1．知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系
2．理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算，会测算滑轮组的机械效率
3．知道机械效率总小于 1，知道提高机械效率的方法
4．知道斜面机械效率的计算方法
5. 知道杠杆机械效率的计算方法
1. 滑轮组的机械效率的计算
2. 提高机械效率的方法
3. 斜面机械效率的计算
有用功、额外功与总功
沙子重 100N，桶重 20N，人体重 400N，滑轮重 10N
请同学们观看以上图片，用三个方案把一桶沙子提到三楼：
（1）在这三个情景中，力对哪些物体做了功？
（2）哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？
（3）哪些功是我们不需要但又不得不做的功？
物理学中，会学到有用功，额外功和总功：
①有用功：必须做的，对我们有用的功，用 W 有表示；图中人提升沙子做功为有用功，即W有=Gh．如
果在粗糙的水平面上匀速移动物体时，W有=fs 物
②额外功：没有实用价值但又不得不做的功，用W额表示．
③总功：有用功与额外功的总和，用W总表示．W总=W有用+W额外
注意：在实际用机械做功时，总功也等于动力对机械做的功，即 W总=Fs．
机械效率
如上图，当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚木桶，你选择哪一只水桶？为什么？同理当你用动滑轮提升一只箱子时，你希望选用什么样的滑轮？为什么？
使用不同的简单机械做功，完成相同的有用功时，所做的总功不相同，有用功在总功中占的百
分比不同．我们总希望，有用功占总功中的份额越大越好．
我们把有用功跟总功的比值，叫做机械效率，用符号 η 表示
数学表达： 由于 W 总＞W 有用，所以 η＜100%．
注意：（1）机械效率用百分数表示，η 无单位．
（2）机械效率是反映机械性能的一个重要指标．
（3）某台机器的机械效率是 60%，它表示有用功在总功中所占的比值为 60%．
（4）功率和效率不是同一个物理量，功率是表示做功快慢的物理量．
常见机械的效率：
测量滑轮组的机械效率
如图所示：为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？每
个量怎样测量？
实验原理：
（其中 W有用=G 物 h，要测量物重G和物体上升的高度h；测出绳端的拉力F和拉力移动的距离s，
根据 W总=Fs计算出总功）
2．实验器材：刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮多个、铁架台、长约2m的细绳．
3．实验步骤：
（1）按图组装滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置；
（2）匀速竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码G升高，读出弹簧测力计的示数F，用刻度尺测出
钩码上升的距离 h 和弹簧测力计移动的距离s，把数据记录在表格．
（3）改变钩码数量和绳子绕线方式，多次测量
4．实验数据：
5．实验结论：同一个动滑轮，提升重物越重，机械效率越大；同理，不同的滑轮组，提升相同的物
体，机械效率也不一样．
6．思考：滑轮组的机械效率跟什么因素有关系呢？
影响滑轮组机械效率的因素
关于功以下说法错误的是（ ）
A．有用功有时候比额外功小 B．把碗从水中捞起时有用功等于碗的重力所做的功
C．总功等于有用功与额外功之和 D．用桶把水提起来时额外功等于水的重力所做的功
甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来，水桶里带了一些水，关于两
同学做有用功、额外功的说法正确的是（ ）
A．甲提水桶做的功都是有用功 B．乙提水桶做的功都是有用功
C．甲提水桶对桶做的功是额外功 D．乙提水桶对桶做的功是额外功
利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（ ）
A．克服物体重力做的功是有用功
B．克服物体受地面摩擦力做的功是有用功
C．绳子自由端的拉力 F 做的功是有用功
D．克服物体受地面摩擦力做的功是额外功
2020年1月25日到2020年2月2日，从相关方案的设计完成，到正式投入使用，仅用了8天时间就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心。为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的（ ）
A．机械效率 B．功 C．功率 D．有用功
下列分析和判断中，正确的是（ ）
①功率越大的机械，做功越快，机械效率越高
②机械效率越高，有用功在总功中占的比值越大
③做功时间越长的机械所做的功越多，机械效率不一定高
