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11.5机械效率（分层练习）
一、单选题
1．一个滑轮组经改进后，机械效率比原来大大提高，用该滑轮组将同一物体匀速提升同样的高度，与改进前相比（ ）
A．总功不变，但额外功减少了
B．总功不变，有用功增加了
C．有用功不变，总功减少了
D．做的有用功减少了
2．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（ ）
A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
B．机械做功越快，机械效率越高
C．使用机械可以省力或省距离，但不能省功
D．机械做功越多，机械效率越高
3．甲、乙两种机器所做的总功之比是2:3，机械效率之比是3:1，则它们所做的有用功之比（ ）
A．2:3 B．2:1 C．2:9 D．9:2
4．如图所示，小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中（ ）
A．小明克服自身重力所做的功是总功
B．小明克服沙子重力所做的功是有用功
C．小明克服沙子重力所做的功是额外功
D．小明克服桶的重力所做的功是有用功
5．如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为h，斜面长为s，且s＝3h，物体所受重力为G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（ ）
A．F＝ f＝ B．F＝ f＝ C．F＝ f＝ D．F＝ f＝
6．用图所示的动滑轮匀速提升钩码，测量动滑轮的机械效率，下表中已填入某次实验时测量出的数据。下列说法正确的是（ ）
钩码重G/N 提升高度h/m 绳自由端拉力F/N 绳自由端移动距离s/m 机械效率
2 0.1 1.2 0.2
A．实验中应在弹簧测力计保持静止时读数
B．本次实验中，动滑轮的机械效率为60%
C．该动滑轮的机械效率不会改变
D．若只增加钩码受到的重力，该动滑轮的机械效率会变大
7．如图用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里，匀速竖直上升了1m。在这个过程中，拉力为500N；滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P，动滑轮重力80N，绳重可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F所做的总功为900J
B．拉力F的功率是180W
C．滑轮组的机械效率是80%
D．克服动滑轮与轴的摩擦所做额外功是20J
8．如题图所示，甲是建筑工地上的塔式起重机示意图，乙是一端的滑轮组，用2.1×103N的拉力F在10s内将重6×103N的物体匀速提升5m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F做功大小为2.1×104J
B．绳索自由端速度大小为0.5m/s
C．该滑轮组的动滑轮重300N
D．该滑轮组的机械效率为80%
二、填空题
9．当你用桶从井中提水时，你对桶做的功是 ；如果桶掉进井里，从井捞桶时，桶里带着一些水，这时你对桶做的功是 ，对水做的功是 （以上三空均选填“总功” “额外功”或“有用功”）。当你提着水桶在水平地面上匀速前进，你对物体做功为 J，理由是： 。
10．小明用如图所示的动滑轮提起重140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），此时动滑轮的机械效率为 %；如果向水桶内再加入40N的水，该动滑轮的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
11．如图所示，斜面长，高。工人在6s内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是。此过程中工人做的有用功为 J，斜面的机械效率为 。
12．如图所示，用滑轮组提升重为360N的货物，上升速度为0.3m/s，动滑轮重为30N，拉力F的功率为180W，则绳子自由端的拉力F为 N，滑轮组的机械效率为 。
13．如图所示，光滑斜面AB>AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，两个斜面的效率分别为η1和η2，则F1 F2，W1 W2，η1 η2。
14．如图甲所示，使用两个滑轮组提升重均为900N的物体，使物体匀速升高不同的高度。两滑轮组相关的数据如图乙所示。其中，利用A滑轮组做的有用功为1800J，利用B滑轮组做的有用功为1400J。则
（1）由图乙判断：A滑轮组的机械效率是 ；
（2）计算：①A滑轮组中，物体被提升的高度； ②的大小；
（3）使用A滑轮组做的额外功 使用B滑轮组做的额外功。（选填“大于”“等于”“小于”）
三、作图题
15．如图所示，某人用沿斜面向上的力，把重的木箱从斜面底部推到斜面顶部。哪个力做的功是总功？请在图中画出这个力的示意图。
16．小明正在探究“滑轮组的机械效率和绕线方式是否有关”时，请参照小明设计的图甲补全图乙完成探究实验。
四、计算题
17．如图，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中；
（1）绳子自由端下降速度为多少m/s；
（2）滑轮组的机械效率为多少；
（3）拉力F的功率是多少W，如果重物为900N，则滑轮组的机械效率又为多少。
18．如图甲所示，通过滑轮组用拉力F将边长为20cm的正方体物块从液体中匀速拉出至液面上方一定高度处，从图示位置开始，共用时5s，拉力F随时间t变化的关系图像如图乙所示。动滑轮的重力为4N，不计摩擦及水和空气对物块的阻力，不考虑液面变化，g取10N/kg，求：
（1）物块运动的速度。
（2）物块离开液面后拉力所做的功。
（3）物块离开液面后滑轮组的机械效率（百分号前保留一位小数）。
19．如图所示装置，小明站立在水平地面提升总重力为56N的三件衣服，他以大小为15N的拉力竖直向下匀速将绳端下拉了1m，若衣服上升的速度为0.25m/s，求：
（1）小明所做的总功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）小明拉力的功率。
五、实验题
20．（1）如图甲所示，用作用点不同，分别用沿圆的切线方向的三个力F1、F2、F3，使杠杆在水平位置保持平衡，则F1、F2、F3的大小关系是 。
（2）如图乙所示，用两种不同的滑轮将同一重物G提升到相同高度，若不计绳重、摩擦和滑轮重，F1 F2，机械效率1 2（选填“>”“<”或“=”）。
21．小强同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。他首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：
斜面倾斜角θ 小车重G/N 斜面高h/m 斜面长 s/m 拉力F/N 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
12° 5 0.2 1 2.1 1 2.1 48%
30° 5 0.5 1 3.6 2.5 3.6 69%
45° 5 0.7 1 4.3 3.5 4.3 81%
（1）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越 ，斜面越省力，斜面的机械效率越 ；
（2）若想探究斜面的机械效率与接触面的粗糙程度的关系，则要保持斜面倾斜角度θ不变、小车的重不变，只改变 。
22．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，第1、2、3次实验装置分别如图甲、乙、丙所示。
次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/cm 测力计拉力F/N 测力计移动距离s/cm 机械效率η
1 2 10 0.9 30 74.10%
2 4 10 1.6 30 83.30%
3 4 10 1.0 50
（1）实验中，弹簧测力计应竖直方向 提升重物。第3次实验中所做的有用功是 J，机械效率为 。
（2）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，所做的额外功将 （增大/减小）。因而，由第2、3次实验可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 。
（3）比较 两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率 。
一、单选题
1．如图所示，小州分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体M（绳长不变），测得物体M所受重力和拉力如表所示，则下列说法中正确的是（ ）
GM F甲 F乙 F丙
9N 10N 10N 10N
A．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，丙图中机械最省力
B．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，乙图和丙图中机械都能省力
C．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，他们的机械效率均相等
D．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，甲图中的机械效率最大
2．如图为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让杠杆上升同样的高度，下列说法正确的是（ ）
A．重物在A点处人做的有用功多机械效率高
B．重物在A和B点处杠杆的机械效率相等
C．重物在B点处做的有用功多，杠杆的机械效率高
D．重物在B点处做的额外功多，杠杆的机械效率高
3．如图甲所示，一个滑轮组竖直固定在水平支架上，已知每个滑轮均重20N，滑轮组下端挂有重为G的物体A，用力F通过滑轮组绳的末端竖直向上匀速提升重物A，重物A向上运动的速度为v，力F做功的功率P随物体上升速度v之间的关系图像如图乙所示。不计绳重与摩擦，g=10N/kg。则下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的大小为120N
B．滑轮组对A的拉力为140N
C．拉力F的功率为1.2W时，10s内滑轮组对物体A做功12J
D．若在物体A下再加挂80N的重物，滑轮组的机械效率可以达到90%
4．如图甲所示的装置，A是重10N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和60N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，（g=10N/kg）。下列结论正确的是（ ）
①动滑轮的重力为9N
②1~2s内拉力F的功率为2W
③此装置提升重物的最大机械效率约为81.8%
④用此装置匀速提升50N的货物时，小张对地面压力为470N
A．①④ B．③④ C．③ D．②③④
