11.3机械效率
【知识点1】机械效率的概念 1
【知识点2】杠杆机械效率的测量实验 2
【知识点3】滑轮、滑轮组机械效率的计算 4
【知识点4】提高滑轮组的机械效率 5
【题型1】斜面机械效率的计算 6
【题型2】理解有用功和额外功的概念 8
【题型3】测量杠杆的机械效率 10
【题型4】影响机械效率的因素 12
【题型5】滑轮机械效率的计算 15
【题型6】理解机械效率概念及意义 17
【题型7】杠杆机械效率的计算 18
【知识点1】机械效率的概念
（1）概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。
（2）计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：η=。
由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。
考查功率和机械效率这两个易混概念与机械效率的基本概念为主以及机械效率的公式。
例：下列说法中正确的是（ ）
A.功率大的机器做功多
B.功率大的机器做功快
C.机械效率高的机械做的有用功多
D.机械效率高的机械做的额外功少
分析：功率是表示做功快慢的物理量，在数值上等于功与时间的比；机械效率是有用功占总功的百分比，总功是有用功与额外功的和。
解析：解：A、功率在数值上等于功与时间的比，不知道做功的时间，功率大的机器做功不一定多，故A错误；
B、功率是表示做功快慢的物理量，功率大的机器做功快，故B正确；
CD、机械效率高的机械有用功占总功的百分比高，但不能说做的有用功多，其做的额外功也不一定少，故CD错误。
故选：B。
点评：本题主要考查了对功率、机械效率、有用功及额外功概念的理解，属基础题。
易错点：功率是表示物体做功快慢的物理量，与机械效率是两个完全不同的概念。
理解机械效率的定义，明确有用功、额外功和总功之间的关系是解决此类题目的关键。
【知识点2】杠杆机械效率的测量实验
实验器材： 将杠杆挂在支架上， 调节杠杆在水平位置平衡。
实验步骤：
（1）加载重物，在杠杆左边距支点一定距离处挂一重物，， 同时在杠杆右边距支点另一距离处用弹簧测力计竖直向下拉住杠杆， 使杠杆平衡， 并记下物体和弹簧测力计的上下对应刻度尺的位置。
（2）记录数据： 通过弹簧测力计匀速向下拉动杠杆到特定位置， 并读出物体和弹簧测力计移动的距离以及弹簧测力计的示数， 记录在表格中。
（3）计算机械效率： 根据公式η= 计算机械效率， 其中G是物体的重量， h是物体上升的高度， F是弹簧测力计的示数， s是弹簧测力计移动的距离
考查杠杆机械效率的测量实验，包括实验原理，实验器材，实验步骤，实验方法，数据分析，注意事项等内容。
例：用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。
（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，弹簧测力计的示数F始终如图所示，为______N。钩码总重G为1.0N，钩码上升的高度h为0.1m，弹簧测力计移动的距离s为0.3m，则杠杆的机械效率约为______%。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：______。
（2）为了进一步探究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一名同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到如表所示的两组数据。
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重，其机械效率越大”的结论？答：______。请简要说明两条理由：
①______。
②______。
分析：（1）根据测力计的分度值读数；根据η=×100%=计算杠杆的机械效率
额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功；
（2）根据控制变量法分析解答；通过探究实验时，应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论。
解析：解：（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的分度值为0.1N，示数F为0.5N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率约为：
η=×100%==≈66.7%；
额外功产生的原因：克服杠杆的自重做额外功（或克服摩擦做额外功）；
（2）分析机械效率的影响因素采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持位置不变；
题中悬挂点不同，物体的重力不同，变量不唯一，不能探究：“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”；故不能，原因为：两次实验时钩码没有挂在同一位置；仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。
故答案为：（1）0.5；66.7；克服杠杆的自重和摩擦做额外功；（2）不能；两次实验时钩码没有挂在同一位置；仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。
点评：本题测量杠杆的机械效率，考查测力计读数、机械效率计算、额外外产生的原因、控制变量法和归纳法的运用。
测量机械效率，抓住该物理量的源头—功，它包括力和距离两个要素，所以测算机械效率需要测量力和距离，然后计算机械效率。
【知识点3】滑轮、滑轮组机械效率的计算
滑轮组：①η=
②η==；
考查滑轮、滑轮组机械效率的计算。
例：如图所示滑轮组中定滑轮的作用是______。小明用该滑轮组将重240N的重物匀速提升2m，所用拉力为160N，不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为______N，滑轮组的机械效率为______。小明用该滑轮组提升重物______（选填“能”或“不能”）省功。
分析：（1）定滑轮不省力，但是可以改变力的方向；
（2）根据滑轮组装置确定绳子股数，不计绳重和摩擦，利用F=（G+G动）求出动滑轮重；
（3）根据η====求出该滑轮组的机械效率；
（4）使用任何简单机械都不能省功。
解析：解：定滑轮不省力，但是可以改变力的方向；
由图可知，n=2，不计绳重和摩擦，根据F=（G+G动）可知，动滑轮重为：
G动=nF-G=2×160N-240N=80N；
该滑轮组的机械效率为：
η=====×100%=75%；
使用简单机械可以省力，或省距离，但不能省功。
故答案为：改变力的方向；80；75%；不能。
点评：本题主要考查的是滑轮组的机械效率，关键是会根据题目的条件进行简单的计算，同时还考查了功的原理。
不管是杠杆、滑轮还是斜面，计算机械效率要抓住功，也就力和距离。
【知识点4】提高滑轮组的机械效率
（1）在机械能承受的范围内，尽可能增大物品运送量，充分发挥机械的作用；
（2）改进机械结构，使其更合理、更轻巧。
（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。
（4）提升滑轮组机械效率的方法：①增加物重；②减少动滑轮的自重；③减小摩擦
考查提高滑轮组的机械效率的方法。
例：如图所示，用4个相同的滑轮组成滑轮组甲和乙，分别把质量相同的A、B两物体在相同时间内匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦），则下列说法中错误的是（ ）
A.拉力F甲小于F乙
B.提升重物做的有用功WA等于WB
C.两个滑轮组的机械效率η甲等于η乙
D.可以通过减小所提升物体重力来提高滑轮组的机械效率