④功率相等的两个机械，所做的有用功相同，机械效率就相同
⑤两个机械效率相同的机械，功率大的机械所做的总功多
A．只有②是正确的 B．①③⑤是错误的，其他正确
C．②和⑤是正确的 D．①④是正确的，③不能确定
如图所示，在大小为 400N 的拉力 F 作用下，滑轮组将 600N 的重物提升了 0.6m，在此过程
中（ ）
A．做的有用功是 500J B．做的总功是 800J
C．滑轮组的机械效率是 62.5% D．滑轮组的机械效率是 75%
如图所示滑轮组中，滑轮重均为10N，物体重为90N，绳重和摩擦不计．现拉动绳子
自由端，使物体在10s内匀速上升4m．则下列选项中正确的是（ ）
A．作用在绳自由端的拉力大小为 45N B．拉力所做的有用功为180J
C．拉力的功率为 40W D．滑轮组的机械效率为 80%
如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N．若
物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为（ ）
A．45N 50% B．45N 75% C．60N 50% D．60N 75%
小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数
据如表：
（1）测绳端拉力F时，应尽量竖直向上________拉动弹簧测力计．
（2）第1次实验测得的机械效率为________ ．（结果保留两位有效数字）
（3）分析表中数据可知：第2次实验是用______图做的；第4次实验是用_______图做的．（选填“a”、“b”或“c”）
（4）由 1、2 次实验数据可知：使用同一滑轮组，物体越重，机械效率越________；由 1、3 次实验数据可知：使用不同的滑轮组， 提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率 ________（填 “越高”、“越低”或“不变”）
在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，装置如图所示
（1）实验中应沿 方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（2）小组同学用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离S= m，机械效率η= %；
（3）如采用图丙装置，改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 （选填“越高”、“不变”或“越低”）；分析图像中A点可知，被提升物体所受的重力为 N（忽略绳重和摩擦）；
（4）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度。现用图甲所示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦。则下列描述滑轮组的机械效率η与机械效益MA、机械效益MA与物体重力G的关系图线中，可能正确的是（ ）
如图所示，使用滑轮组提升重物时（不计绳重和摩擦），能提高机械效率的是（ ）
A．减小提升重物的高度 B．减小被提升物的质量
C．减小定滑轮的重力 D．减小动滑轮的重力
如图所示的每个滑轮质量相同，用它们提起同一重物，机械效率最高的是（ ）
斜面
斜面的机械效率
（1）W 有= Gh ； W 总= Fs；
杠杆
用杠杆提升物体的机械效率(右图)
W 有=Gh； W 总= Fs；
（其中 h 为物体上升高度，s 为动力作用点移动的距离）
杠杆的额外功是指克服杠杆自身重力、摩擦力做的功．
如图所示，斜面长为 3m，高为 lm，工人用 400N 沿斜面方向的力将重为 960N 的箱子推到车
上．在这过程中（ ）
A．有用功是 400J，总功是 960J
B．有用功是 960J，额外功是 400J
C．总功是 1200J，机械效率是 80%
D．有用功是 400J，机械效率是 80%
如图所示的斜面提升物体可以省力，用平行于斜面的拉力，将重为5N的物体从斜面底端匀速拉上斜面，物体移动的距离为1m，上升的高度为0.2m．已知斜面的机械效率为50%，则拉力大小为________N，物体受到斜面的摩擦力为________ N．
如图所示，物体重150N，挂在杠杆中点，人用100N的竖直向上将物体提高0.5m，在此过程
中，下列说法不正确的是（ ）
A．人用的拉力所做的功为 100J B．用杠杆提升货物所做的有用功为 50J
C．额外功为 25J D．杠杆的机械效率为75%
小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，将重G为15N的物体的挂在一粗细相同、质量均匀
的长硬棒的中点，手竖直提起棒的另一端，用10N的拉力使物体在2s内缓慢匀速提升了 0.lm．如图所示（不计摩擦）．
（1）重物上升的速度；
（2）小明利用杠杆所做的有用功，做功的功率，杠杆的机械效率；