5．如图甲所示的装置是用来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系图像，如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
①此滑轮组动滑轮的重力为3N；
②当时，滑轮组机械效率；
③当时，弹簧测力计的示数为6N；
④此滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将达到100%。
A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①②
二、填空题
6．用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则：
①滑轮自重是 N；
②当G物=7N时，重物以2m/s速度匀速上升，拉力F做功的功率是 W；
③仅改变图甲中的绕绳方式为图丙、重复上述实验，所得到的η-G物图线与图乙所示曲线 （选填“相同”或“不同”）。
7．如图-1所示，将一个长为1m、质量为50kg的长方体箱子沿着长为s=3m的斜面推到高为h=1.8m的车厢中的A处，推动箱子的s-t图像如图-2所示，所用推力如图-3所示，则整个过程中箱子的平均速度为 m/s；物体在斜面上运动时所受摩擦力为 N；在斜面上推动箱子的机械效率为 ；在车厢里推动箱子时，推力的功率为 W。
8．一个质量为70kg的工人，在建筑工地用如图所示的装置提升石板，已知托盘重200N，容量足够大，每块石板重100N，绳能承受的最大拉力为800N，滑轮的摩擦和绳重忽略不计。当工人站在地面上用此装置在4s内将10块石板匀速提升2m时，此装置的机械效率为80%，则此装置的动滑轮重为 N；该工人提升10块石板升高2m过程中，做的额外功为 J；该工人用此装置提升石板的机械效率最高可达到 （g=10N/kg，保留一位小数）。
三、计算题
9．如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m，当物体质量为2kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。（g取10N/kg）求:
（1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力
（2）动滑轮的重力
（3）若人以0.3m/s的速度匀速向下拉绳时，拉力F的功率。
10．为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，物体上升速度v随时间变化关系图像为图（丙），物体上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）匀速提升物体时，拉力F的功率为多少W 滑轮组的机械效率η为多少
（2）在1~2s内，拉力F做的功W为多少J
11．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N，密度为1.6×103kg/m3。测得物体在出水面后牵引车作用在绳子上的拉力为500牛。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg，问：
(1)物体浸没水中时所受的浮力多大？
(2)物体露出水面前滑轮组机械效率多大？
(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，牵引车拉力的功率多大？
四、实验题
12．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小刚用如图所示滑轮组进行了三次实验，实验数据如表所示。
实验序号 物重G/N 物体上升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率
① 4 0.3 1.8 0.9 74.1%
② 6 0.3 2.6 0.9 76.9%
③ 8 0.3 3.3 0.9
（1）本实验中用到的测量工具有 和 ；
（2）在第②次实验中，做的有用功是 J，额外功是 J；
（3）第③次实验中滑轮组的机械效率是 （结果保留至0.1%）；
（4）通过分析实验数据可以得出：同一滑轮组提升的物重增大，机械效率将 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（5）若弹簧测力计没有竖直向上拉，则测得的机械效率将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
13．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表．
次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30
3 6 10 30 90.9%
（1）实验时，要 向上 拉动弹簧测力计；
（2）第2次实验中额外功为 J，滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）；
（3）第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为 N；
（4）分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 （高/低）；
（5）根据实验结论推测：使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为 （只填序号）；
A．71.6% B．82.6% C．92.4%
（6）若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功 （增大/减小/不变），滑轮组的机械效率 （大于/等于/小于）83.3%；
（7）若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在向上拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组实际的机械效率 （大于/等于/小于）90.9%。
14．在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。
表1
实验次数 钩码重 钩码上升的高度 绳端拉力 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8
（1）分析表中的数据，他的猜想是 （选填“正确”或“错误”）的；
（2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表2；
表2
实验次数 动滑轮个数 钩码重 绳端拉力 钩码上升的高度 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越 。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功 有用功的情况，所以设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑 ；
（3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出现的困难是 ，你的改进方法是 。
一、综合题
1．新冠病毒是威胁全人类生命的大规模流行病，众志成城、共同抗疫是中国从抗疫过程中得到的宝贵经验，在抗疫过程中，武汉货物中转站借助了甲图的电动液压小吊车，很好的完成了物资的调运工作，图乙是小吊车的结构简图（吊杆重力、吊钩重力、各处摩擦力均不计）。如图乙所示，可伸缩吊杆ABCD伸缩时可将货物水平移动，吊杆最短长度，最长长度。液压杆EGB作用在吊杆的B点时，可将吊杆绕A点逆时针转动从而抬高货物，当吊杆处于水平状态时，A点到液压杆EGB距离，。
（1）由于操作不当或吊起的货物太重，电动液压小吊车可能会出现翻转的现象。如果把整个小吊车当作一个杠杆，吊车出现翻车时，大部分时候会以 为支点；（选填“E”、“O”或“F”）
（2）当用电动液压小吊车在C处吊起质量为1500kg的货物时，吊杆处于水平静止状态，此时液压杆对吊杆的推力是多少N ？如果已知液压杆内液体推动杆BG的有效作用面积为，求液压杆内液体对BG的压强为多少Pa ？
（3）当用该小吊车在D处吊起质量为1t的货物时，货物在1分钟内被抬高了，已知该小吊车的工作效率为，求此时小吊车的输入功率是多少W ？
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苏科九上物理同步精品课件
苏科版九年级上册
第11章 简单机械和功
11.5机械效率
2023秋苏科版九年级（上）物理同步精品备课
有用功、额外功、总功
实验探究机械效率
机械效率
01
03
02
CONTANTS
目 录
生活中我们常常会遇到“效率”这个词。如：
利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题。
工作效率
学习效率
种子发芽率
树苗成活率
情景引入
想想议议：要把重100N的大米运上三楼。右图画了三种办法。
哪种办法最好，哪种办法最不好？
大米重100 N
人体重400 N
动滑轮重10 N
桶重 20 N
口袋重 5 N
学习了今天的知识你就明白了:
情景引入
有用功、额外功、总功
01
三种方式做功的内容
1
对沙子做功
对水桶做功
克服人自身重力做功
2
对沙子做功
对水桶做功
对滑轮做功
3
对沙子做功
对口袋做功
对滑轮做功
探究新知
=Gh
=100 N×3 m
=300 J
W3 =Gh + f h + Gh
=100 N×3 m + 5 N×3 m + 20 N×3 m
= 300 J + 15 J + 60 J = 375 J
W2 =Gh +f h
=100 N×3 m + 5 N×3 m
=300 J +15 J = 315 J
虽然使用机械能省力或改变作用力方向，但是由于机械自重或摩擦等影响，需要做额外功。
W1
有用功、额外功、总功
有用功300 J
目的
没用但不得不做
额外功75 J
克服动滑轮重做功60 J
克服物体重做功300 J
克服摩擦力做功15 J
有用功、额外功、总功
W3 = 375 J
动力对机械所做的功。
克服机械自重和摩擦力所做的无用功，
但又不得不做。
对人们有用的功；在数值上等于直接用手对物体做的功。
有用功“W有”：
额外功“W额”：
总功“W总”：
人们总希望有用功占总功的比例越大越好。
为了表示这个比例，物理学中引入了“机械效率”。
有用功、额外功、总功
W总= W有 + W额
机械效率
02
机械效率
1.定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。
2.公式：
3.意义：
表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。
4.因为 W有用 < W总 ，所以， η < 1。
机械效率一般用百分数表示，没有单位
探究新知
5.一些机械的机械效率
柴油机:28%～40%
起重机:40%～50%
抽水机:60%～80%
探究新知
适当增大物重
①减小机械自重；
使用较轻滑轮
②减小机械摩擦；
定时润滑
③增大有用功。
6.怎样才能提高机械的效率（减少额外功）
例题：起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m,而它的电动机所做功3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg.
