4 机械效率
第1课时 认识机械效率
@基础 分点训练
知识点1 有用功和额外功
1.小红用铁桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的铁桶打捞上来.在这两种情形中水桶中都有水.则下列分析中正确的是（ D ）
A.两种情形中，两人对水做的功都是有用功
B.两种情形中，两人对水做的功都是总功
C.两种情形中，两人对水做的功都是额外功
D.小红对水做的功是有用功，小军对水做的功是额外功
2.著名作家冯骥才在《挑山工》中描述了挑山工用扁担将货物运送上山的情景，如图所示.在这个过程中，挑山工做的有用功是对 货物 做的功，挑山工做的总功是对 人、扁担、货物 做的功.
3.【教材图片改编】如图，用三种方法把砂子运上三楼，根据图中数据算出三种方法所做的有用功的大小均为 600 J，其中一种方法做的总功最少，等于 690 J.
知识点2 机械效率
4.两台机械，甲的机械效率为80％，乙的机械效率为60％.下列说法正确的是（ B ）
A.甲机械做的有用功一定比乙机械做的多
B.有用功相同时，甲机械做的总功少
C.甲机械做功一定比乙机械做功快
D.经过改进，甲机械的机械效率可以达到100％
5.工人用一个定滑轮匀速提升质量为18 kg的物体，所用的拉力为200 N，物体升高2 m，g取10 N/kg.求：
（1）物体受到的重力；
（2）定滑轮的机械效率.
解：（1）物体质量为18 kg，则物体受到的重力：
G＝mg＝18 kg×10 N/kg＝180 N.
（2）使用定滑轮时，绳端移动的距离等于物体上升的高度，即s＝h，根据η＝×100％＝×100％可知，定滑轮的机械效率：
η＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％＝90％.
易错点 混淆功、功率与机械效率的关系
6.下列分析和判断中，正确的是（ B ）
①功率越大的机械，做功越快，机械效率越高
②做功时间越长的机械所做的功越多，机械效率不一定高
③机械效率越高，有用功在总功中占的比值越大
④两个机械效率相同的机械，功率大的机械所做的总功多
⑤做的有用功相等的机械，机械效率高的那个机械做的额外功一定少
A.①② B.③⑤ C.①④ D.②③
@中档 提分训练
7.（河南中考）如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦.下列说法正确的是（ D ）
A.甲做的有用功多
B.乙做的总功多
C.甲做总功的功率小
D.乙所用装置的机械效率大
8.一台起重机改进后提高了机械效率，把同一物体匀速升高同样的高度，改进后和改进前相比较（ A ）
A.做的总功减少了
B.做的有用功减少了
C.做的额外功增多了
D.拉力增大了
9.如图所示的是甲、乙两机械的参数.甲、乙相比，甲的（ B ）
A.总功较小 B.有用功较大
C.额外功较小 D.机械效率较高
10.如图甲所示，小明同学分别将A、B两个完全相同的物体，沿左右两边斜面拉到顶端，做功情况如图乙所示.则小明对物体A做的有用功是 2 J，对物体B做的额外功是 0.5 J.
11.（徐州中考）如图所示，工人用动滑轮提起木箱，如果木箱重600 N，工人用400 N的力，将木箱匀速提高3 m，则有用功为 1 800 J，动滑轮的机械效率为 75％ .
12.早在3 000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水.如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成.某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m，水桶的质量为1 kg，在这一过程中，人做的总功为500 J.g取10 N/kg.求此次取水的过程中：
（1）人做的有用功.
（2）辘轳的机械效率.
（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功.
解：（1）水的重力：
G水＝m水g＝10 kg×10 N/kg＝100 N，
人做的有用功：
W有用＝G水h水＝100 N×4 m＝400 J.
（2）辘轳的机械效率：η＝×100％＝×100％＝80％.
（3）此过程的额外功：W额外＝W总－W有用＝500 J－400 J＝100 J；额外功包含克服水桶重力做功、克服井绳重力做功和克服摩擦阻力做功，
对水桶做的额外功：W额桶＝G桶h桶＝m桶gh桶＝1 kg×10 N/kg×4 m＝40 J；
克服井绳重力与摩擦阻力做的功：
W'额＝W额外－W额桶＝100 J－40 J＝60 J.
第2课时 滑轮组机械效率的测量与计算
@基础 分点训练
知识点1 测量滑轮组的机械效率
1.某小组在“测量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.
实验 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动距 离s/m 机械效 率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74％
2 4 0.1 1.8 0.3 74％
3 8 0.1 3.1 0.3 86％
4 8 0.1 2.5 0.4
（1）实验中应沿竖直方向 匀速 拉动弹簧测力计.
（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 不正确 （选填“正确”或“不正确”），因为没有考虑到 摩擦力 对滑轮组机械效率的影响.
（3）通过比较 2、3 （选填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升物体时，物重越大，滑轮组的机械效率越高.