（3）长硬棒自身的重力。
如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为____N，测力计上升的高度s为0.2m．物块G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为_______%，使用该杠杆所做额外功是_______J，产生额外功的原因是________________________．
某实验小组利用图示装置探究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①将质地均匀的杠杆O点悬挂，能自由转动，在A点悬挂总重为9N的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆保持水平静止，其中AO＝10cm，AB＝20cm。
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升使物体上升5cm（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为4N，回答下列问题：
(1)在步骤①中，若杠杆自重和摩擦不计，弹簧测力计示数应为 ；
(2)杠杆机械效率为 %。
(3)若将测力计的悬挂点由B移至C，O、A位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将
（变大/变小/不变）。
(4)若只将钩码的悬挂点由A移至C点，O和B位置不变，仍将钩码提升相同的高度（不计摩擦阻力），则杠杆的机械效率将 （变大/变小/不变）
玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃，如图甲所示，先将6个吸盘压在玻璃上，然后启动抽气机抽出吸盘内空气使吸盘内的气压减小，在大气压作用下吸盘将玻璃“吸住”，再通过电动机牵引滑轮组自由端的绳子就可以将玻璃吊起．图乙为“低压吸盘吊车”结构示意图，若吸盘及支架的总质量为45kg，每个滑轮的质量为15kg，不计抽气管和绳重，不计绳子与滑轮的摩擦，在某次吊装过程中，吊车将一块重为90kg的玻璃以0.4m/s的速度吊高2m。求：
（1）本次吊装过程中所做的有用功是多少？
（2）本次吊装过程中，电动机拉绳子自由端的拉力做功时的功率为多大？
本次吊装过程中，该装置的机械效率是多少？
学完杠杆平衡条件后，同学们从书中看到《杭州日报》中的一篇报道：在杭州动物园，一位物理老师用弹簧“称”出一头大象，如图所示，他动用了吊车、铁笼和一根长10m的槽钢．
（1）长的槽钢实质是一个______杠杆．
（2）整个称象过程运用了物理学中的______原理．
（3）吊车、槽钢、铁笼和弹簧秤的组合其实就是一把巨型杆秤，弹簧秤起了______的作用．
（4）测力计的拉力为动力F1，请你在图中画出动力臂 L1 及阻力 F2 的示意图．
（5）吊车的吊钩在棒上的固定处距测力计一端的距离为9m，距系铁笼处的距离为6cm，当棒处于水平平衡时弹簧秤的示数为200N，若不计棒及铁笼的重，则该大象质量约为多少t？
（6）用刻度尺测量出了在“称”象的过程中，弹簧秤向下移动了大约是50cm，铁笼离地距离大约是2mm，则利用该装置做的额外功是多少？该装置的机械效率是多少？
阅读短文，回答问题：
电梯
电梯与摩天大楼是哪一个先问世的？如果你认为是后者，那就错了，事实上，正是电梯的发明引起了建筑师们的注意，从而想到利用电梯可使人们自由地出入高楼的每一层，免于爬楼之苦，因此他们认为，建造摩天大楼是可行的，据报道，安装在我国上海中心大厦的“火箭”电梯，其攀升速度创造了20.5m/s 的世界纪录，从1楼到118楼只需短短55s.
电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等，如图甲所示，是某种升降电梯工作原理图，电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反，电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如.
(1)图甲中A滑轮是 (定/动)滑轮，B轮滑 (能/不能)省力；
(2)电梯在匀速上升过程中，轿厢的动能 ，配重的重力势能 (增大/减小/不变)
(3)上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯，在载重一定的情况下，下列最能体现该电梯运行特点的是 ；
A．做功多 B．安全可靠 C．功率大 D． 机械效率高
(4)如图乙所示是某次电梯满载上升时的 v—t 图像，若配重的质量为450kg，空轿厢的质量是550kg，额定载荷是1100kg，电梯匀速运行阶段，配重的重力做功 J；(g取 10N/kg)
(5)不计钢丝绳重和一切摩擦，其他条件同第(4)小问，该电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率为 W.