解：
起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等：
F=G=mg =0.5×103kg×10N/kg=5×103N
起重机提升重物所做的有用功：
W有=Fh=5×103N×3m =1.5×104J
起重机的电机做的总功：
W总=3.4×104J
因此，起重机的机械效率：
典型例题
有没有机械效率为100%的机械？为什么？
师生互动
1.机械效率高低只表示有用功占总功的比值大小，不能说明做有用功多少；
2.机械效率是有用功跟总功的比值，只有大小，没有单位；
3.由于额外功总是存在，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1；
4.机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，机械性能越好；
5.机械效率高低与做功多少，功率大小，是否省力，提升高度无关。
探究新知
实验探究机械效率
03
实验原理
实验器材
测量滑轮组机械效率
测量的物理量
G ---- 物体的重力
h ---- 物体升高的高度
F ---- 绳子自由端的拉力
s ---- 绳子自由端移动的距离
刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、“一定一动”的滑轮组、“二定二动”的滑轮组和长约2 m的细绳．
实验探究
探究新知
1.测出钩码的重力G，并记录表中
2.先后按如图所示的三种情况，将实验器材安装好。
3.匀速拉动弹簧测力计，使钩码G匀速上升，读出弹簧测力计所示拉力F的值 ，从刻度尺读出钩码升高的距离h和绳子自由端移动的距离S，记录数据在表格中。
实验步骤
探究新知
滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 弹簧测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械
效率
（a） 1 0.1 0.1 0.4 0.3 0.12 83%
（b） 1 0.1 0.1 0.3 0.5 0.15 67%
（c） 1.5 0.1 0.15 0.4 0.5 0.20 75%
实验记录表
注意事项：
在提升钩码的过程中，要竖直向上，匀速提升钩码。
探究新知
(2).b、c为同一个滑轮组,挂的钩码数量不同时，它的机械效率有什么变化？
b、c为同一个滑轮组， c装置挂的钩码质量越大，机械效率越高。因为提起的物体越重，做的有用功越多，机械效率越大。
分析讨论
(1).a、b两个滑轮组,挂的钩码数量相同时,机械效率有什么不相同？
a、b两个装置，提起相同的物重，做相同的有用功，但b装置动滑轮多，需要做的额外功多，机械效率低。
探究新知
实验结论
(1)物重：同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。
影响滑轮组机械效率的因素：
(2)动滑轮重：提起的物重一样，动滑轮越重，机械效率越低。
(3)摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重。
减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率。 如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳
探究新知
影响因素 分析 改进措施（提高效率）
被提升物体的重力 同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 尽可能增加被提升物体的重力
动滑轮的自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重
滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦
影响滑轮组机械效率的因素和改进措施
探究新知
测量斜面的机械效率
实验探究
实验原理：
1.测量木块的重力，记录数据；
3.改变斜面的倾斜程度，重复步2。
2.把木块用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、小车沿斜面移动的距离S、木块上升的高度h。
实验步骤：
4.斜面倾斜程度不变，在斜面上分别铺白布、毛巾.重复步2。
探究新知
斜面的倾斜程度 木块重 G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长 s/m 有用功 W有/J (Gh) 总功 W总/J (Fs) 机械效率η
较缓
较陡
最陡
0.06
1.7
1.7
1.7
0.1
0.14
0.4
0.5
0.6
0.82
0.82
0.82
0.1
0.17
0.24
0.33
0.41
0.49
30 ％
41％
49 ％
机械效率与倾斜程度的关系
斜面的粗糙程度一定，倾斜程度越大，机械效率越高
实验记录：
实验结论：
探究新知
机械效率与斜面粗糙程度的关系
斜面材料 小车重力G/N 斜面高度 h/m 拉力 F/N 斜面长 s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械
效率
木板 2 0.1 0.8 0.82 0.2 0.66 30.3 ％
棉布 2 0.1 1.2 0.82 0.2 0.98 20.4 ％
毛巾 2 0.1 1.6 0.82 0.2 1.32 15.2 ％
斜面的倾斜程度一定，斜面越光滑，机械效率越高
实验记录：
实验结论：
探究新知
1.板车上装有货物，一人拉着该板车将货物送到目的地，
对货物所做的功叫 功，对板车所做的功叫 功，
如果目的是送板车，则对板车所做的功叫 功，对
货物所做的功叫 功。
2.两台机械所做的总功之比为2：1，它们的机械效率之比为
3：4，则它们所做的有用功之比为（ ）
A．2：1 B．3：4
C．8：2 D．3：2
有用
额外
有用
额外
D
课堂练习
3.用总功率为10 kW，最大抽水高度10 m的水泵给水塔抽水，
水塔顶端水箱容积为200 m3，水塔水箱距地面高度为24 m，
抽水机的机械效率为50 %，则最少需要 台这样的抽水机，
同时满负荷工作 s可以将水塔抽满？
4.朝鲜族有一种群众喜爱的娱乐跳板，若支点在跳板中央，
当体重均为600 N的两名运动员从1.5 m处由静止下落到跳
板一端时，静止于另一端重为450 N的女运动员被向上弹
起3 m高，若不计空气阻力，跳板的机械效率为（ ）
A．100 % B．90 % C．75 % D．25 %
3
3.2×103
C
课堂练习
如图所示，水平拉力F1将所受重力为G的物体沿直线匀
速拉动s1的距离，做功W1 ；如图，借用滑轮组， F2使
物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离s1 ， F2
所拉绳端的上升距离为s2 ，做功W2 。则（ ）
B
A． W2=3 F2 s2
B．图中有用功W有=F1 s1
C．
D．图中，拉力F2克服物体与地面间的摩擦力做了额外功
课堂练习
6.分别用图甲、乙的方式将重为50 N的物体提升1 m，已知
滑轮重5 N（不计绳重和摩擦）。则（ ）
A．甲图中手对物体所做的功较大
B．乙图中手对物体所做的功较大
C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＞η乙
D．手的拉力：F甲 < F乙；机械效率：η甲 < η乙
D
课堂练习
7.如图所示，斜面长1 m，高0.4 m，用大小为5 N方向平行
于沿斜面向上的拉力F，将重10 N的铁块从底端匀速拉到
顶端。下列说法正确的是（ ）
D
A．拉力做功10 J B．有用功为2 J
C．物体受到的摩擦力为5 N D．斜面的机械效率为80 %
课堂练习
8.通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中
能提高机械效率的是（ ）
A．增加提升重物的重力
B．改用质量小的定滑轮
C．减少提升高度，减少做功
D．增加动滑轮，减小拉力
A
课堂练习
9.如图所示，小宇用沿斜面向上的力F =300 N，把50 kg的
木箱沿斜面匀速推到2 m高处，斜面长4 m，g=10 N/kg。
求：
1000
50
