G
(2)按照图甲所示安装滑轮组，并分别记下钩码和绳端的位置。
(3)在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高(如图乙所示),读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。
(4)应用公式，，分别算出有用功、总功和机械效率。
(5)改变钩码的数量,重复前四步的实验过程，再做2次实验。
(6)换用如图丙所示的装置,重复前四步的实验过程。
【实验记录】
【实验分析】
(1)用同一实验装置提升不同数量的钩码时,数据记录如1.23次实验，分析数据可知:钩码的重力增加时，有用功增加，总功也增加，额外功不变，机械效率升高。
(2)用不同的实验装置提升相同数量的钩码时，数据记录如2.4次实验，分析数据可知:当动滑轮的个数增加时，有用功不变，总功增大，机械效率降低。
【实验结论】
(1)用同一滑轮组提升不同的重物时,物体重力越大，机械效率越高。
(2)用不同的滑轮组提升同一重物时,升高相同的高度,动滑轮个数越多，滑轮组的机械效率越低。
(3)影响滑轮组机械效率的因素:被提升物体的重力、动滑轮的重力、绳子的绕法以及绳子与滑轮间的摩擦等。
2.提高机械效率的方法
(1)在机械能承受的范围内,尽量增大物品运送量，充分发挥机械的作用。
(2)改进机械结构,使其更合理、更轻巧。这是生活中的主要方法。
(3)按照技术规程操作，定时保养,及时润滑,使机械始终处于良好的运转状态。
基础自测
17．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：
（1）根据表格中的数据，在图甲种画出滑轮组的绕绳方法_______________．
（2）实验中，沿________方向_________拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应______________（选填“保持静止”或“匀速上升”）．
（3）第三次试验时，测力计示数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为______________N，滑轮组的机械效率为______________%．
（4）根据表格中的数据分析可知：
①随着物重的增大，额外功_____________（选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是_____________
②要提高同一滑轮组机械效率，可以采取__________________________的措施．
18．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）本实验原理是______；需要测量工具有______和______；
（2）实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（3）通过表中数据可分析出第2次实验是用______（选填“甲”或“乙”）图所示装置的实验；
（4）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率______（选填“越高”、“不变”或“越低”）；
（5）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次实验的机械效率为=______。额外功为______ J；
（7）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮轮轮组______。
19．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如表。
分析表中数据，回答以下问题：
（1）表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是______，改为______；
（2）第2次实验中滑轮组的机械效率是______；
（3）滑轮组的机械效率与______无关；
（4）小红在小明实验的基础上多使用了一个滑轮也做了实验，如图乙所示，
①小红多使用一个滑轮，目的是______；
②小明和小红使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率______（选填“相同”或“不相同”），理由是_______。
考点突破
考点1.对有用功、额外功和总功的理解
方法：正确认识有用功、额外功和总功
(1)有用功是人们为了达到目的,无论采用哪种方法都必须做的功。一般情况下,做功有两个目的:一是竖直提升重物,二是水平移动物体。
①竖直匀速提升重物：，G、h分别为被提升物体的重力和上升的高度；
② 水平匀速移动重物， ，Ff、s分别为被移动物体与接触面的摩擦力和移动的距离。
(2)为了完成有用功,在使用机械时,还要克服机械自重(如动滑轮的重力)、摩擦力等因素做功，这些功是额外功,额外功是人们不想要的,但又不得不做的功。
(3)总功等于作用在机械上的力和移动的距离的乘积，即 W=Fs。