分析：（1）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，不计绳重和摩擦，根据F=
（G+G动）比较F1和F2的拉力大小；
（2）将相同的物体匀速提升相同的高度所做的有用功相同；
（3）得出绳子自由端移动的距离s=nh，根据W=Fs比较拉力做功的关系，根据η=比较滑轮组机械效率的关系；
（4）对于改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。解析：解：A、不计绳重及摩擦，拉力F=
（G+G动），由图知，通过动滑轮绳子的段数：n甲=3，n乙=2，
所以绳子的拉力：
F甲=（G物+G轮），F乙=（G物+G轮），
物体和滑轮重相同，所以F甲＜F乙，故A正确；
B、由W=Gh可知，将相同的物体匀速提升相同的高度所做的有用功相同，所以WA=WB，故B正确；
C、因为绳子自由端移动的距离s=nh，n甲=3，n乙=2，提升物体的高度h相同，
所以s甲=3h，s乙=2h，
不计绳重及摩擦，拉力做的功：
W甲总=F甲s甲=（G物+G轮）×3h=（G物+G轮）h，
W乙总=F乙s乙=（G物+G轮）×2h=（G物+G轮）h，
所以W甲总=W乙总，
因为有用功、总功相同，所以，由η=可知，滑轮组的机械效率相同，故C正确；
D、尽量增大所提升物体的重力，在提升高度相同时，额外功不变，总功变大，有用功占总功的比值变大，机械效率变大，故D错误；
故选：D。点评：本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、总功、功率的计算方法，综合度较高，是道好题。
提高机械效率是在提高有用功的比例。
当有用功一定时，额外功越少，机械效率越高；
当额外功一定时，有用功越多，机械效率越高。
【题型1】斜面机械效率的计算
【典型例题】如图所示，沿斜面方向用100 N的推力把箱子匀速推上汽车，箱子受到斜面的摩擦力为20N，则推力做功的机械效率是 。
【举一反三1】斜坡长10m，顶端与底端的竖直高度为6m，当小莉沿着斜坡用的力把一品质为15kg的货箱从斜坡底端缓慢地推到斜坡顶端的过程中，货箱的重力为 N，她对货箱做的功为 J，货箱克服重力做的功是 J，货箱克服斜坡的摩擦力做的功是 J，此次推货箱过程中斜坡的机械效率为 (取)。
【举一反三2】如图为某景区的盘山公路，一辆，造重为l.0×l05N的汽车经过某一长为200m的路段时，竖直高度上升了20m。求：
(1)若发动机的输出功率一定，请推导出，并解释汽车行驶过程中遇到陡坡司机常要换用低速挡的原因；
(2)如果汽车的牵引力恒为2.5×l04N，此过程中盘山公路斜面的机械效率。
【举一反三3】工人师傅要将重为500N的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用200N的拉力将木箱从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示。求：
(1)工人师傅所做的有用功；
(2)斜面的机械效率；
(3)物体受到的摩擦力为多少？
【题型2】理解有用功和额外功的概念
【典型例题】体重是400N的同学用重10N的水桶，提起重100N的水沿楼梯送到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是( )
A.500J；50J
B.500J；2050J
C.550J；2000J
D.2500J；50J
【举一反三1】李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，在她做完清洁后，不小心把水桶碰倒掉进了井底。她把水桶从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是( )
A.对水桶所做的功是有用功
B.对水桶所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功
D.对水所做的功是总功
【举一反三2】无人机应用广泛，现在无人机的很多钢材部件用密度更小的碳纤维替换，来减轻机身重量。如图所示，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，将同一个快递包裹从地面运送到五楼，可以( )
A.减少有用功
B.增大有用功
C.减少额外功
D.增大总功
【举一反三3】无人机应用广泛，现在无人机的很多钢材部件用密度更小的碳纤维替换，来减轻机身重量。如图所示，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，将同一个快递包裹从地面运送到五楼，可以( )
A.减少有用功
B.增大有用功
C.减少额外功
D.增大总功
【举一反三4】李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，在她做完清洁后，不小心把水桶碰倒掉进了井底。她把水桶从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是( )
A.对水桶所做的功是有用功
B.对水桶所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功
D.对水所做的功是总功
【举一反三5】有用功、额外功和总功
(1)有用功：针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功，用 表示。
(2)额外功：对人们没有用但又不得不做的功，用 表示。
(3)总功： 与 之和，用表示， 。
【举一反三6】如图是挑山工用扁担将货物运送上山的情景。在这个过程中，挑山工做的有用功是对 (填“框及框中的货物”“框中的货物”“扁担”)做的功，挑山工做的总功是对 做的功。挑扁担时，左右两边都放上货物，这是利用 的原理。
【举一反三7】如图所示，用平行于斜面大小为1.25N的拉力F，将重2N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，斜面的长和高分别是40cm和20cm，则有用功是 J，总功是 J，额外功是 J。
【举一反三8】如图所示，用F=100N的力将重为G=300N的物体匀速拉上h=1m，s=4m的斜面，则有用功为 J，总功为 J，则该物体受到斜面的摩擦力是 N。
【题型3】测量杠杆的机械效率
【典型例题】用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.4m，所以此过程使用此杠杆提升重物能 (选填“省力”或“省距离”或“省功”)，则杠杆的机械效率为 % ，请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：
。
【举一反三1】用如图的实验装置测杠杆的机械效率，实验时，竖直向上 拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升，实验中弹簧测力计的示数为F，钩码总重为G，钩码上升高度为h，测力计移动距离s，则杠杆的机械效率为 。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： 。
【举一反三2】某实验小组利用如图所示的装置研究杠杆的机械效率：
(1)实验中，两个钩码挂在A处，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是 。
(2)实验中，再将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高相同高度时，该杠杆的机械效率为η2，则η1 (选填“＞”“＜”或“＝”)η2。
(3)若将同一钩码分别悬挂在A、C两点，匀速提高相同高度，机械效率分别为ηA和ηC，则ηA (选填“＞”“＜”或“＝”)ηC。
【举一反三3】小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G的钩码挂在杠杆A处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为s，则杠杆的机械效率η= (用题中字母表示，不计摩擦)。