（1）小宇对木箱做的有用功为 J；
（2）此过程中物体受到的摩擦力为 N。
2 m
4 m
课堂练习
（1）动滑轮自重是 N；
（2）当G物 =4 N时，重物以v =2 m/s速度匀速
上升，拉力F做功的功率是 W；
（3）图乙中的曲线表明，同一滑轮组的机械
效率η随所挂物重G物的增大而增大，最
终 （会/不会）达到100 %；仅改
变图甲中的绕绳方式、重复上述实验，
所得到的η﹣G物与图乙曲线 （相同/不同）。
12
2
不会
相同
10.现用如图甲的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的
关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η
与G物关系如图乙，若不计绳重和摩擦，则：
课堂练习
机械效率
有用功
对人们有用的必须要做的功
并非我们需要但又不得不做的功
有用功与额外功的总和
有用功跟总功的比值叫做机械效率
机械效率
额外功
总功
W有
W总
η＝
测量滑轮组的机械效率
影响因素：G物、G轮、G绳、f
课堂小结
谢谢
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11.5机械效率（分层练习）
一、单选题
1．一个滑轮组经改进后，机械效率比原来大大提高，用该滑轮组将同一物体匀速提升同样的高度，与改进前相比（ ）
A．总功不变，但额外功减少了
B．总功不变，有用功增加了
C．有用功不变，总功减少了
D．做的有用功减少了
【答案】C
【详解】由于把同一物体匀速提升同样的高度，所以，利用滑轮组做的有用功相同，由于改装后的机械效率高，所以，由知道，改装后利用滑轮组做的总功减少，又因为
W总＝W有+W额
所以，改装后利用滑轮组做的额外功减少，综上所述，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（ ）
A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
B．机械做功越快，机械效率越高
C．使用机械可以省力或省距离，但不能省功
D．机械做功越多，机械效率越高
【答案】C
【详解】AC．使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误，C正确；
BD．由于机械效率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。
故选C。
3．甲、乙两种机器所做的总功之比是2:3，机械效率之比是3:1，则它们所做的有用功之比（ ）
A．2:3 B．2:1 C．2:9 D．9:2
【答案】B
【详解】由可得
则它们有用功之比为
故选B。
4．如图所示，小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中（ ）
A．小明克服自身重力所做的功是总功
B．小明克服沙子重力所做的功是有用功
C．小明克服沙子重力所做的功是额外功
D．小明克服桶的重力所做的功是有用功
【答案】B
【详解】小明用桶把一些沙子运上三楼，对克服沙子重力做的功为有用功；为了提升沙子不得不克服自身重力、克服桶的重力所做的功为额外功；克服沙子重力做的功、克服自身重力、克服桶的重力所做的功之和为总功；故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
5．如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为h，斜面长为s，且s＝3h，物体所受重力为G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（ ）
A．F＝ f＝ B．F＝ f＝ C．F＝ f＝ D．F＝ f＝
【答案】C
【详解】根据题意知道，拉力做的有用功
W有用＝Gh
拉力做的总功
W总＝Fs＝F×3h＝3Fh
斜面的机械效率
解得拉力
克服摩擦力所做的额外功
则摩擦力
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
6．用图所示的动滑轮匀速提升钩码，测量动滑轮的机械效率，下表中已填入某次实验时测量出的数据。下列说法正确的是（ ）
钩码重G/N 提升高度h/m 绳自由端拉力F/N 绳自由端移动距离s/m 机械效率
2 0.1 1.2 0.2
A．实验中应在弹簧测力计保持静止时读数
B．本次实验中，动滑轮的机械效率为60%
C．该动滑轮的机械效率不会改变
D．若只增加钩码受到的重力，该动滑轮的机械效率会变大
【答案】D
【详解】A．实验时，在弹簧测力计静止时拉力不需要克服绳与轮之间的摩擦，所以测得的拉力偏小，故A错误；
B．本次实验中，动滑轮的机械效率为
故B错误；
CD．若只增加钩码受到的重力，上升的高度相同，额外功不变，有用功增大，由
可知该动滑轮的机械效率会变大，故D正确，C错误。
故选D。
7．如图用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里，匀速竖直上升了1m。在这个过程中，拉力为500N；滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P，动滑轮重力80N，绳重可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F所做的总功为900J
B．拉力F的功率是180W
C．滑轮组的机械效率是80%
D．克服动滑轮与轴的摩擦所做额外功是20J
【答案】D
【详解】A．由图知，承担重物绳子的段数，由和可得总功
故A错误；
B．拉力F的功率
故B错误；
C．克服物体重力做的有用功
滑轮组的机械效率
故C错误；
D．额外功
克服动滑轮重力做的额外功
绳重可忽略不计，所以克服动滑轮与轴的摩擦所做额外功
故D正确。
故选D。
8．如题图所示，甲是建筑工地上的塔式起重机示意图，乙是一端的滑轮组，用2.1×103N的拉力F在10s内将重6×103N的物体匀速提升5m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F做功大小为2.1×104J
B．绳索自由端速度大小为0.5m/s
C．该滑轮组的动滑轮重300N
D．该滑轮组的机械效率为80%
【答案】C
【详解】A．由图可知一端滑轮组绳子的有效段数n=3，绳子自由端移动的距离
s=nh=3×5m=15m
拉力做的总功
W总=Fs=2.1×103N×15m=3.15×104J
故A错误；
B．绳索自由端的速度
故B错误；
C．因为不计绳重和摩擦时
动滑轮重
G动=3F-G=3×2.1×103N-6×103N =300N
故C正确；
D．滑轮组的机械效率
故D错误。
故选C。
二、填空题
9．当你用桶从井中提水时，你对桶做的功是 ；如果桶掉进井里，从井捞桶时，桶里带着一些水，这时你对桶做的功是 ，对水做的功是 （以上三空均选填“总功” “额外功”或“有用功”）。当你提着水桶在水平地面上匀速前进，你对物体做功为 J，理由是： 。
【答案】 额外功 有用功 额外功 0 在力的方向上没有移动距离
【详解】[1]当用桶从井中提水时，对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功。
[2][3]如果桶掉进井里，从井捞桶时，桶里带着一些水，这时对桶做的功是有用功，对水做的功是额外功。
[4][5]当提着水桶在水平地面上匀速前进，由于在拉力的方向上没有移动距离，故对物体做功为零。
10．小明用如图所示的动滑轮提起重140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），此时动滑轮的机械效率为 %；如果向水桶内再加入40N的水，该动滑轮的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 87.5 变大
【详解】[1]动滑轮的机械效率为
[2] 如果向水桶内再加入40N的水，水桶的重力变为180N，动滑轮的机械效率变为
，故该动滑轮的机械效率变大。
11．如图所示，斜面长，高。工人在6s内将重的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是。此过程中工人做的有用功为 J，斜面的机械效率为 。