例1.（2022·四川德阳·统考中考真题）如图所示，有一斜面长L=4m，高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为___________J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为___________N。
例2.（2023·全国·九年级校联考专题练习）如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（ ）
A．该装置能够省力
B．提水时克服摩擦做的功是额外功
C．该装置能够省功
D．提水时克服水的重力做的功是有用功
考点2.对机械效率的考查
方法：
（1）正确理解滑轮组的机械效率
①条件：不计绳重及轴摩擦
②由机械效率公式可知：
a.当额外功一定时，机械做的有用功越多，机械效率越高；
b.当有用功一定时，机械做的额外功越少，机械效率越高；
③机械效率，由此可知：
a.匀速提升重物时，机械效率与物体被提升的高度无关；
b.匀速提升重物时，同一滑轮组的机械效率随物体重力的增大而升高。
（2）计算机械效率时巧抓突破口
计算滑轮组的机械效率时，需紧扣四个物理量“F”“s”“G”“h”,而它们又被连接动滑轮的绳子的段数n联系起来，其关系是、。因此在解题时明确这四个物理量及n的数值是解决本类问题的突破口，再结合相应公式解答。
例3.（2022·辽宁丹东·统考中考真题）如图所示，用滑轮组将重为的物体匀速提升，所用时间为，绳末端施加竖直向上的拉力为，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．此过程总功为600JB．动滑轮的重力为80N
C．拉力的功率为24WD．该滑轮组机械效率约为70%
例4.（2022·辽宁·统考中考真题）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为50%B．动滑轮重为100N
C．绳子自由端拉力的功率为20WD．增大物重机械效率不变
例5.（2022·甘肃兰州·统考中考真题）如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．利用此装置既可以省力，也可以省功B．物体受到的摩擦力为50N
C．对物体所做的有用功为500JD．该斜面的机械效率为
考点3.实验探究：测量滑轮组的机械效率
方法：图解测量滑轮组的机械效率
例6.（2022·江苏南通·统考中考真题）用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
（1）每次实验绳端移动距离为______cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为______N，第2次实验滑轮组的机械效率为______%。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越______；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将______；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
例7.（2022·贵州铜仁·统考中考真题）课后延时服务社团活动中，“勇创”兴趣小组计划探究“影响滑轮组机械效率的因素”的实践活动，提出如下科学猜想；
猜想一：滑轮组机械效率可能与被提升物体的重力大小有关
猜想二：滑轮组机械效率可能与被提升物体的高度有关
现有实验器材支架、细绳、轻质滑轮2个、弹簧测力计（量程合适）、规格2N的钩码多个，实验装置如图所示；请你协助“勇创”兴趣小组完成实验；
（1）除上述实验器材，完成该实验还需要的测量工具是______；
（2）实验数据记录如下表：
①根据表格中的数据，第二次实验时滑轮组的机械效率为______；
②分析实验数据可得出结论同一滑轮组，物体提升相同高度，______，机械效率越高；
③若要验证猜想二，你的关键操作是______。序号
钩码的重力G/N
提升高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
绳端移动距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
1.5
0.4
0.6
0.7
1.2
0.84
71%
2
3.0
0.4
1.2
1.2
1.2
1.44
83%
3
4.5
0.4
1.8
1.7
1.2
2.04
88%
4
3.0
0.4
1.2
0.9
2.0
1.8
67%
物理量
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升的高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动的距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率
74%
57%
实验次数
物重G/N
物体上升的高度h/cm
弹簧测力计的实数F/N
弹簧测力计移动的距离/cm
1
6
3
2.5
9
2
6
5
2.5
15
3
6
8
2.5
26
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0