(1)上述过程中，若使钩码上升的高度为2h，则杠杆的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)；
(2)若仅将钩码移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则弹簧测力计的示数F′ F(选填“大于”“小于”或“等于”)，杠杆的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)；
(3)若仅将弹簧测力计移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则此时杠杆的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【题型4】影响机械效率的因素
【典型例题】提升重物时，将一个定滑轮换为动滑轮使用，则它的机械效率将( )
A.降低
B.提高
C.不变
D.无法确定
【举一反三1】下列提高滑轮组机械效率的方法中，不可行的是( )
A.增加物体的质量
B.减小动滑轮的重力
C.增大提升物体的高度
D.减小滑轮转动的摩擦力
【举一反三2】生产生活中常常会用到各种机械设备，关于机械设备的机械效率，下列说法中正确的是( )
A.机械设备做功越快，其机械效率越高
B.机械设备所做的额外功越多，其机械效率越高
C.用同一机械设备将重物提升得越高，其机械效率越高
D.用同一机械设备提升的重物越重，其机械效率越高
【举一反三3】用一滑轮组提升重物，不计摩擦，下列方法中可以提高滑轮组机械效率的是( )
A.改变绕绳方法
B.增加重物的提升高度
C.增大重物的提升速度
D.减少动滑轮的重力
【举一反三4】如图所示是古代人利用滑轮打水的场景。井架上安装一个滑轮，绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，当人用力向下拉动绳索的另一端，即可让水桶上升。以下方法能提高滑轮提水的机械效率的是( )
A.增大桶内的水量
B.增大滑轮的品质
C.增大拉绳的速度
D.增大水桶的重力
【举一反三5】工人用如图所示的滑轮组，用12.5N的拉力将重力为20N的物体匀速提升了2m，该滑轮组的机械效率为 ；请写出一种提高该滑轮组机械效率的方法 。
【举一反三6】工人师傅用如图所示的装置(每个滑轮的重均为20N)将重为160N的物体匀速提高，其中滑轮 (选填“A”或“B”)能省力。不计绳重和摩擦，工人师傅所用拉力 N；若增大提升物体所受的重力，该装置的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【举一反三7】如图所示，用滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升2m，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，在此过程中，有用功为 J，拉力的大小为 N，如果增大提升重物的重量，该滑轮组的机械效率将变 。
【举一反三8】建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速起吊重9×104N的物体时，物体20s内上升了10m，钢丝绳端拉力F为5×104N，则拉力做功的功率为 W，滑轮组的机械效率为 ；若用此滑轮组提升1×105N的重物，则滑轮组的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【题型5】滑轮机械效率的计算
【典型例题】工人用如图所示的滑轮提升建筑材料，拉动绳子自由端，使重为900N的建筑材料在10s内匀速上升了2m。滑轮重力为100N，不计绳重和摩擦，关于此过程，下列说法正确的是( )
A.工人的拉力为450N
B.此滑轮的机械效率为90%
C.拉力的功率为100W
D.绳子自由端的速度为0.2m/s
【举一反三1】如图，是一位同学组装的提升重物装置，他用100N的拉力F，在10s内把重力为150N的物体提升4m，则此过程中( )
A.动滑轮重20N
B.他做的总功为1200J
C.他做的有用功为800J
D.该滑轮组的效率为75%
【举一反三2】如图所示，用大小为的水平拉力通过滑轮组拉动重为的物体。若在时间内使水平向左移动了距离，地面对的摩擦力为，则绳子端点的速度大小是 ；滑轮组所做的有用功是 ，滑轮组的机械效率是 。
【举一反三3】如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，用时10s，物体重为4×103N(不计绳重与摩擦)，汽车质量为3×103kg，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.05倍，将井中物体拉至井口的过程中，求：
(1)汽车所受阻力大小
(2)拉力的功率
(3)滑轮组的机械效率(保留一位小数)
【举一反三4】用如图所示滑轮组提升重物。人用60N的拉力F，15s内使重为100N的物体匀速上升了3m。不计绳重和摩擦，求：
(1)拉力F的功率；
(2)滑轮组的机械效率；
(3)若用此滑轮组提升另一重物，机械效率为90%，则提升的物体重多少N？
【题型6】理解机械效率概念及意义
【典型例题】关于机械效率，下列说法正确的是( )
A.机械效率越高，机械做功一定越快
B.有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高
C.机械效率越高的机械越省力
D.机械做的有用功越多，机械效率越高
【举一反三1】下列有关机械效率的说法正确的是( )
A.机械效率总小于1
B.功率大的机械机械效率高
C.机械效率越高的机械做功越多
D.机械效率越高的机械越省力
【举一反三2】下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是( )
A.效率越高的机械，功率越大
B.越省力的机械，其功率就越大
C.做有用功越多的机械，效率越高
D.功率越大的机械，做功越快
【举一反三3】功率、机械效率是衡量机械的两个指标，下列说法正确的是( )
A.减小摩擦一定能增大功率
B.机械效率一定小于
C.功率越大，机械效率一定高
D.机械效率越高，做功一定多
【举一反三4】机械效率
(1)定义： 跟 的比值叫作机械效率，用字母 表示。
(2)公式： 。
(3)大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总 1。
【举一反三5】某兴趣小组对简单机械展开了讨论，请回答：
(1)功率大的机械，它的机械效率 (选填“一定”或“不一定”)高。
(2)省力的机械 (选填“一定”或“不一定”)费距离，费力的机械 (选填“一定”或“不一定”)省距离。
【举一反三6】机械效率
(1)定义： 跟 的比值叫作机械效率，用字母 表示。
(2)公式： 。
(3)大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总 1。
【题型7】杠杆机械效率的计算
【典型例题】利用图所示的杠杆将重为3N的物体缓慢匀速提高 10cm ，手的拉力 F 为2N，手移动的距离 s 为 30 cm ，则杠杆的机械效率为( )
A.22%
B.33%
C.50%
D.67%
【举一反三1】如图所示，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升至图中虚线位置，弹簧测力计示数如图所示，钩码总重为1N，钩码上升高度为0.2m，弹簧测力计移动的竖直距离为0.6m。 则下列判断正确的是( )
A.该杠杆为费力杠杆
B.人利用杠杆做的有用功为0.6J
C.人利用杠杆做的额外功为0.4J
D.杠杆的机械效率为66.7%