【答案】 360 80
【详解】[1] 工人利用斜面提升重物，所做的有用功
W有用=Gh=600N0.6m=360J
即此过程中工人做的有用功为360J。
[2]斜面的机械效率
η=== 80
即斜面的机械效率为80。
12．如图所示，用滑轮组提升重为360N的货物，上升速度为0.3m/s，动滑轮重为30N，拉力F的功率为180W，则绳子自由端的拉力F为 N，滑轮组的机械效率为 。
【答案】 200 60%
【详解】[1]由图知道，承担物重绳子的股数是n=3，绳子自由端移动的速度
由于
绳子自由端的拉力
[2]滑轮组的机械效率
13．如图所示，光滑斜面AB>AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，两个斜面的效率分别为η1和η2，则F1 F2，W1 W2，η1 η2。
【答案】 < = =
【详解】[1][2][3]斜面光滑说明没有摩擦，所以不做额外功。所以把同一物体沿斜面AB和AC分别拉到顶端A，h相同，由W=Gh可知两次做的功相同，即W1=W2；根据，有用功与总功相等，机械效率均为100%，所以η1=η2；由图可知，LAB>LAC，而W1=W2，由W=Fs，所以F114．如图甲所示，使用两个滑轮组提升重均为900N的物体，使物体匀速升高不同的高度。两滑轮组相关的数据如图乙所示。其中，利用A滑轮组做的有用功为1800J，利用B滑轮组做的有用功为1400J。则
（1）由图乙判断：A滑轮组的机械效率是 ；
（2）计算：①A滑轮组中，物体被提升的高度； ②的大小；
（3）使用A滑轮组做的额外功 使用B滑轮组做的额外功。（选填“大于”“等于”“小于”）
【答案】 75% 2m 等于
【详解】（1）[1] 滑轮组的机械效率反映的是有用功占总功的比例，如图乙所示，有用功占总功的75%，所以A滑轮组的机械效率是75%。
（2）[2] 物体重为900N，用A滑轮组做的有用功为1800J，则物体被提升的高度为
[3]由题可知A滑轮组拉力做的总功为
如图甲所示，A滑轮组中动滑轮上绕了3条绳，即n=3，物体升高2m，则绳子自由端移动距离为6m。则拉力的大小为
（3）[4] 使用A滑轮组做的额外功为
如乙图所示，使用B滑轮组做的额外功为
故。
三、作图题
15．如图所示，某人用沿斜面向上的力，把重的木箱从斜面底部推到斜面顶部。哪个力做的功是总功？请在图中画出这个力的示意图。
【答案】
【详解】人沿斜面向上的力做的功是总功，力的示意图如下图所示
16．小明正在探究“滑轮组的机械效率和绕线方式是否有关”时，请参照小明设计的图甲补全图乙完成探究实验。
【答案】
【详解】探究“滑轮组的机械效率和绕线方式是否有关”应让滑轮相同，提升的物重相同，绳子的绕法不同，由甲图可知有2段绳子拉着动滑轮，故乙图应用3段绳子拉着动滑轮，从动滑轮的挂钩开始连起，如图所示：
四、计算题
17．如图，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中；
（1）绳子自由端下降速度为多少m/s；
（2）滑轮组的机械效率为多少；
（3）拉力F的功率是多少W，如果重物为900N，则滑轮组的机械效率又为多少。
【答案】（1）0.2m/s；（2）80%；（3）50W，90%
【详解】解：（1）由图知
绳子自由端被拉下的距离
绳子自由端下降的速度
（2）拉力做的有用功
拉力做的总功
滑轮组的机械效率
（3）拉力F的功率是
不计绳重和摩擦，根据公式可知，动滑轮的重力
如果重物为900N，根据公式可知，滑轮组的机械效率是
答：（1）绳子自由端下降速度为0.2m/s；
（2）滑轮组的机械效率为80%；
（3）拉力F的功率是50W，如果重物为900N，则滑轮组的机械效率为90%。
18．如图甲所示，通过滑轮组用拉力F将边长为20cm的正方体物块从液体中匀速拉出至液面上方一定高度处，从图示位置开始，共用时5s，拉力F随时间t变化的关系图像如图乙所示。动滑轮的重力为4N，不计摩擦及水和空气对物块的阻力，不考虑液面变化，g取10N/kg，求：
（1）物块运动的速度。
（2）物块离开液面后拉力所做的功。
（3）物块离开液面后滑轮组的机械效率（百分号前保留一位小数）。
【答案】（1）0.1m/s；（2）29.2J；（3）97.3%
【详解】解：（1）由乙图图像可知，1~3s拉力不断增大，说明该过程是物块从刚刚开始露出液面到完全露出液面的过程，运动的距离
所用的时间
物块运动的速度
（2）由乙图图像可知，3~5s是物块离开液面后运动的过程，拉力F3=73N，所用的时间
物块离开液面后上升的高度
由题意知承重绳的段数为，，绳子自由端移动的距离
拉力F做的功
（3）因为不计绳重和摩擦时
所以物块的重力
结合机械效率公式可得
答：（1）物块运动的速度为0.1m/s；
（2）物块离开液面后拉力所做的功为29.2J；
（3）物块离开液面后滑轮组的机械效率为97.3%。
19．如图所示装置，小明站立在水平地面提升总重力为56N的三件衣服，他以大小为15N的拉力竖直向下匀速将绳端下拉了1m，若衣服上升的速度为0.25m/s，求：
（1）小明所做的总功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）小明拉力的功率。
【答案】（1）15J；（2）93.3%；（3）15W
【详解】解：（1）人做的总功
（2）根据图示可知，有两个动滑轮提升物体，即4条绳子提升物体，衣服上升的距离
有用功为
滑轮组的机械效率
（3）绳子移动的速度为
小明拉力的功率为
答：（1）小明所做的总功为15J；
（2）滑轮组的机械效率约为93.3%；
（3）小明拉力的功率为15W。
五、实验题
20．（1）如图甲所示，用作用点不同，分别用沿圆的切线方向的三个力F1、F2、F3，使杠杆在水平位置保持平衡，则F1、F2、F3的大小关系是 。
（2）如图乙所示，用两种不同的滑轮将同一重物G提升到相同高度，若不计绳重、摩擦和滑轮重，F1 F2，机械效率1 2（选填“>”“<”或“=”）。
【答案】 F1=F2=F3 =
【详解】（1）[1]图甲中分别用沿圆的切线方向的三个力F1、F2、F3，此时圆心(支点)到力的作用线的距离都是相同的(等 于圆的半径)，根据力臂的定义可知，此时三个力的力臂都相同；由杠杆平衡条件可知：在阻力、阻力臂、动力臂都不变的情况下，动力的大小也不变，即F1=F2=F3，故F1、F2、F3的大小相等。
（2）[2]图乙中第一个图是动滑轮，可以省一半的力，不计绳重、摩擦和滑轮重，则；第二个图是定滑轮，不省力，则F2=G，所以F1 F2。
[3]若不计绳重、摩擦和滑轮重，则W有用= W总，两种情况下的机械效率为1，即η1 = η2。
21．小强同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。他首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：
斜面倾斜角θ 小车重G/N 斜面高h/m 斜面长 s/m 拉力F/N 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
12° 5 0.2 1 2.1 1 2.1 48%
30° 5 0.5 1 3.6 2.5 3.6 69%
45° 5 0.7 1 4.3 3.5 4.3 81%
（1）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越 ，斜面越省力，斜面的机械效率越 ；
（2）若想探究斜面的机械效率与接触面的粗糙程度的关系，则要保持斜面倾斜角度θ不变、小车的重不变，只改变 。
【答案】 小 低 接触面的粗糙程度
【详解】（1）[1][2]分析上表中的数据，在小车的重一定时，斜面倾斜角θ越小，所需拉力越小，则说明斜面越省力，但此时斜面的机械效率越低。
（2）[3]根据控制变量法思想，若想探究斜面的机械效率与接触面的粗糙程度的关系，则要保持斜面倾斜角度θ不变、小车的重不变，只改变接触面的粗糙程度。
22．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，第1、2、3次实验装置分别如图甲、乙、丙所示。
次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/cm 测力计拉力F/N 测力计移动距离s/cm 机械效率η