3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8
次数
物体重力（N）
物体上升的高度（cm）
弹簧测力计的示数（N）
绳子自由端移动的距离（cm）
机械效率
1
2
10
1.0
30
66.75
2
4
10
1.7
30
3
6
10
2.4
30
83.3%
第3节 机械效率
双基过关
知识点一、有用功和额外功：
1.实验探究：使用动滑轮是否省功
甲 乙
操作及现象:
(1)如图甲所示用弹测力计将钩码缓慢提升20cm，弹簧测力计示数为2.0N。
(2)如图乙所示用弹簧测力计并借助动滑轮将同样的钩码缓慢提升20cm，弹簧测力计示数为1.2 N。
实验分析:
图甲中拉力做功 0.4J，图乙中拉力做功0.48 J。
实验结论:
实验结果表明，尽管使用动滑轮会省力，但使用动滑轮不能省功。且由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，使用动滑轮会多做功。
2.有用功、额外功、总功
(1)有用功:在上面的实验中,无论是否使用滑轮,钩码都被提升了，这部分功是必须要做的，叫作有用功，用W有表示。
(2)额外功:若用滑轮组提升钩码,我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功,这部分功叫作额外功,用W额表示。
(3)总功:有用功与额外功之和叫作总功,用W总表示。公式:W总＝W有＋W额 ，W总＞W有。
3.功的原理
大量的实验和理论研究表明:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不能省功，这个结论叫功的原理。
基础自测：
1．_________________________叫有用功，用表示。即为达到工作目的做功。如：从井中提水，对水做的功就是有用功（工作目的提水）。
【答案】使用机械时必须要做的功
【解析】使用机械时必须要做的功叫做有用功。
2．____________________________，叫额外功，用表示。额外功只能减小，不可避免。
【答案】不得不做的功
【解析】使用简单机械时，不得不做的功叫做额外功。
3．图所示，用不同的方法把同一个重物搬运到同样高度的车厢内。从做功的角度分析，两种方法_____一定相同，_____可能不同。
【答案】有用功 总功
【解析】[1][2]两种方法中，物体重力G相同、被提高的高度h也相同，由W=Gh可知，两种方法有用功一定相同，而两种方法中，人对物体的作用力大小无法确定，所以所做的总功无法确定，所以总功可能不同。
4．小明把一桶水从一楼提到三楼，有用功是 _______，额外功是_______ ．有用功500J，总功600J，则额外功是______ J．
【答案】 对水做的功 对桶做的功 100
【解析】①小明的目的是提水，根据有用功的定义可知，对水做的功是有用功；提水的同时，需要提桶，所以对桶做的功是额外功；
②额外功是总功与有用功之差，为600J−500J=100J.
故答案为对水做的功；对桶做的功；100.
5．小聪用桶从井里打水，小明从井里捞桶带上部分水，下列说法正确的是
A．二人对桶做的功都是额外功 B．二人对水做的共都是有用功
C．小聪对桶做的功是有用功 D．小明对桶做的功是有用功
【答案】D
【分析】从两次做功的目的来分析有用功和额外功；有用功的定义是完成一件事情而不得不做的功，简单理解，有用功是与你的目的直接相关的；其他无实用价值而又不得不做的功，叫额外功．
【解析】小聪用水桶打水时，目的是打水，所以对水做的功为有用功，但必须把水桶提上来，所以对桶做的功是额外功；小明捞水桶时，为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功，但水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功；综上可知，ABC不正确，D正确．故选D.
知识点二、机械效率
1.定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率，用η表示。
2.公式：
3.理解：
（1）机械效率由有用功和总功决定，它表示的是有用功占总功的比例的大小，不能反映有用功或总功的多少。
（2）机械效率总是小于1,这是因为使用任何机械都不可避免地要做额外功,所以有用功总是小于总功，机械效率通常用百分数表示。
(3)机械效率不是固定不变的,机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。
(4)机械效率的高低与是否省力做功多少物体提升的高度等无关。
(5)机械效率是表征机械性能的重要指标，机械效率越高,机械的性能越好。
3.三种简单机械的机械效率
基础自测
6．下列关于功、功率和机械效率的说法，不正确的是（ ）
A．做相同的功，时间少，做功快B．相同时间，功率大的做功多
C．机械的功率大，机械效率一定高D．机械效率不能达到100%
【答案】C
【解析】A．功率是做功多少与所用时间的比值。由公式知，做相同的功，用时少的功率大，做功快，故A正确，不符合题意；
B．功率反映做功的快慢，由公式知，相同时间，功率大的机械做功多，故B正确，不符合题意；
C．机械效率是有用功与总功的比值，与功率大小做功快慢没有关系，故C不正确，符合题意；