很多同学喜欢用“思维导图”梳理章节知识，如图是小明同学用“思维导图”总结的第十一章知识要点，其中第二点内容空缺，请在下列选项中选出合理一项，把图补充完整（ ）
A.滑轮 B.杠杆的平衡条件
C.惯性 D.探究动滑轮的机械效率与哪些因素有关
姚同学进入初三后非常努力，也非常爱思考，一次他研究水桶的构造时，不小心将水桶弄掉
进水里，在他打捞时桶里带些水．下列所述中属于有用功的是（ ）
A．把桶中水提高所做的功 B．把桶提高做的动
C．提桶和桶中的水做的功 D．手对绳子拉力做的功
工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（ ）
A．有用功不变，总功减小 B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小 D．有用功减小，总功不变
如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为 G1、G2 的货物提高相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（ ）
A．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
B．若 G1＝G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
C．若 G1＝G2，则拉力 F1 与 F2 所做的总功相等
D．若 G1＝G2，则甲、乙滑轮组所做的额外功相等
如图所示，工人师傅用 250N 的力 F 将重为 400N 的物体在 20s 内匀速提升 2m，若不计绳重和摩擦，以下说法错误的是（ ）
A．动滑轮重力为 100N
B．工人做功的功率为 50W
C．滑轮组的机械效率为 53.3%
D．若提升物重变为 500N，则拉力 F 为 300N
用如图所示的滑轮组将重80N的物体匀速提升2m，拉力F为50N．此过程中拉力F做的有用功为_______J，滑轮组机械效率为_______ ，若匀速提升重为50N的物体，则这个滑轮组的机械效率将_______（选填“增大”“减小”或“不变”）．
如图所示的滑轮组，用F＝30N的拉力，拉动水平地面上重为300N的物体，使物体匀速前进
了2m．物体和地面之间的摩擦力为45N，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
①拉力做的功是 120J ②绳子自由端移动的距离是 2m
③滑轮组的机械效率是 75% ④A 点受到的拉力为 300N
A．①④ B．②③ C．①③ D．③④
如图所示，在斜面上将一个重 9N 的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为 5N，斜面长 3m，
高 1m．则下列说法中不正确的是（ ）
A．该过程中做的有用功为 9J
B．这个斜面的机械效率为 60%
C．物体所受到的摩擦力是 5N
D．减小斜面与物体间的摩擦可以提高斜面的机械效率
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)讲
(1)按图班秋n
(2)匀速竖直向上拉动弹簧测刀1，~·
钩码上升的距离h和弹簧测力计移动的距离s,把数帮一
(3)改变钩码数量和绳子绕线方式，多次测量
4.实验数据：
钩码重
弹簧测力计读数
钩码上升的高度
弹簧测力计移动的距离
滑轮组的机械效率
G/N
F/N
h/m
s/m
2
1.1
0.
0.2
4
2.1
0.1
0.2
5.实验结论：同一个动滑轮，提升重物越重，机械效率越大；同理，不同的滑轮组，提升相同的物
体，机械效率也不一样」
6.思考：滑轮组的机械效率跟什么因素有关系呢？
影响滑轮组机械效率的因素
影响因素
探究结论
改进措施、提高效率
同一个动滑轮，提升重物越重，
在安全许可的情况下，尽可能多
与提升重物的重有关
机械效率越大
提货物
不同的动滑轮，提升相同的重物，
改进机械结构，使它更合理，轻
与动滑轮自重有关
动滑轮自重越小，机械效率越高
巧
对机械进行保养，保持良好的润
滑轮组自身部件的摩擦
机械自身摩擦越大，效率越低
滑，减少摩擦
典例精练
例1
关于功以下说法错误的是
A.有用功有时候比额外功小B.把碗从水中捞起时有用功等于碗的重力所做的功
C.总功等于有用功与额外功之和D,用桶把水提起来时额外功等于水的重力所做的功
例2甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来，水桶里带了一些水，关于两
同学做有用功、额外功的说法正确的是《个
A.甲提水桶做的功都是有用功B.乙提水桶做的功都是有用功
C.甲提水桶对桶做的功是额外功D.乙提水桶对桶做的功是额外功
例3
利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是
A.