1 2 10 0.9 30 74.10%
2 4 10 1.6 30 83.30%
3 4 10 1.0 50
（1）实验中，弹簧测力计应竖直方向 提升重物。第3次实验中所做的有用功是 J，机械效率为 。
（2）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，所做的额外功将 （增大/减小）。因而，由第2、3次实验可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 。
（3）比较 两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率 。
【答案】 匀速 0.4 80% 增大 越小 1、2 越高
【详解】（1）[1]实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升。
[2]第3次实验中有用功
[3]总功
机械效率
（2）[4]第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，所做的额外功将增大。
[5]由实验2、3得，有用功相同，总功增大，额外功增大，机械效率降低；所以滑轮组的机械效率跟动滑轮的重有关，使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小。
（3）[6][7]比较第1次实验和第2次实验可知，甲乙是同一个滑轮组，甲提起2N的物体，乙提起4N的物体，其他的条件相同，甲的机械效率是74.1%，乙的机械效率是83.3%，所以，使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越高。
一、单选题
1．如图所示，小州分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体M（绳长不变），测得物体M所受重力和拉力如表所示，则下列说法中正确的是（ ）
GM F甲 F乙 F丙
9N 10N 10N 10N
A．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，丙图中机械最省力
B．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，乙图和丙图中机械都能省力
C．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，他们的机械效率均相等
D．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，甲图中的机械效率最大
【答案】D
【详解】AB．从图中信息可知，物重为9N，甲、乙和丙所使用的拉力均为10N，故三种机械都不省力，故AB错误；
CD．甲、乙、丙图中的机械效率分别为
比较可得甲的机械效率最大，故C错误，D正确。
故选D。
2．如图为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让杠杆上升同样的高度，下列说法正确的是（ ）
A．重物在A点处人做的有用功多机械效率高
B．重物在A和B点处杠杆的机械效率相等
C．重物在B点处做的有用功多，杠杆的机械效率高
D．重物在B点处做的额外功多，杠杆的机械效率高
【答案】C
【详解】利用杠杆提升重物，有用功W有用=Gh，在A、B两处提升的是同一个重物，每次杠杆上升同样的高度，而重物上升的高度hB＞hA，在A、B两处人做的有用功不相同，重物在A点处做的有用功少；由图可知在A、B两处提升重物，每次用力让杠杆上升同样的高度，而杠杆的重心上升的高度hA′=hB′，额外功W额外=G杆h，所以额外功相同；在A、B两处人对重物提升的高度不同，做的有用功不相同，因为，A有用功少，额外功一样，可得ηA＜ηB，故ABD错误，C正确。
故选C。
3．如图甲所示，一个滑轮组竖直固定在水平支架上，已知每个滑轮均重20N，滑轮组下端挂有重为G的物体A，用力F通过滑轮组绳的末端竖直向上匀速提升重物A，重物A向上运动的速度为v，力F做功的功率P随物体上升速度v之间的关系图像如图乙所示。不计绳重与摩擦，g=10N/kg。则下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的大小为120N
B．滑轮组对A的拉力为140N
C．拉力F的功率为1.2W时，10s内滑轮组对物体A做功12J
D．若在物体A下再加挂80N的重物，滑轮组的机械效率可以达到90%
【答案】A
【详解】A．由图乙可知，力做功的功率与物体上升速度成正比，当时，拉力的功率为1.2W，根据
可得，拉力为
故A正确；
B．由图甲可知，滑轮组有一个动滑轮和一个定滑轮组成，承担重物绳子的段数n=3，不计绳重与摩擦，由
可得，重物A的重力为
滑轮组对A的拉力大小等于物体A的重力340N，故B错误；
C．由图乙可知，拉力的功率为1.2W时，物体上升速度，10s内物体上升的高度为
滑轮组对物体A做功为
故C错误；
D．物体A下再加挂80N的重物时绳端拉力
此时滑轮组的机械效率为
故D错误。
故选A。
4．如图甲所示的装置，A是重10N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和60N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，（g=10N/kg）。下列结论正确的是（ ）
①动滑轮的重力为9N
②1~2s内拉力F的功率为2W
③此装置提升重物的最大机械效率约为81.8%
④用此装置匀速提升50N的货物时，小张对地面压力为470N
A．①④ B．③④ C．③ D．②③④
【答案】C
【详解】①由图丙可知，在1~2s内A被匀速提升，由图乙可知此时的拉力F=10N，由图知n=2，忽略绳重及摩擦，拉力为
则动滑轮重力为
故①错误；
②由图丙可知，1~2s内A上升的速度vA=0.2m/s，拉力端移动速度为
1~2s内拉力F的功率为
故②错误；
③忽略绳重及摩擦，C处绳子拉力为
则当C处最大拉力为60N时，B处拉力为
大于绳子B能承受的最大拉力100N，当B处最大拉力为100N时，C处拉力为
小于绳子C能承受的最大拉力60N，所以要以B处最大拉力为准，此时C处的拉力为
B处的拉力为
此装置最多能匀速运载货物的重力为
装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，此装置提升重物的最大机械效率为
故③正确；
④人的重力为
因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力为
因此小张对地面的压力为
故④错误，综上所述只有③正确，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．如图甲所示的装置是用来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系图像，如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
①此滑轮组动滑轮的重力为3N；
②当时，滑轮组机械效率；
③当时，弹簧测力计的示数为6N；
④此滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将达到100%。
A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①②
【答案】A
【详解】①不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为
由图像可知当物体的重力为12N时，滑轮组的机械效率80%，即
解得动滑轮重力为
故①正确；
②不计绳重和摩擦，当时，滑轮组的机械效率为
故②错误；
③由图知，时，弹簧测力计的示数为
故③正确；
④使用滑轮组时，克服物重做功的同时，不可避免地要克服动滑轮重做额外功，所以总功一定大于有用功，由公式可知滑轮组的机械效率一定小于100%；由图像可知同一滑轮组的机械效率η随G物的增大而增大，但最终不能超过100%，故④错误。
综上可知，只有①③符合题意；故A正确，BCD错误。
故选A。
二、填空题