D．无论怎样优化机械设计，使用任何机械都不可避免要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%，故D正确，不符合题意。
故选C。
7．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（ ）
A．功率大的机械，机械效率一定高
B．在相同的时间内做的功越多，功率越大
C．功率大的机器比功率小的机器做功多
D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大
【答案】B
【解析】A．功率越大，表示机械做功越快，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故A错误；
B．根据功率的定义，在相同的时间内做的功越多，功率越大，故B正确；
C．由W=Pt可知，做功的多少，不仅与功率有关，还与工作时间有关，故C错误；
D．有用功越多，机械效率不一定越大，因为由可知，机械效率的大小还要看总功的大小，故D错误。
故选B。
8．用图的装置匀速吊起一个重为2N的物体，下列有关说法正确的是（ ）
A．图中滑轮的作用是改变用力的方向B．拉力F的大小一定为1N
C．该装置的机械效率可达到100%D．增大提升的物重，机械效率会增大
【答案】D
【解析】A．图中滑轮是动滑轮，不能改变力的方向，故A错误；
B．如果考虑滑轮的重力，不计绳重和摩擦，拉力的大小
故B错误；
C．使用该装置时，不仅要克服滑轮本身的重力做功，还要克服摩擦做功，要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%，所以机械效率不可能达到100%，故C错误；
D．该装置不变，额外功不变，增大提升的物重，增加有用功，有用功在总功中所占的比值增大，机械效率会增大，故D正确。
故选D。
9．如图所示，小明用两个不同的滑轮组，在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度，若两个滑轮组的动滑轮重分别为G动1和G动2，机械效率分别为η1、η2，不计绳重和摩擦。则（ ）
A．G动1＜G动2，η1＜η2B．G动1＜G动2，η1＞η2
C．G动1＞G动2，η1＜η2D．G动1＝G动2，η1＝η2
【答案】B
【解析】由图知，两个滑轮组承担重物绳子的段数n1＝2，n2＝3，不计绳重和摩擦，绳端拉力相等，提升同一物体，根据可知
G动1＝2F-G
G动2＝3F-G
所以
G动1＜G动2
将同一物体提升相同高度，由W有＝Gh知有用功相等；G动1＜G动2，由W额＝G动h知，第1个滑轮组克服动滑轮重力所做的额外功较小，总功较小，所以其有用功在总功中所占比例较大，即第1个滑轮组的机械效率较大，η1＞η2。
故选B。
10．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，相同时间把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子受的拉力F1和F2大小相等B．滑轮组的机械效率相同
C．拉力对滑轮组所做的功不相等D．拉力对滑轮组所做的功的功率不相等
【答案】B
【解析】A．甲滑轮组中动滑轮上有2段绳子，则拉力
乙滑轮组中动滑轮上有3段绳子，则拉力
F1>F2，故A错误；
B．不计绳重及摩擦时，滑轮组的额外功相等，均等于克服动滑轮重力做的功，做的有用功也相等，则滑轮组的机械效率相等，故B正确；
CD．甲滑轮组中绳端移动的距离为物体移动距离的2倍，乙滑轮组中绳端移动的距离为物体移动距离的3倍，由，可知拉力做的功相等，相同时间内拉力对滑轮组所做的功的功率也相等，故CD错误。
故选B。
11．______和______的比值称为机械效率。使用机械时，由于存在额外功，因此所做的有用功必______总功，因此，机械效率必______。（填：“小于”、“大于”或“等于”）
【答案】有用功 总功 小于 小于
【解析】[1][2]在使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用但不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功；有用功与总功的比值叫机械效率。
[3][4]只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，所以机械效率总是小于1的。
12．如图所示，用力F1直接将物体B匀速提升高度h，F1做功40J。若借助斜面用力F2沿斜面方向把同一物体B匀速推至相同高度，B沿斜面通过距离，若斜面的机械效率是40%，则F2做功为______J，=______；若，则B与斜面间的摩擦力为______N。
【答案】100 30
【解析】[1]用F1的力直接将物体B匀速提升h，F1做的功为40J，即有用功： ，用斜面把物体B匀速提升相同的高度，F2做的功是总功，由可得，F2做的功为
[2]由
可得
[3] F2做的额外功为
则B与斜面间的摩擦力
13．如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】2 变大
【解析】[1]由图，提着动滑轮的有两股绳，所以有2段绳子承担物重。