（4）通过比较 1、2 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一物体时，滑轮组机械效率与吊起动滑轮的绳子股数无关.比较 3、4 两次实验数据得出，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低.（均选填实验次数的序号）
（5）有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”.分析表中数据，你认为这句话是 错误 （选填“正确”或“错误”）的.
知识点2 机械效率的计算
2.如图所示，甲、乙两个滑轮组中自由端的拉力F相同，且机械效率也相同（不计绳重和摩擦），则关于货物重力G1和G2的大小，下列选项中可能的是（ D ）
A.G1＝30 N；G2＝30 N
B.G1＝20 N；G2＝20 N
C.G1＝20 N；G2＝30 N
D.G1＝30 N；G2＝20 N
3.用如图所示的滑轮组在5 s的时间内使G＝600 N的重物上升了4 m，此时滑轮组的机械效率η＝80％，则拉力F是 250 N，绳子自由端移动的速度是 2.4 m/s.
4.如图所示，用滑轮组提升重物时，重400 N的重物在10 s内匀速上升了1 m.已知拉绳子的力F为250 N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中：
（1）有用功为多少？
（2）滑轮组的机械效率为多少？
解：（1）有用功：
W有用＝Gh＝400 N×1 m＝400 J.
（2）由图可知，动滑轮上的绳子段数
n＝2，故绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝2×1 m＝2 m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝250 N×2 m＝500 J，
滑轮组的机械效率：
η＝×100％＝×100％＝80％.
@中档 提分训练
5.如图所示，用甲、乙两个滑轮组在相同时间分别将A、B两物体匀速提升相同的高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙.忽略绳重和摩擦，下列判断正确的是（ A ）
第5题图
A.甲滑轮组的动滑轮比乙的重
B.甲滑轮组的总功率比乙的小
C.甲滑轮组的有用功比乙的少
D.两滑轮组绳端移动的距离相等
6.如图所示，利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上重为300 N的物体，拉力F的大小为30 N.滑轮组的机械效率为75％，则A处的拉力大小及物体对地面的摩擦力大小分别为（ A ）
第6题图
A.45 N、45 N B.60 N、45 N
C.90 N、90 N D.90 N、67.5 N
7.用如图甲所示的滑轮组匀速提升货物，滑轮组的机械效率随提升货物重力变化的图像如图乙所示.提升越重的货物，该滑轮组机械效率越 大 ；不考虑绳重和摩擦，动滑轮重为 50 N.
8.如图所示，工人用A、B两个相同的滑轮组成的滑轮组提升重540 N的物体，所用的拉力F为200 N，物体以0.2 m/s的速度匀速上升了10 s.不计绳重及摩擦，拉力F所做的功为 1 200 J，C处天花板受到的拉力为 460 N；若匀速提升重240 N的物体，滑轮组的机械效率为 80％ .
9.如图所示，塔式起重机上的滑轮组将质量为600 kg的物体提升2 m，滑轮组的机械效率为80％，g取10 N/kg.在物体上升过程中，求：
（1）物体的重力.
（2）使物体上升2 m所做的有用功.
（3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为1 000 J，求动滑轮的重力.
解：（1）物体的重力：
G＝mg＝600 kg×10 N/kg＝6 000 N.
（2）使物体上升2 m所做的有用功：
W有用＝Gh＝6 000 N×2 m＝12 000 J.
（3）由η＝×100％可得，拉力做的总功：
W总＝＝＝15 000 J，
总额外功：W额＝W总－W有用＝15 000 J－12 000 J＝3 000 J，
克服动滑轮重力做的额外功：
W额1＝W额－W额2＝3 000 J－1 000 J＝2 000 J，
由W额1＝G动h可得动滑轮的重力：
G动＝＝＝1 000 N.4 机械效率
第1课时 认识机械效率
@基础 分点训练
知识点1 有用功和额外功
1.小红用铁桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的铁桶打捞上来.在这两种情形中水桶中都有水.则下列分析中正确的是（ ）
A.两种情形中，两人对水做的功都是有用功
B.两种情形中，两人对水做的功都是总功
C.两种情形中，两人对水做的功都是额外功
D.小红对水做的功是有用功，小军对水做的功是额外功
2.著名作家冯骥才在《挑山工》中描述了挑山工用扁担将货物运送上山的情景，如图所示.在这个过程中，挑山工做的有用功是对 做的功，挑山工做的总功是对 做的功.
3.【教材图片改编】如图，用三种方法把砂子运上三楼，根据图中数据算出三种方法所做的有用功的大小均为 J，其中一种方法做的总功最少，等于 J.
知识点2 机械效率
4.两台机械，甲的机械效率为80％，乙的机械效率为60％.下列说法正确的是（ ）
A.甲机械做的有用功一定比乙机械做的多
B.有用功相同时，甲机械做的总功少
C.甲机械做功一定比乙机械做功快
D.经过改进，甲机械的机械效率可以达到100％
5.工人用一个定滑轮匀速提升质量为18 kg的物体，所用的拉力为200 N，物体升高2 m，g取10 N/kg.求：
（1）物体受到的重力；
（2）定滑轮的机械效率.