6．用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则：
①滑轮自重是 N；
②当G物=7N时，重物以2m/s速度匀速上升，拉力F做功的功率是 W；
③仅改变图甲中的绕绳方式为图丙、重复上述实验，所得到的η-G物图线与图乙所示曲线 （选填“相同”或“不同”）。
【答案】 2 18 相同
【详解】①[1]由图乙可知，当物重时，滑轮组的机械效率为，不计绳重和摩擦，克服物重做的功为有用功，克服滑轮重和物重做的功为总功，因此滑轮组的机械效率为
解得，。
②[2]当G物2=7N时，重物以2m/s速度匀速上升，拉力F做功的功率是
③[3]不计绳重和摩擦，由
可知，仅改变图甲的绕绳方式，重复上述实验，所得到的η-G物图线与图乙所示曲线相同。
7．如图-1所示，将一个长为1m、质量为50kg的长方体箱子沿着长为s=3m的斜面推到高为h=1.8m的车厢中的A处，推动箱子的s-t图像如图-2所示，所用推力如图-3所示，则整个过程中箱子的平均速度为 m/s；物体在斜面上运动时所受摩擦力为 N；在斜面上推动箱子的机械效率为 ；在车厢里推动箱子时，推力的功率为 W。
【答案】 0.3 106 73.5 60
【详解】[1]由图-2可知，整个过程中箱子移动的距离为6m，所用时间为20s，则整个过程中箱子的平均速度为
[2]箱子在斜面上运动时，推动箱子做的有用功为
由图-3可知，箱子在斜面上运动时，所用推力为400N，推动箱子做的总功为
则箱子在斜面上运动时，推动箱子运动做的额外功为
根据可得，物体在斜面上运动时所受摩擦力为
[3]在斜面上推动箱子的机械效率为
[4]由图-3可知，在车厢里推动箱子时，所用推力为F′=100N，所用的时间为
由图-2可知，在车厢里推动箱子时，箱子移动的距离为
则推力的功率为
8．一个质量为70kg的工人，在建筑工地用如图所示的装置提升石板，已知托盘重200N，容量足够大，每块石板重100N，绳能承受的最大拉力为800N，滑轮的摩擦和绳重忽略不计。当工人站在地面上用此装置在4s内将10块石板匀速提升2m时，此装置的机械效率为80%，则此装置的动滑轮重为 N；该工人提升10块石板升高2m过程中，做的额外功为 J；该工人用此装置提升石板的机械效率最高可达到 （g=10N/kg，保留一位小数）。
【答案】 50 500 81.5%
【详解】[1][2]10块石板的总重力
G石=10×100N=1000N
提升石板所做的有用功
W有=G石h=1000N×2m=2000J
此装置提升石板所做的总功
提升石板所做的额外功
W额=W总-W有=2500J-2000J=500J
提升托盘所做的额外功
W托盘=G托盘h=200N×2m=400J
不计摩擦及绳重时，提升动滑轮所做的额外功
W滑轮=W额-W托盘=500J-400J=100J
动滑轮的重力
[3]人对绳子的最大拉力
F=G人=mg=70kg×10N/kg=700N
同一轮滑组，提升物体的过程中，所做的有用功越大，机械效率越高，所以提升的物体越重，机械效率越高。当绳子端所受的拉力最大，提升的物体最重，此装置的机械效率最高。由图示知，滑轮组承重绳子为2根，所以能提起的石板的最大重力
最多能提起石板的数量
实际上，提升石板的重力
G石实=11×100N=1100N
绳子端的实际最大拉力
此装置的最高机械效率
三、计算题
9．如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m，当物体质量为2kg时，滑轮组的机械效率为50%，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦。（g取10N/kg）求:
（1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力
（2）动滑轮的重力
（3）若人以0.3m/s的速度匀速向下拉绳时，拉力F的功率。
【答案】（1）2N；（2）2N；（3）0.4W
【详解】解：（1）物体重力为
物体在水平面上匀速运动时受到的滑动摩擦力
（2）因为物体被匀速拉动，滑轮组对物体的拉力等于阻力为2N，则有用功为
因为滑轮组的机械效率为50%，则额外功为
如图，物体被拉的距离是1m，动滑轮上升的高度就是1m，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，克服动滑轮重力做的功就是额外功，则动滑轮重力为
（3）由图可知，动滑轮上绕了3条绳子，这三条绳子共同拉动动滑轮上升，力的大小为
所以绳子自由端施加的力为
若人以0.3m/s的速度匀速向下拉绳时，拉力F的功率为
答：（1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力为2N；
（2）动滑轮的重力为2N；
（3）人以0.3m/s的速度匀速向下拉绳时，拉力F的功率为0.4W。
10．为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，物体上升速度v随时间变化关系图像为图（丙），物体上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）匀速提升物体时，拉力F的功率为多少W 滑轮组的机械效率η为多少
（2）在1~2s内，拉力F做的功W为多少J
【答案】（1）300W，83.3%；（2）187.5J
【详解】解：（1）在2~3s内，重物做匀速运动，其速度
拉力
因为连接动滑轮的绳子有三根，所以拉力F的作用点下降的速度是重物上升速度 v3的三倍，则拉力F的功率
滑轮组的机械效率
（2）在1~2s内，拉力
重物上升高度
拉力 F做的功
答：（1）在2~3s内，拉力F的功率为300W，滑轮组的机械效率为83.33%；
（2）在1~2s内，拉力F做的功为187.5J。
11．如图所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N，密度为1.6×103kg/m3。测得物体在出水面后牵引车作用在绳子上的拉力为500牛。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg，问：
(1)物体浸没水中时所受的浮力多大？
(2)物体露出水面前滑轮组机械效率多大？
(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，牵引车拉力的功率多大？
【答案】(1)750N；(2)60%；(3)750W
【详解】(1)由可得物体的质量
根据可得物体的体积
物体浸没水中时排开液体体积等于物体体积，所受的浮力
(2)由图知绳子承担物重的段数n为3，由可得
解得动滑轮的重力
设物体在水中受到的拉力为F1，则有
物体出水面前作用在绳端的拉力
物体出水面前的机械效率
(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，则绳子移动的速度
则牵引车拉力做功的功率
答：(1)物体浸没水中时所受的浮力750N；
(2)物体露出水面前滑轮组机械效率60%；
(3)物体出水面后上升的速度是0.5m/s，牵引车拉力的功率750W。
四、实验题
12．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小刚用如图所示滑轮组进行了三次实验，实验数据如表所示。
实验序号 物重G/N 物体上升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率
① 4 0.3 1.8 0.9 74.1%
② 6 0.3 2.6 0.9 76.9%
③ 8 0.3 3.3 0.9
（1）本实验中用到的测量工具有 和 ；
（2）在第②次实验中，做的有用功是 J，额外功是 J；
（3）第③次实验中滑轮组的机械效率是 （结果保留至0.1%）；
（4）通过分析实验数据可以得出：同一滑轮组提升的物重增大，机械效率将 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（5）若弹簧测力计没有竖直向上拉，则测得的机械效率将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】 弹簧测力计 刻度尺 1.8 0.54 80.8 增大 偏小