[2]当增大下面所提物重时，有用功变大，额外功基本不变，有用功占总功的比例变大，故该滑轮组的机械效率将变大。
14．用动力臂是阻力臂 3倍的杠杆将 600N的货物抬高 30cm，手向下压杠杆的力是250N， 手下降的高度是______cm，人做的总功______，有用功是______J，这根杠杆的机械效率是______。
【答案】 90 225J 180 80%
【解析】[1]动力臂是阻力臂的3倍，所以动力移动的距离就是货物移动距离的3倍，货物升高30cm，则手下降的高度是90cm。
[2]手对杠杆做的总功
[3]克服货物重力所做的有用功
[4]这根杠杆的机械效率
15．如图所示，工人沿斜面用30N的推力把一箱重为60N的货物从斜面底端缓慢匀速推进车厢，斜面高1.2m，机械效率为60%，则此斜面的长度为______m。
【答案】4
【解析】工人做的有用功
W有用＝Gh＝60N×1.2m＝72J
工人做的总功为
W总＝＝＝120J
则斜面的长度为
s＝＝＝4m
16．甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，与乙吊车相比，甲吊车做的有用功___________，总功___________。（填“较多”、“较少”或“相同”）
【答案】相同 较少
【解析】[1]根据公式W有用=Gh=mgh可知甲、乙吊车做的有用功相同。
[2]两辆吊车做的有用功相同，乙的效率较低，所以乙吊车做总功较多，甲吊车做总功较少。
知识点三、测量滑轮组的机械效率
1.实验：测量滑轮组的机械效率
【实验原理】
【设计实验】
使用滑轮组在竖直方向上匀速提起重力不同的物体，将每次所测得的数据填入实验记录表中,计算并比较每次实验的机械效率。
【实验步骤】
(1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G
(2)按照图甲所示安装滑轮组，并分别记下钩码和绳端的位置。
(3)在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高(如图乙所示),读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。
(4)应用公式，，分别算出有用功、总功和机械效率。
(5)改变钩码的数量,重复前四步的实验过程，再做2次实验。
(6)换用如图丙所示的装置,重复前四步的实验过程。
【实验记录】
【实验分析】
(1)用同一实验装置提升不同数量的钩码时,数据记录如1.23次实验，分析数据可知:钩码的重力增加时，有用功增加，总功也增加，额外功不变，机械效率升高。
(2)用不同的实验装置提升相同数量的钩码时，数据记录如2.4次实验，分析数据可知:当动滑轮的个数增加时，有用功不变，总功增大，机械效率降低。
【实验结论】
(1)用同一滑轮组提升不同的重物时,物体重力越大，机械效率越高。
(2)用不同的滑轮组提升同一重物时,升高相同的高度,动滑轮个数越多，滑轮组的机械效率越低。
(3)影响滑轮组机械效率的因素:被提升物体的重力、动滑轮的重力、绳子的绕法以及绳子与滑轮间的摩擦等。
2.提高机械效率的方法
(1)在机械能承受的范围内,尽量增大物品运送量，充分发挥机械的作用。
(2)改进机械结构,使其更合理、更轻巧。这是生活中的主要方法。
(3)按照技术规程操作，定时保养,及时润滑,使机械始终处于良好的运转状态。
基础自测
17．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：
（1）根据表格中的数据，在图甲种画出滑轮组的绕绳方法_______________．
（2）实验中，沿________方向_________拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应______________（选填“保持静止”或“匀速上升”）．
（3）第三次试验时，测力计示数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为______________N，滑轮组的机械效率为______________%．
（4）根据表格中的数据分析可知：
①随着物重的增大，额外功_____________（选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是_____________
②要提高同一滑轮组机械效率，可以采取__________________________的措施．
【答案】 见解析所示 竖直 匀速 匀速上升 1.8 74.1 变大 克服摩擦做功更多 增加提起的物重或减轻动滑轮重
【解析】(1)由表格中数据知，物体上升的高度h＝10cm＝0.1m，绳端移动的距离s＝30cm＝0.3m，
根据s＝nh可得绳子的股数为：n＝sh＝＝3，根据奇动偶定原则，绳子先从动滑轮连接，如下图所示：
(2)实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升；在缓慢提升物体时，还需克服机械摩擦做功，所以为了测量滑轮组提升物体时的机械效率，需在缓慢匀速上升时读数；