【举一反三2】如图所示是一根质量均匀的细木棒OB，A是木棒的中点。在B点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.3m，杠杆的机械效率为90%。则木棒重为 N(不计摩擦)。
【举一反三3】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，测力计的示数F为 N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 %，如果G变大，此杠杆机械效率将变 。如果将弹簧测力计从A移到B，此杠杆机械效率将 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【举一反三4】工人用杠杆将重为180 N的物体匀速提升0.5 m，做了100 J的功．求：
(1)提升物体做的有用功；
(2)杠杆的机械效率．
【举一反三5】如图所示，重力 G=5N的物体挂在粗细均匀的杠杆的中点A处。在力 F=4N作用下使物体匀速上升 h=0.6m，已知B点沿竖直方向上升 s=1.2m，不计摩擦，求：
(1)此杠杆的机械效率η；
(2)杠杆自身重力G的大小。11.3机械效率
【知识点1】机械效率的概念 1
【知识点2】杠杆机械效率的测量实验 2
【知识点3】滑轮、滑轮组机械效率的计算 4
【知识点4】提高滑轮组的机械效率 5
【题型1】斜面机械效率的计算 6
【题型2】理解有用功和额外功的概念 9
【题型3】测量杠杆的机械效率 13
【题型4】影响机械效率的因素 17
【题型5】滑轮机械效率的计算 22
【题型6】理解机械效率概念及意义 26
【题型7】杠杆机械效率的计算 28
【知识点1】机械效率的概念
（1）概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。
（2）计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：η=。
由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。
考查功率和机械效率这两个易混概念与机械效率的基本概念为主以及机械效率的公式。
例：下列说法中正确的是（ ）
A.功率大的机器做功多
B.功率大的机器做功快
C.机械效率高的机械做的有用功多
D.机械效率高的机械做的额外功少
分析：功率是表示做功快慢的物理量，在数值上等于功与时间的比；机械效率是有用功占总功的百分比，总功是有用功与额外功的和。
解析：解：A、功率在数值上等于功与时间的比，不知道做功的时间，功率大的机器做功不一定多，故A错误；
B、功率是表示做功快慢的物理量，功率大的机器做功快，故B正确；
CD、机械效率高的机械有用功占总功的百分比高，但不能说做的有用功多，其做的额外功也不一定少，故CD错误。
故选：B。
点评：本题主要考查了对功率、机械效率、有用功及额外功概念的理解，属基础题。
易错点：功率是表示物体做功快慢的物理量，与机械效率是两个完全不同的概念。
理解机械效率的定义，明确有用功、额外功和总功之间的关系是解决此类题目的关键。
【知识点2】杠杆机械效率的测量实验
实验器材： 将杠杆挂在支架上， 调节杠杆在水平位置平衡。
实验步骤：
（1）加载重物，在杠杆左边距支点一定距离处挂一重物，， 同时在杠杆右边距支点另一距离处用弹簧测力计竖直向下拉住杠杆， 使杠杆平衡， 并记下物体和弹簧测力计的上下对应刻度尺的位置。
（2）记录数据： 通过弹簧测力计匀速向下拉动杠杆到特定位置， 并读出物体和弹簧测力计移动的距离以及弹簧测力计的示数， 记录在表格中。
（3）计算机械效率： 根据公式η= 计算机械效率， 其中G是物体的重量， h是物体上升的高度， F是弹簧测力计的示数， s是弹簧测力计移动的距离
考查杠杆机械效率的测量实验，包括实验原理，实验器材，实验步骤，实验方法，数据分析，注意事项等内容。
例：用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。
（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，弹簧测力计的示数F始终如图所示，为______N。钩码总重G为1.0N，钩码上升的高度h为0.1m，弹簧测力计移动的距离s为0.3m，则杠杆的机械效率约为______%。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：______。
（2）为了进一步探究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一名同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到如表所示的两组数据。
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重，其机械效率越大”的结论？答：______。请简要说明两条理由：
①______。
②______。
分析：（1）根据测力计的分度值读数；根据η=×100%=计算杠杆的机械效率
额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功；
（2）根据控制变量法分析解答；通过探究实验时，应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论。
解析：解：（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的分度值为0.1N，示数F为0.5N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率约为：
η=×100%==≈66.7%；
额外功产生的原因：克服杠杆的自重做额外功（或克服摩擦做额外功）；
（2）分析机械效率的影响因素采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持位置不变；
题中悬挂点不同，物体的重力不同，变量不唯一，不能探究：“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”；故不能，原因为：两次实验时钩码没有挂在同一位置；仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。
故答案为：（1）0.5；66.7；克服杠杆的自重和摩擦做额外功；（2）不能；两次实验时钩码没有挂在同一位置；仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。
点评：本题测量杠杆的机械效率，考查测力计读数、机械效率计算、额外外产生的原因、控制变量法和归纳法的运用。
测量机械效率，抓住该物理量的源头—功，它包括力和距离两个要素，所以测算机械效率需要测量力和距离，然后计算机械效率。
【知识点3】滑轮、滑轮组机械效率的计算
滑轮组：①η=
②η==；
考查滑轮、滑轮组机械效率的计算。
例：如图所示滑轮组中定滑轮的作用是______。小明用该滑轮组将重240N的重物匀速提升2m，所用拉力为160N，不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为______N，滑轮组的机械效率为______。小明用该滑轮组提升重物______（选填“能”或“不能”）省功。
分析：（1）定滑轮不省力，但是可以改变力的方向；
（2）根据滑轮组装置确定绳子股数，不计绳重和摩擦，利用F=（G+G动）求出动滑轮重；
（3）根据η====求出该滑轮组的机械效率；
（4）使用任何简单机械都不能省功。
解析：解：定滑轮不省力，但是可以改变力的方向；
由图可知，n=2，不计绳重和摩擦，根据F=（G+G动）可知，动滑轮重为：
G动=nF-G=2×160N-240N=80N；
该滑轮组的机械效率为：
η=====×100%=75%；
使用简单机械可以省力，或省距离，但不能省功。
故答案为：改变力的方向；80；75%；不能。