【详解】（1）[1][2]实验中需要测量物体的重力、拉力以及物体上升的高度，因此实验中需要弹簧测力计和刻度尺。
（2）[3]根据图示和记录表格可知，动滑轮上绳子的股数为3，s＝nh，第②次实验中滑轮组的有用功
[4]总功
额外功
（3）[5]第③次实验中滑轮组的机械效率
（4）[6]根据表中数据可知同一滑轮组提升物体，物重增加，机械效率提高。所以可得结论：同一滑轮组提升的物重增大，有用功增大，机械效率将增大。
（5）[7]当拉力的方向不在竖直方向上时，由于动力臂变短，会造成拉力偏大，从而使得总功变大，根据知，在有用功不变的情况下，总功增大，所以机械效率偏小。
13．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表．
次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30
3 6 10 30 90.9%
（1）实验时，要 向上 拉动弹簧测力计；
（2）第2次实验中额外功为 J，滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）；
（3）第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为 N；
（4）分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 （高/低）；
（5）根据实验结论推测：使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为 （只填序号）；
A．71.6% B．82.6% C．92.4%
（6）若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功 （增大/减小/不变），滑轮组的机械效率 （大于/等于/小于）83.3%；
（7）若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在向上拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组实际的机械效率 （大于/等于/小于）90.9%。
【答案】 竖直 匀速 0.05 88.9% 2.2 高 C 增大 等于 小于
【详解】[1][2]在实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数等于拉力的大小。
（2）[3]第2次实验中拉力的总功为
W总=Fs=1.5N×0.3m=0.45J
第2次实验中有用功为
W有=Gh=4N×0.1m=0.4J
第2次实验中额外功为
W额外=W总-W有=0.45J-0.4J=0.05J
[4]滑轮组的机械效率为
（3）[5]由图丙可知弹簧测力计的分度值为0.2N，根据指针位置可以知道其示数为2.2N。
（4）[6]由表中实验数据可知，1、2、3次实验提升重物依次增加，滑轮组的机械效率越来越高，可得实验结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。
（5）[7]根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升10cm，重物更重，滑轮组的机械效率会更高。
故选C。
（6）[8]若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，动滑轮的重和摩擦力大小都不变，移动的距离增加，额外功增大。
[9]拉力和物体的重力大小不变，拉力移动距离仍是物体移动距离的3倍，根据机械效率公式，滑轮组的机械效率不变，等于83.3%。
（7）[10]若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在向上拉动的过程中停下来读取的，则此时滑轮组的与绳子之间没有滑动摩擦力，造成拉力变小，滑轮组的总功比实际总功偏小，造成机械效率变大，所以实际机械效率要小于90.9%。
14．在学习了机械效率的相关知识后，课外研究小组有同学猜想：同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想，他们用如图所示的滑轮组进行实验，改变钩码个数，用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳，使钩码匀速向上运动，测得的数据如表1。
表1
实验次数 钩码重 钩码上升的高度 绳端拉力 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8
（1）分析表中的数据，他的猜想是 （选填“正确”或“错误”）的；
（2）实验小组又进行了如下的探究：改变滑轮的个数组成不同的滑轮组，仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳，测得的数据如表2；
表2
实验次数 动滑轮个数 钩码重 绳端拉力 钩码上升的高度 绳端移动距离 有用功 总功 机械效率
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
分析数据可知：物重相同，动滑轮个数越多越省力，但机械效率越 。进一步分析还发现，当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功 有用功的情况，所以设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑 ；
（3）根据表2中的数据，如果增加动滑轮个数继续实验，将会出现的困难是 ，你的改进方法是 。
【答案】 错误 低 大于 机械所做的额外功 机械效率变低 减轻动滑轮的质量
【详解】（1）[1]由表1数据可知，用同一滑轮组提升不同重力的钩码时，钩码上升的高度以及绳端移动的距离相同，所得的机械效率不同，即机械效率是变化的，因此他的猜想是错误的。
（2）[2]由表2数据可知，当物重相同时，动滑轮个数越多，绳端拉力越小，即越省力，但机械效率也变低。
[3]根据额外功等于总功与有用功之差可知，在第6次实验中，额外功大于有用功，由此可知当滑轮组越来越省力时，它的额外功越来越大，甚至会出现额外功大于有用功的情况。
[4]根据以上分析可知，在设计一个机械模型时，既要考虑省力，还要考虑机械所做的额外功。
（3）[5][6]由表2数据可知，在其它条件相同的情况下，增加动滑轮个数，机械效率变低，这是将会出现的困难。根据
可知，在提升的物体重力一定时，若要增大机械效率，应减小动滑轮重，因此改进方法是减小动滑轮的重力或减轻动滑轮的质量。
一、综合题
1．新冠病毒是威胁全人类生命的大规模流行病，众志成城、共同抗疫是中国从抗疫过程中得到的宝贵经验，在抗疫过程中，武汉货物中转站借助了甲图的电动液压小吊车，很好的完成了物资的调运工作，图乙是小吊车的结构简图（吊杆重力、吊钩重力、各处摩擦力均不计）。如图乙所示，可伸缩吊杆ABCD伸缩时可将货物水平移动，吊杆最短长度，最长长度。液压杆EGB作用在吊杆的B点时，可将吊杆绕A点逆时针转动从而抬高货物，当吊杆处于水平状态时，A点到液压杆EGB距离，。
（1）由于操作不当或吊起的货物太重，电动液压小吊车可能会出现翻转的现象。如果把整个小吊车当作一个杠杆，吊车出现翻车时，大部分时候会以 为支点；（选填“E”、“O”或“F”）
（2）当用电动液压小吊车在C处吊起质量为1500kg的货物时，吊杆处于水平静止状态，此时液压杆对吊杆的推力是多少N ？如果已知液压杆内液体推动杆BG的有效作用面积为，求液压杆内液体对BG的压强为多少Pa ？
（3）当用该小吊车在D处吊起质量为1t的货物时，货物在1分钟内被抬高了，已知该小吊车的工作效率为，求此时小吊车的输入功率是多少W ？
【答案】 F
【详解】（1）[1]若操作不当或吊起的货物太重时，吊车右侧过重，重心偏向右侧，吊车可能会向右侧翻转。翻车时，整个吊车相当于一个以F为支点的杠杆。
（2）[2][3]在C处吊起重物，杠杆水平平衡时，液压杆对杠杆的推力为动力，动力臂为，C处竖直向下的阻力
阻力臂为，由杠杆平衡条件可得
则推力大小为
液体对BG的压强为
（3）[4]吊车输出的有用功为
吊车输入的总功为
吊车的输入功率为
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