(3)图中弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力F＝1.8N，第三次试验时，滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%≈74.1%;(4)滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功，随着物重的增大，动滑轮的重力不变，摩擦力越大，所以额外功变大；(5)由表中数据知，同一滑轮组，钩码重力越大，滑轮组的机械效率越高，故要提高同一滑轮组机械效率，可以采取增大提升的物重的措施．
【点睛】（1）由表格数据可知物体上升的高度和绳端移动的距离，根据s＝nh确定滑轮组绳子的有效股数，若n为偶数绳子固定端在定滑轮上，若n为奇数绳子固定端在动滑轮上；（2）只有匀速竖直拉动拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力等于测力计示数；在使用滑轮组时，滑轮组还要克服一些机械摩擦，所以要测量滑轮组的机械效率，需使物体上升进行读数；（3）根据弹簧测力计的分度值读出图乙的示数，由η＝×100%＝×100%求出滑轮组的机械效率；（4）滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功；（5）分析表中数据得出结论．
18．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）本实验原理是______；需要测量工具有______和______；
（2）实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（3）通过表中数据可分析出第2次实验是用______（选填“甲”或“乙”）图所示装置的实验；
（4）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率______（选填“越高”、“不变”或“越低”）；
（5）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次实验的机械效率为=______。额外功为______ J；
（7）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮轮轮组______。
【答案】 弹簧测力计 刻度尺 匀速 乙 越低 83.3% 0.12 提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高
【解析】（1）[1]测量机械效率的公式及测量原理
[2][3]根据知，所以要用到弹簧测力计测量G、F，用刻度尺测量h、s。
（2）[4]在测滑轮组机械效率的实验中需要沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。
（3）[5]根据可知，第2次实验中，绳子的有效段数
因此选择乙装置进行实验。
（4）[6]根据可知，第1次实验绳子的有效段数为3，故通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多动滑轮的质量越大，滑轮组的机械效率越低。
（5）[7] 第3次实验的机械效率为
[8]额外功为
（6）[9]因第1、3次实验用同一滑轮组做的实验，故比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。
19．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如表。
分析表中数据，回答以下问题：
（1）表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是______，改为______；
（2）第2次实验中滑轮组的机械效率是______；
（3）滑轮组的机械效率与______无关；
（4）小红在小明实验的基础上多使用了一个滑轮也做了实验，如图乙所示，
①小红多使用一个滑轮，目的是______；
②小明和小红使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率______（选填“相同”或“不相同”），理由是_______。
【答案】 26 24 80% 物体上升的高度 改变拉力的方向 相同 有用功和额外功相同
【解析】（1）[1][2]由图甲所示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n＝3，由表中实验数据可知，第23实验时，钩码上升高度为8cm，测力计移动距离
而表中实验数据是测力计移动距离为26cm，则数据26错误，正确的数据为24。
（2）[3]由表中实验数据可知，第2次实验时，滑轮组的机械效率
（3）[4]由表中实验数据可知，使用同一滑轮组，提升钩码的重力相同而提升的高度不同，滑轮组效率相同，由此可知，滑轮组的机械效率与物体上升高度无关。
（4）[5]由实验装置可知，小红多使用一个定滑轮的作用是改变力的方向。
[6][7]这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功相同，额外功也一样，因此总功相同，也就是机械效率不变。
考点突破
考点1.对有用功、额外功和总功的理解
方法：正确认识有用功、额外功和总功