点评：本题主要考查的是滑轮组的机械效率，关键是会根据题目的条件进行简单的计算，同时还考查了功的原理。
不管是杠杆、滑轮还是斜面，计算机械效率要抓住功，也就力和距离。
【知识点4】提高滑轮组的机械效率
（1）在机械能承受的范围内，尽可能增大物品运送量，充分发挥机械的作用；
（2）改进机械结构，使其更合理、更轻巧。
（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。
（4）提升滑轮组机械效率的方法：①增加物重；②减少动滑轮的自重；③减小摩擦
考查提高滑轮组的机械效率的方法。
例：如图所示，用4个相同的滑轮组成滑轮组甲和乙，分别把质量相同的A、B两物体在相同时间内匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦），则下列说法中错误的是（ ）
A.拉力F甲小于F乙
B.提升重物做的有用功WA等于WB
C.两个滑轮组的机械效率η甲等于η乙
D.可以通过减小所提升物体重力来提高滑轮组的机械效率
分析：（1）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，不计绳重和摩擦，根据F=
（G+G动）比较F1和F2的拉力大小；
（2）将相同的物体匀速提升相同的高度所做的有用功相同；
（3）得出绳子自由端移动的距离s=nh，根据W=Fs比较拉力做功的关系，根据η=比较滑轮组机械效率的关系；
（4）对于改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。解析：解：A、不计绳重及摩擦，拉力F=
（G+G动），由图知，通过动滑轮绳子的段数：n甲=3，n乙=2，
所以绳子的拉力：
F甲=（G物+G轮），F乙=（G物+G轮），
物体和滑轮重相同，所以F甲＜F乙，故A正确；
B、由W=Gh可知，将相同的物体匀速提升相同的高度所做的有用功相同，所以WA=WB，故B正确；
C、因为绳子自由端移动的距离s=nh，n甲=3，n乙=2，提升物体的高度h相同，
所以s甲=3h，s乙=2h，
不计绳重及摩擦，拉力做的功：
W甲总=F甲s甲=（G物+G轮）×3h=（G物+G轮）h，
W乙总=F乙s乙=（G物+G轮）×2h=（G物+G轮）h，
所以W甲总=W乙总，
因为有用功、总功相同，所以，由η=可知，滑轮组的机械效率相同，故C正确；
D、尽量增大所提升物体的重力，在提升高度相同时，额外功不变，总功变大，有用功占总功的比值变大，机械效率变大，故D错误；
故选：D。点评：本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、总功、功率的计算方法，综合度较高，是道好题。
提高机械效率是在提高有用功的比例。
当有用功一定时，额外功越少，机械效率越高；
当额外功一定时，有用功越多，机械效率越高。
【题型1】斜面机械效率的计算
【典型例题】如图所示，沿斜面方向用100 N的推力把箱子匀速推上汽车，箱子受到斜面的摩擦力为20N，则推力做功的机械效率是 。
【答案】80%
【解析】推力做功的机械效率是
【举一反三1】斜坡长10m，顶端与底端的竖直高度为6m，当小莉沿着斜坡用的力把一品质为15kg的货箱从斜坡底端缓慢地推到斜坡顶端的过程中，货箱的重力为 N，她对货箱做的功为 J，货箱克服重力做的功是 J，货箱克服斜坡的摩擦力做的功是 J，此次推货箱过程中斜坡的机械效率为 (取)。
【答案】150 1000 900 100 90%
【解析】货箱的重力为G=mg=15kg×10N/kg=150N
她对货箱做的功为W总=Fs=100N×10m=1000J
货箱克服重力做的功W有=Gh=150N×6m=900J
货箱克服斜坡的摩擦力做的功W额=W总-W有=1000J-900J=100J
此次推货箱过程中斜坡的机械效率为
【举一反三2】如图为某景区的盘山公路，一辆，造重为l.0×l05N的汽车经过某一长为200m的路段时，竖直高度上升了20m。求：
(1)若发动机的输出功率一定，请推导出，并解释汽车行驶过程中遇到陡坡司机常要换用低速挡的原因；
(2)如果汽车的牵引力恒为2.5×l04N，此过程中盘山公路斜面的机械效率。
【答案】(1)见解析 (2)40%
【解析】(1)由得
在发动机输出功率一定丝，司机常常要换用低速挡，来增大牵引力。
(2)此过程中盘山公路斜面的机械效率为
【举一反三3】工人师傅要将重为500N的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用200N的拉力将木箱从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示。求：
(1)工人师傅所做的有用功；
(2)斜面的机械效率；
(3)物体受到的摩擦力为多少？
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)工人师傅所做的有用功为
(2)拉力做的总功为
斜面的机械效率为
(3)拉力做的额外功为
物体受到的摩擦力为
【题型2】理解有用功和额外功的概念
【典型例题】体重是400N的同学用重10N的水桶，提起重100N的水沿楼梯送到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是( )
A.500J；50J
B.500J；2050J
C.550J；2000J
D.2500J；50J
【答案】B
【解析】该同学的目的是将水提高5m，因此所做的有用功是克服水的重力做功，则有用功为
额外功是克服水桶和人的重力做功，则额外功为
故B符合题意，A、C、D不符合题意。
【举一反三1】李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，在她做完清洁后，不小心把水桶碰倒掉进了井底。她把水桶从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是( )
A.对水桶所做的功是有用功
B.对水桶所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功
D.对水所做的功是总功
【答案】A
【解析】 不小心把水桶碰倒掉进了井底，目的是为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功，故A正确，B错误；
目的为了把水桶提上来，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，故C错误；
手对绳子拉力做的功，包括对水做的功、对桶做的功、对绳子做的功，为总功，故D错误。
【举一反三2】无人机应用广泛，现在无人机的很多钢材部件用密度更小的碳纤维替换，来减轻机身重量。如图所示，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，将同一个快递包裹从地面运送到五楼，可以( )
A.减少有用功
B.增大有用功
C.减少额外功
D.增大总功
【答案】C
【解析】将同一个快递包裹从地面运送到五楼，克服无人机自重做的是额外功，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，机身减轻了重量，所以，减少了额外功；克服包裹的重力做的功是有用功，与未替换前相比没有变化，即有用功不变；总功等于有用功和额外功之和，有用功不变，额外功减少，总功减少。故C符合题意，ABD不符合题意。
【举一反三3】无人机应用广泛，现在无人机的很多钢材部件用密度更小的碳纤维替换，来减轻机身重量。如图所示，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，将同一个快递包裹从地面运送到五楼，可以( )
A.减少有用功
B.增大有用功
C.减少额外功
D.增大总功
【答案】C