克服物体重力做的功是有用功
B.克服物体受地面摩擦力做的功是有用功
第
C,蝇子自由端的拉力F做的功是有用功
四
D.克服物体受地面摩擦力做的功是额外功
777
777777777777777777
例42020年1月25日到2020年2月2日，从相关方案的设计完成，到正式投入使用，仅用了8天
时间就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心，为了在最短的时间
完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的
A.机械效率
B.功
C.功率
D.有用功
例5
下列分析和判断中，正确的是
①功率越大的机械，做功越快，机械效率越高
②机械效率越高，有用功在总功中占的比位越大
③做功时间越长的机械所做的功越多，机械效率不一定高
④功率相等的两个机械，所做的有用功相同，机械效率就相同
⑤两个机械效率相同的机械，功率大的机械所做的总功多
A.只有②是正啼的B.①③⑤是错误的，其他正确
C.②和⑤是正确的D.①④是正确的，③不能确定
G
例6如图所示，在大小为400N的拉力F作用下，滑轮组将600N的重物提升了0.6m,在此过程
中(
A.做的有用功是500JB.做的总功是800J
C.滑轮组的机械效率是62.5%D.滑轮组的机械效率是75%
到7
如图所示滑轮组中，滑轮重均为10N,物体重为90N,绳重和摩擦不计.现拉动绳子
自由端，使物体在10s内匀速上升4m.则下列选项中正确的是y
A.作用在绳自由端的拉力大小为45N
B.拉力所做的有用功为180J
C.拉力的功率为40W
D.滑轮组的机械效率为80%
例8如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为30N的物体，拉力F的大小为30N.若
物体和地面之间的摩擦力大小为45N,则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为
A.45N50%B.45N75%C.60N50%
D.60N75%
例9小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2八，测得的数
据如表：一个滑轮组经改装后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较（ ）
A．总功减少，额外功增多 B．总功不变，有用功增多
C．总功减少，有用功增多 D．总功减少，有用功不变
关于机械效率，下面说法正确的是（ ）
A．功率越大的机械，机械效率越高 B．机械效率越高的机械越省力
C．机械效率越低的机械，做的功就越少 D．功率大的机器做功一定快
一台机器的机械效率为 80%，当它完成 1000J 的总功时，所做的有用功为（ ）
A．1000J B．800J C．400J D．200J
如图所示的滑轮组中，动滑轮重 1N，小强用 6N 的拉力 F 通过该滑轮组匀速拉起重 10N的物体，物体沿竖直方向上升 0.4m。此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）
A．0.4J 83.3% B．0.8J 91.7% C．0.8J 83.3% D．0.4J 91.7%
用图甲、乙两种方式匀速将同一物体提升相同的高度，绳重和摩擦力不计。则拉力 F 对重物做的功 W 甲______W 乙，机械效率：η甲______ η乙．若乙图中再挂一物体，机械效率将______ 。
如图所示,一根均匀的细木棒OC，OA=14OC，B为OC的中点。在C点用始终竖直向上的50N的拉力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.1m,不计摩擦。木棒的机械效率为________;杆重为__________
如图所示，把重力为600N的物体匀速推到斜面顶端，斜面长为2m，高为1m，实际推力为400N，所花时间为5s。推力的功率是______ W，物体与斜面间的摩擦力是______ N，整个装置的机械效率是 ______。
在一次车辆故障处理过程中，拖车所用装置简化如图。为了尽快疏通道路，交警只用了30s 的时间，指挥拖车在水平路面上将质量为1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是6m/s，绳子自由端的拉力F是500N，故障车匀速拖离时受到的阻力是车重的0.08倍。（g取 10N/kg）
求：
（1）拉力 F 在 30s 内所做的功；
（2）该装置的机械效率。
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