(1)有用功是人们为了达到目的,无论采用哪种方法都必须做的功。一般情况下,做功有两个目的:一是竖直提升重物,二是水平移动物体。
①竖直匀速提升重物：，G、h分别为被提升物体的重力和上升的高度；
② 水平匀速移动重物， ，Ff、s分别为被移动物体与接触面的摩擦力和移动的距离。
(2)为了完成有用功,在使用机械时,还要克服机械自重(如动滑轮的重力)、摩擦力等因素做功，这些功是额外功,额外功是人们不想要的,但又不得不做的功。
(3)总功等于作用在机械上的力和移动的距离的乘积，即 W=Fs。
例1.（2022·四川德阳·统考中考真题）如图所示，有一斜面长L=4m，高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为___________J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为___________N。
【答案】600 25
【解析】[1]刘利同学对物体做的总功为
[2] 刘利同学对物体做的有用功为
刘利克服摩擦力做的功就是物体被匀速拉到斜面顶端所做的额外功，额外功
物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力
例2.（2023·全国·九年级校联考专题练习）如图是轱辘取水的装置，下列说法错误的是（ ）
A．该装置能够省力
B．提水时克服摩擦做的功是额外功
C．该装置能够省功
D．提水时克服水的重力做的功是有用功
【答案】C
【解析】A．轱辘是一种变形的杠杆，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，所以该装置能够省力，A正确，故A不符合题意；
B．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，克服摩擦做的功是无用但又不得不做的功，所以提水时克服摩擦做的功是额外功，B正确，故B不符合题意；
C．使用任何机械都不省功，C错误，故C符合题意；
D．提水时，目的是提水，所以对水做的功是有用功，D正确，故D不符合题意。
故选C。
考点2.对机械效率的考查
方法：
（1）正确理解滑轮组的机械效率
①条件：不计绳重及轴摩擦
②由机械效率公式可知：
a.当额外功一定时，机械做的有用功越多，机械效率越高；
b.当有用功一定时，机械做的额外功越少，机械效率越高；
③机械效率，由此可知：
a.匀速提升重物时，机械效率与物体被提升的高度无关；
b.匀速提升重物时，同一滑轮组的机械效率随物体重力的增大而升高。
（2）计算机械效率时巧抓突破口
计算滑轮组的机械效率时，需紧扣四个物理量“F”“s”“G”“h”,而它们又被连接动滑轮的绳子的段数n联系起来，其关系是、。因此在解题时明确这四个物理量及n的数值是解决本类问题的突破口，再结合相应公式解答。
例3.（2022·辽宁丹东·统考中考真题）如图所示，用滑轮组将重为的物体匀速提升，所用时间为，绳末端施加竖直向上的拉力为，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．此过程总功为600JB．动滑轮的重力为80N
C．拉力的功率为24WD．该滑轮组机械效率约为70%
【答案】C
【解析】．绳端移动的距离为
此过程总功为
故A错误；
B．因为不计绳重和摩擦，绳端拉力为
所以动滑轮的重力为
故B错误；
C．拉力的功率
故C正确；
D．有用功为
该滑轮组机械效率为
故D错误。
故选C。
例4.（2022·辽宁·统考中考真题）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组的机械效率为50%B．动滑轮重为100N
C．绳子自由端拉力的功率为20WD．增大物重机械效率不变
【答案】B
【解析】A．物体的重力
G=mg=300kg×10N/kg=3000N
物体受到的摩擦力
f=0.1G=0.1×3000N=300N
则拉力F克服物体摩擦力做的有用功
W有=fL=300N×1m=300J
由图可知，动滑轮用2段绳子拉物体，且弹簧测力计的示数为200N，则拉力F=200N，绳子自由端移动的距离s=2m，拉力做的总功
W总=Fs=200N×2m=400J
滑轮组的效率
故A错误；
B．由可知，动滑轮重
G动=nF-f=2×200N-300N=100N
故B正确；
C．拉力的功率
故C错误；
D．若增大物重，则物体受到的摩擦力变大，物体移动相同的距离，滑轮组所做的有用功变大，而额外功不变，有用功在总功中所占的比例变大，因此机械效率会变大，故D错误。
故选B。
例5.（2022·甘肃兰州·统考中考真题）如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．利用此装置既可以省力，也可以省功B．物体受到的摩擦力为50N
C．对物体所做的有用功为500JD．该斜面的机械效率为
【答案】D
【解析】A．使用任何机械都不省功，所以利用此装置不能省功，故A错误；
BC．由题意知，将物体从斜面底端匀速拉到顶端所做的有用功
W有=Gh=100N×4m=400J
所做的总功
W总=Fs=50N×10m=500J
额外功
W额=W总-W有=500J-400J=100J
物体所受的摩擦力
故BC错误；
D．该斜面的机械效率
故D正确。
故选D。
考点3.实验探究：测量滑轮组的机械效率