【解析】将同一个快递包裹从地面运送到五楼，克服无人机自重做的是额外功，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，机身减轻了重量，所以，减少了额外功；克服包裹的重力做的功是有用功，与未替换前相比没有变化，即有用功不变；总功等于有用功和额外功之和，有用功不变，额外功减少，总功减少。故C符合题意，ABD不符合题意。
【举一反三4】李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，在她做完清洁后，不小心把水桶碰倒掉进了井底。她把水桶从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是( )
A.对水桶所做的功是有用功
B.对水桶所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功
D.对水所做的功是总功
【答案】A
【解析】 不小心把水桶碰倒掉进了井底，目的是为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功，故A正确，B错误；
目的为了把水桶提上来，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，故C错误；
手对绳子拉力做的功，包括对水做的功、对桶做的功、对绳子做的功，为总功，故D错误。
【举一反三5】有用功、额外功和总功
(1)有用功：针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功，用 表示。
(2)额外功：对人们没有用但又不得不做的功，用 表示。
(3)总功： 与 之和，用表示， 。
【答案】(1) (2) (3)有用功 额外功
【解析】(1)利用机械的时候，对人们有用的功叫有用功。针对某一目的，人们必须要做的且对人们有用的功叫有用功，用表示。
(2)人们不需要又不得不做的功叫额外功，用表示。
(3)根据总功的定义可知，有用功与额外功之和叫做总功，因此。
【举一反三6】如图是挑山工用扁担将货物运送上山的情景。在这个过程中，挑山工做的有用功是对 (填“框及框中的货物”“框中的货物”“扁担”)做的功，挑山工做的总功是对 做的功。挑扁担时，左右两边都放上货物，这是利用 的原理。
【答案】框中的货物 人、扁担、框及框中的货物 杠杆
【解析】根据题意可知，挑山工对货物做的功是有用功，挑山工对人、扁担、框及框中的货物做的功是总功。
根据杠杆的平衡的原理可知，挑扁担时，左右两边都放上货物，即使货物不等重也能平衡，这是利用杠杆的平衡原理。
【举一反三7】如图所示，用平行于斜面大小为1.25N的拉力F，将重2N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，斜面的长和高分别是40cm和20cm，则有用功是 J，总功是 J，额外功是 J。
【答案】0.4 0.5 0.1
【解析】斜面的长和高分别是s=40cm=0.4m
h=20cm=0.2m
将重物接到顶端，所做的有用功
总功
额外功
【举一反三8】如图所示，用F=100N的力将重为G=300N的物体匀速拉上h=1m，s=4m的斜面，则有用功为 J，总功为 J，则该物体受到斜面的摩擦力是 N。
【答案】300 400 25
【解析】由题意可知，该过程中的有用功为使重物提升1m所做的功，即W有用=Gh=300N×1m=300J
这一过程中力F做的总功为W=Fs=100N×4m=400J
克服摩擦力做的功为Wf=W-W有用=400J-300J=100J
摩擦力方向与力F在同一条直线上，方向相反，所以可得摩擦力的大小为
【题型3】测量杠杆的机械效率
【典型例题】用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.4m，所以此过程使用此杠杆提升重物能 (选填“省力”或“省距离”或“省功”)，则杠杆的机械效率为 % ，请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：
。
【答案】0.5 省力 50℅ 克服杠杠自身的重力做额外功
【解析】由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N；
由图可知此杠杆此使用过程的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，且动力F=0.5N，阻力G=1N，因此用此杠杆提升重物能省力；
在实验过程中，有用功是：
总功是：
所以杠杆的机械效率是：
利用杠杆提升物体时，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功。
【举一反三1】用如图的实验装置测杠杆的机械效率，实验时，竖直向上 拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升，实验中弹簧测力计的示数为F，钩码总重为G，钩码上升高度为h，测力计移动距离s，则杠杆的机械效率为 。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： 。
【答案】匀速 杠杆的自重
【解析】用如图的实验装置测杠杆的机械效率，实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升，匀速拉动是为了受力平衡，使弹簧测力计的拉力与钩码和杠杆的重力平衡。
弹簧测力计做的功为对杠杆做的总功，即为
钩码做的功为对杠杆做的有用功，即为
杠杆的机械效率为
分析整个实验过程可知，需要杠杆在O处的克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功。
【举一反三2】某实验小组利用如图所示的装置研究杠杆的机械效率：
(1)实验中，两个钩码挂在A处，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是 。
(2)实验中，再将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高相同高度时，该杠杆的机械效率为η2，则η1 (选填“＞”“＜”或“＝”)η2。
(3)若将同一钩码分别悬挂在A、C两点，匀速提高相同高度，机械效率分别为ηA和ηC，则ηA (选填“＞”“＜”或“＝”)ηC。
【答案】(1) 杠杆自身的重力 (2) < (3) <
【解析】(1)有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功；提升的钩码重一定，说明有用功一定；所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力。
(2)将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高相同高度时，根据可知，。因为杠杆的自身重力不变，且杠杆重心移动的距离不变，所以根据可知额外功不变，所以
所以，。
(3)将钩码的悬挂点从A点移至C点，把钩码匀速提高相同高度时，知有用功不变，根据三角形的知识可知：杠杆重心提升的高度减小，由可知额外功减小，因此在有用功相同的条件下，杠杆的机械效率变大，即ηA＜ηC。
【举一反三3】小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G的钩码挂在杠杆A处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为s，则杠杆的机械效率η= (用题中字母表示，不计摩擦)。
(1)上述过程中，若使钩码上升的高度为2h，则杠杆的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)；
(2)若仅将钩码移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则弹簧测力计的示数F′ F(选填“大于”“小于”或“等于”)，杠杆的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)；