易错点 混淆功、功率与机械效率的关系
6.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做功时间越长的机械所做的功越多，机械效率不一定高
③机械效率越高，有用功在总功中占的比值越大
④两个机械效率相同的机械，功率大的机械所做的总功多
⑤做的有用功相等的机械，机械效率高的那个机械做的额外功一定少
A.①② B.③⑤ C.①④ D.②③
@中档 提分训练
7.（河南中考）如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦.下列说法正确的是（ ）
A.甲做的有用功多
B.乙做的总功多
C.甲做总功的功率小
D.乙所用装置的机械效率大
8.一台起重机改进后提高了机械效率，把同一物体匀速升高同样的高度，改进后和改进前相比较（ ）
A.做的总功减少了
B.做的有用功减少了
C.做的额外功增多了
D.拉力增大了
9.如图所示的是甲、乙两机械的参数.甲、乙相比，甲的（ ）
A.总功较小 B.有用功较大
C.额外功较小 D.机械效率较高
10.如图甲所示，小明同学分别将A、B两个完全相同的物体，沿左右两边斜面拉到顶端，做功情况如图乙所示.则小明对物体A做的有用功是 J，对物体B做的额外功是 J.
11.（徐州中考）如图所示，工人用动滑轮提起木箱，如果木箱重600 N，工人用400 N的力，将木箱匀速提高3 m，则有用功为 J，动滑轮的机械效率为 .
12.早在3 000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水.如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成.某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m，水桶的质量为1 kg，在这一过程中，人做的总功为500 J.g取10 N/kg.求此次取水的过程中：
（1）人做的有用功.
（2）辘轳的机械效率.
（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功.
第2课时 滑轮组机械效率的测量与计算
@基础 分点训练
知识点1 测量滑轮组的机械效率
1.某小组在“测量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.
实验 次数 钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动距 离s/m 机械效 率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74％
2 4 0.1 1.8 0.3 74％
3 8 0.1 3.1 0.3 86％
4 8 0.1 2.5 0.4
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计.
（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 （选填“正确”或“不正确”），因为没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响.
（3）通过比较 （选填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升物体时，物重越大，滑轮组的机械效率越高.
（4）通过比较 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一物体时，滑轮组机械效率与吊起动滑轮的绳子股数无关.比较 两次实验数据得出，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低.（均选填实验次数的序号）
（5）有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”.分析表中数据，你认为这句话是 （选填“正确”或“错误”）的.
知识点2 机械效率的计算
2.如图所示，甲、乙两个滑轮组中自由端的拉力F相同，且机械效率也相同（不计绳重和摩擦），则关于货物重力G1和G2的大小，下列选项中可能的是（ ）
A.G1＝30 N；G2＝30 N
B.G1＝20 N；G2＝20 N
C.G1＝20 N；G2＝30 N
D.G1＝30 N；G2＝20 N
3.用如图所示的滑轮组在5 s的时间内使G＝600 N的重物上升了4 m，此时滑轮组的机械效率η＝80％，则拉力F是 N，绳子自由端移动的速度是 m/s.
4.如图所示，用滑轮组提升重物时，重400 N的重物在10 s内匀速上升了1 m.已知拉绳子的力F为250 N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中：
（1）有用功为多少？
（2）滑轮组的机械效率为多少？
@中档 提分训练
5.如图所示，用甲、乙两个滑轮组在相同时间分别将A、B两物体匀速提升相同的高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙.忽略绳重和摩擦，下列判断正确的是（ ）
第5题图
A.甲滑轮组的动滑轮比乙的重
B.甲滑轮组的总功率比乙的小
C.甲滑轮组的有用功比乙的少
D.两滑轮组绳端移动的距离相等
6.如图所示，利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上重为300 N的物体，拉力F的大小为30 N.滑轮组的机械效率为75％，则A处的拉力大小及物体对地面的摩擦力大小分别为（ ）
第6题图
A.45 N、45 N B.60 N、45 N
C.90 N、90 N D.90 N、67.5 N
7.用如图甲所示的滑轮组匀速提升货物，滑轮组的机械效率随提升货物重力变化的图像如图乙所示.提升越重的货物，该滑轮组机械效率越 ；不考虑绳重和摩擦，动滑轮重为 N.
8.如图所示，工人用A、B两个相同的滑轮组成的滑轮组提升重540 N的物体，所用的拉力F为200 N，物体以0.2 m/s的速度匀速上升了10 s.不计绳重及摩擦，拉力F所做的功为 J，C处天花板受到的拉力为 N；若匀速提升重240 N的物体，滑轮组的机械效率为 .
9.如图所示，塔式起重机上的滑轮组将质量为600 kg的物体提升2 m，滑轮组的机械效率为80％，g取10 N/kg.在物体上升过程中，求：
（1）物体的重力.
（2）使物体上升2 m所做的有用功.
（3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为1 000 J，求动滑轮的重力.