方法：图解测量滑轮组的机械效率
例6.（2022·江苏南通·统考中考真题）用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
（1）每次实验绳端移动距离为______cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为______N，第2次实验滑轮组的机械效率为______%。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越______；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将______；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】 30 2.5 80 低 不变 变小
【解析】（1）[1]从图甲可以看出，绳子承重股数为n=3，因此绳端移动距离为
（2）[2]测力计的分度值为0.1N，从图乙看出，其读数为2.5N。
[3]第2次实验中，滑轮组的机械效率为
[4]分析数据可知，在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低。
（3）[5]实验中若仅增大绳端移动的距离，根据
可知，滑轮组的机械效率将不变。
（4）[6]四次实验中，物体上升的高度为
有用功为
第1次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第3次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第4次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
由此可知，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
例7.（2022·贵州铜仁·统考中考真题）课后延时服务社团活动中，“勇创”兴趣小组计划探究“影响滑轮组机械效率的因素”的实践活动，提出如下科学猜想；
猜想一：滑轮组机械效率可能与被提升物体的重力大小有关
猜想二：滑轮组机械效率可能与被提升物体的高度有关
现有实验器材支架、细绳、轻质滑轮2个、弹簧测力计（量程合适）、规格2N的钩码多个，实验装置如图所示；请你协助“勇创”兴趣小组完成实验；
（1）除上述实验器材，完成该实验还需要的测量工具是______；
（2）实验数据记录如下表：
①根据表格中的数据，第二次实验时滑轮组的机械效率为______；
②分析实验数据可得出结论同一滑轮组，物体提升相同高度，______，机械效率越高；
③若要验证猜想二，你的关键操作是______。
【答案】 刻度尺 78.4％ 物体的重力越大 控制物体的重力和动滑轮的个数不变，改变物体上升的高度
【解析】（1）[1]在探究影响滑轮组机械效率的因素的实验中，需要测量物体和绳子端移动的距离，故还需要刻度尺。
（2）[2]由表格中的数据可知，物体上升的高度h=10cm=0.1m，绳子自由端移动的距离s=30cm=0.3m，则第二次实验时滑轮组的机械效率为
[3]分析实验数据可得，同一滑轮组，物体提升相同高度时，物体的重力越大，有用功越大，机械效率就越高。
[4]要验证滑轮组机械效率可能与被提升物体的高度有关，需要控制物体的重力和动滑轮的个数不变，改变物体上升的高度从而探究机械效率的变化情况。
序号
钩码的重力G/N
提升高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
绳端移动距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
1.5
0.4
0.6
0.7
1.2
0.84
71%
2
3.0
0.4
1.2
1.2
1.2
1.44
83%
3
4.5
0.4
1.8
1.7
1.2
2.04
88%
4
3.0
0.4
1.2
0.9
2.0
1.8
67%
物理量
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升的高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动的距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率
74%
57%
实验次数
物重G/N
物体上升的高度h/cm
弹簧测力计的实数F/N
弹簧测力计移动的距离/cm
1
6
3
2.5
9
2
6
5
2.5
15
3
6
8
2.5
26
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0
3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8
次数
物体重力（N）
物体上升的高度（cm）
弹簧测力计的示数（N）
绳子自由端移动的距离（cm）
机械效率
1
2
10
1.0
30
66.75
2
4
10
1.7
30
3
6
10
2.4
30
83.3%
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