(3)若仅将弹簧测力计移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则此时杠杆的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1) (2) 不变 大于 (3) 变大 不变
【解析】(1)杠杆的机械效率
(2)上述过程中，若使钩码上升的高度为2h，根据三角形相似可知动力臂与阻力臂的比值不变，且钩码的重力不变，由杠杆平衡条件可知拉力不变；根据三角形相似可知钩码上升的高度和拉力移动的距离之比不变，由
可知杠杆的机械效不变。
根据图示可知，将钩码移动到B点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由杠杆平衡条件可知，动力将增大，即F′>F。
将钩码移至B点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，B点时杠杆上升的高度小些，由W额=G杠杆h杠杆可知，做的额外功小些，则总功减小，所以机械效率变大。
(3)仅将弹簧测力计移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，不计摩擦，克服杠杆重力做的功为额外功，由于有用功和额外功均不变，则总功不变，根据得到机械效率不变。
【题型4】影响机械效率的因素
【典型例题】提升重物时，将一个定滑轮换为动滑轮使用，则它的机械效率将( )
A.降低
B.提高
C.不变
D.无法确定
【答案】A
【解析】提高机械效率的方法：额外功相同时，增大有用功；有用功相同时，减小额外功。提升的重物质量不变时，由W=Gh可知：两种机械做的有用功相同，将一定滑轮改为动滑轮使用时，在提升重物的同时，也要把动滑轮提起，故增大了额外功；由
可知，机械效率降低，故A符合题意，B、C、D不符合题意。
【举一反三1】下列提高滑轮组机械效率的方法中，不可行的是( )
A.增加物体的质量
B.减小动滑轮的重力
C.增大提升物体的高度
D.减小滑轮转动的摩擦力
【答案】C
【解析】增加物体的质量，在额外功不变时，有用功增加，则滑轮组机械效率提高，故A不符合题意；
减小动滑轮的重力，在有用功不变时，额外功减少，则滑轮组机械效率提高，故B不符合题意；
滑轮组机械效率为
可见滑轮组机械效率与提升物体的高度无关，所以增大提升物体的高度不能提高滑轮组机械效率，故C符合题意；减小滑轮转动的摩擦力，在有用功不变时，额外功减少，则滑轮组机械效率提高，故D不符合题意。
故选C。
【举一反三2】生产生活中常常会用到各种机械设备，关于机械设备的机械效率，下列说法中正确的是( )
A.机械设备做功越快，其机械效率越高
B.机械设备所做的额外功越多，其机械效率越高
C.用同一机械设备将重物提升得越高，其机械效率越高
D.用同一机械设备提升的重物越重，其机械效率越高
【答案】D
【解析】机械设备做功越快，表示功率越大，与机械效率没有必然的联系，故A错误；
总功是有用功和额外功之和，额外功越多，其机械效率越低，故B错误；
机械效率的公式为
由此可见，不计绳重和一切摩擦时，机械效率只与被提升的物重、动滑轮重有关，且动滑轮越重，机械效率越小，物体越重，机械效率越高，与提升的高度、绕绳股数等没有关系，故C错误，D正确。
【举一反三3】用一滑轮组提升重物，不计摩擦，下列方法中可以提高滑轮组机械效率的是( )
A.改变绕绳方法
B.增加重物的提升高度
C.增大重物的提升速度
D.减少动滑轮的重力
【答案】D
【解析】用一滑轮组提升重物，不计摩擦，滑轮组的机械效率为
由公式可知，改变绕绳方法、增加重物的提升高度、增大重物的提升速度对滑轮组的机械效率没有影响，减少动滑轮的重力可以提高滑轮组的机械效率，故D符合题意，ABC不符合题意。
【举一反三4】如图所示是古代人利用滑轮打水的场景。井架上安装一个滑轮，绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，当人用力向下拉动绳索的另一端，即可让水桶上升。以下方法能提高滑轮提水的机械效率的是( )
A.增大桶内的水量
B.增大滑轮的品质
C.增大拉绳的速度
D.增大水桶的重力
【答案】A
【解析】增大桶内的水量，提升的水的高度不变时，做的有用功变大，额外功不变，由
可得，此时机械效率变大，故A符合题意；
图中滑轮为定滑轮，提水过程中，没有对滑轮做功，故增大滑轮的质量，无法改变滑轮提水的机械效率，故B不符合题意；
机械效率与拉绳的速度无关，则改变拉绳的速度，无法改变滑轮提水的机械效率，故C不符合题意；
增大水桶的重力，提升的水的高度不变时，做的有用功不变，额外功变大，由
可得，此时机械效率变小，故D不符合题意。
【举一反三5】工人用如图所示的滑轮组，用12.5N的拉力将重力为20N的物体匀速提升了2m，该滑轮组的机械效率为 ；请写出一种提高该滑轮组机械效率的方法 。
【答案】80% 增大物重(使用轻质动滑轮)
【解析】由图像可知此滑轮组绳子股数n=2，因此滑轮组的机械效率为
增大物重来增大有用功，增大有用功占总功的比值；或使用轻质动滑轮、加润滑油来减小摩擦等方式，可以减小额外功，增大有用功占总功的比值，从而提高滑轮组的机械效率。
【举一反三6】工人师傅用如图所示的装置(每个滑轮的重均为20N)将重为160N的物体匀速提高，其中滑轮 (选填“A”或“B”)能省力。不计绳重和摩擦，工人师傅所用拉力 N；若增大提升物体所受的重力，该装置的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】A 90 变大
【解析】如图，滑轮A为动滑轮，可以省力，滑轮B是定滑轮，不能省力。
不计绳重和摩擦，工人师傅所用拉力
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为
若增大提升物体所受的重力，该装置的机械效率将变大。
【举一反三7】如图所示，用滑轮组在10s内将300N的重物匀速提升2m，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，在此过程中，有用功为 J，拉力的大小为 N，如果增大提升重物的重量，该滑轮组的机械效率将变 。
【答案】600 125 大
【解析】滑轮组做的有用功
滑轮组做的总功
由图可知，动滑轮承担物重的绳子段数n=3，则拉力移动的距离
拉力的大小
不计绳重和摩擦，由滑轮组的机械效率可知，在动滑轮重力不变时，增大提升重物的重力，该滑轮组的机械效率将变大。
【举一反三8】建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速起吊重9×104N的物体时，物体20s内上升了10m，钢丝绳端拉力F为5×104N，则拉力做功的功率为 W，滑轮组的机械效率为 ；若用此滑轮组提升1×105N的重物，则滑轮组的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】7.5×104N 60% 变大
【解析】如图，绳子段数为n＝3，则自由端移动距离为s＝3h＝3×10m＝30m
拉力做的功为
W总＝Fs＝5×104N×30m＝1.5×106J拉力做功的功率为
有用功为W有＝Gh＝9×104N×10m＝9×105J
滑轮组的机械效率为
由
知，物重G越重，机械效率越高，故若用此滑轮组提升1×105N的重物，则滑轮组的机械效率将变大。
【题型5】滑轮机械效率的计算
【典型例题】工人用如图所示的滑轮提升建筑材料，拉动绳子自由端，使重为900N的建筑材料在10s内匀速上升了2m。滑轮重力为100N，不计绳重和摩擦，关于此过程，下列说法正确的是( )
A.工人的拉力为450N
B.此滑轮的机械效率为90%
C.拉力的功率为100W
D.绳子自由端的速度为0.2m/s
【答案】B
【解析】不计绳重和摩擦，工人的拉力为
故A错误；
拉力做的总功为
拉力做的有用功为
此滑轮的机械效率为
故B正确；
拉力的功率为
故C错误；
绳子自由端的速度为
故D错误。
【举一反三1】如图，是一位同学组装的提升重物装置，他用100N的拉力F，在10s内把重力为150N的物体提升4m，则此过程中( )
A.动滑轮重20N
B.他做的总功为1200J
C.他做的有用功为800J
D.该滑轮组的效率为75%
【答案】D
【解析】由图知，不计绳重和摩擦，拉力，动滑轮的重力，故A错误；
拉力端端移动的距离，拉力做的总功，故B错误；
他做的有用功，故C错误；
滑轮组的机械效率，故D正确。
【举一反三2】如图所示，用大小为的水平拉力通过滑轮组拉动重为的物体。若在时间内使水平向左移动了距离，地面对的摩擦力为，则绳子端点的速度大小是 ；滑轮组所做的有用功是 ，滑轮组的机械效率是 。
【答案】
【解析】由图知，滑轮组绳子承重股数为，绳子端点B移动距离，绳子端点B的速度
滑轮组做的有用功
拉力做的总功
滑轮组的机械效率
【举一反三3】如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深10m，用时10s，物体重为4×103N(不计绳重与摩擦)，汽车质量为3×103kg，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.05倍，将井中物体拉至井口的过程中，求：
(1)汽车所受阻力大小
(2)拉力的功率
(3)滑轮组的机械效率(保留一位小数)
【答案】(1)1.5×103N (2)6×103w (3)66.7%
【解析】(1)汽车所受重力G车=m车g=3×103kg×10N/m=3×104N
汽车所受阻力f=0.05G车=0.05×3×104N=1.5×103N
(2)绳子段数n=3，物体上升高度h=10m，则绳子自由端移动距离s=nh=3×10m=30m
拉力做功W总=Fs=2×103N×30m=6×104J
拉力的功率
(3)有用功W有=Gh=4×103N×10m=4×104J
滑轮组的机械效率
【举一反三4】用如图所示滑轮组提升重物。人用60N的拉力F，15s内使重为100N的物体匀速上升了3m。不计绳重和摩擦，求：
(1)拉力F的功率；
(2)滑轮组的机械效率；
(3)若用此滑轮组提升另一重物，机械效率为90%，则提升的物体重多少N？
【答案】(1)24W (2)83.3% (3)180N
【解析】(1)由图知道，动滑轮上的绳子段数为n=2，拉力F做的总功
拉力F的功率
(2)拉力做的有用功
滑轮组的机械效率
(3)不计绳重和摩擦，根据知道，动滑轮的重力
机械效率为90%时，根据
可得
解得，提升的物体重为G′=180N。
【题型6】理解机械效率概念及意义
【典型例题】关于机械效率，下列说法正确的是( )
A.机械效率越高，机械做功一定越快
B.有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高
C.机械效率越高的机械越省力
D.机械做的有用功越多，机械效率越高
【答案】B
【解析】机械效率是有用功与总功的比值，机械效率高，做功不一定快，故A错误；
机械效率是有用功与总功的比值，有用功在总功中所占的比例越大，则机械效率越高，故B正确；
机械效率是有用功与总功的比值，跟机械省力无关，故C错误；
机械效率是有用功与总功的比值，机械做的有用功越多，但有用功与总功的比值不一定大，所以机械效率不一定高，故D错误。
【举一反三1】下列有关机械效率的说法正确的是( )
A.机械效率总小于1
B.功率大的机械机械效率高
C.机械效率越高的机械做功越多
D.机械效率越高的机械越省力
【答案】A
【解析】机械效率等于有用功在总功中占的比例，有用功总小于总功，所以，机械效率总小于1，故A正确；
功率等于单位时间内做的功，功率大小与机械效率大小无关，故B错误；
机械效率越高的机械有用功在总功中占的比例越大，做功不一定越多，也不一定越省力，故CD错误。
【举一反三2】下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是( )
A.效率越高的机械，功率越大
B.越省力的机械，其功率就越大
C.做有用功越多的机械，效率越高
D.功率越大的机械，做功越快
【答案】D
【解析】机械效率与功率无关，功率越大的机械，机械效率不一定越高，故A错误；
功率是描述物体做功快慢的物理量，功率与机械的省力情况无关，故B错误；
总功大小未知，做有用功越多的机械，机械效率不一定越高，故C错误；
功率是反映做功快慢的物理量，做功越快的机械，功率越大，故D正确。
【举一反三3】功率、机械效率是衡量机械的两个指标，下列说法正确的是( )
A.减小摩擦一定能增大功率
B.机械效率一定小于
C.功率越大，机械效率一定高
D.机械效率越高，做功一定多
【答案】B
【解析】摩擦和功率没有关系，功率表示做功的快慢，故A错误；
由于存在摩擦， 所以机械效率一定小于100%，故B正确；
机械效率是有用功跟总功的比值，它是反映机械性能好坏的一个重要指标，功率大的机器只能说明机器做功一定快，并不能说明有用功在总功中所占的比例也高，故C错误；
机械效率是有用功与总功的比值，与做功多少无关，故D错误。
【举一反三4】机械效率
(1)定义： 跟 的比值叫作机械效率，用字母 表示。
(2)公式： 。
(3)大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总 1。
【答案】(1)有用功 总功 (2) (3)小于
【解析】(1)根据机械效率的定义，机械效率是有用功跟总功的比值，用η表示。
(2)根据机械效率的定义，机械效率的计算公式是
(3)机械做功就要做额外功，额外功主要包括机械自身的重力和零件的摩擦，有用功总是小于总功，故机械效率总小于1。
【举一反三5】某兴趣小组对简单机械展开了讨论，请回答：
(1)功率大的机械，它的机械效率 (选填“一定”或“不一定”)高。
(2)省力的机械 (选填“一定”或“不一定”)费距离，费力的机械 (选填“一定”或“不一定”)省距离。
【答案】不一定 一定 一定
【解析】(1)功率是表示做功快慢的物理量，它等于单位时间内完成的功。而机械效率则是有用功与总功的比值，它反映了机械的性能优劣。功率大的机械，只能说明它做功快，但并不能直接说明它的有用功在总功中所占的比例大，即机械效率不一定高。因此，功率大的机械，它的机械效率不一定高。
(2)根据功的原理，使用任何机械都不省功。这意味着，在使用机械做功时，虽然可以省力或省距离，但总功(即有用功和额外功之和)是保持不变的。因此，如果某个机械省力，那么为了保持总功不变，它就必须在距离上做出牺牲，即费距离。反之，如果某个机械费力，那么它就可以在距离上得到补偿，即省距离。所以，省力的机械一定费距离，费力的机械一定省距离。
【举一反三6】机械效率
(1)定义： 跟 的比值叫作机械效率，用字母 表示。
(2)公式： 。
(3)大小：使用任何机械都不可避免地要做额外功，因此机械效率总 1。
【答案】(1)有用功 总功 (2) (3)小于
【解析】(1)根据机械效率的定义，机械效率是有用功跟总功的比值，用η表示。
(2)根据机械效率的定义，机械效率的计算公式是
(3)机械做功就要做额外功，额外功主要包括机械自身的重力和零件的摩擦，有用功总是小于总功，故机械效率总小于1。
【题型7】杠杆机械效率的计算
【典型例题】利用图所示的杠杆将重为3N的物体缓慢匀速提高 10cm ，手的拉力 F 为2N，手移动的距离 s 为 30 cm ，则杠杆的机械效率为( )
A.22%
B.33%
C.50%
D.67%
【答案】C
【解析】10cm=0.1m，30cm=0.3m根据机械效率的定义可知
故C符合题意，A、B、D不符合题意。
【举一反三1】如图所示，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升至图中虚线位置，弹簧测力计示数如图所示，钩码总重为1N，钩码上升高度为0.2m，弹簧测力计移动的竖直距离为0.6m。 则下列判断正确的是( )
A.该杠杆为费力杠杆
B.人利用杠杆做的有用功为0.6J
C.人利用杠杆做的额外功为0.4J
D.杠杆的机械效率为66.7%
【答案】D
【解析】由图可知，动力臂大于阻力臂，该杠杆为省力杠杆，故A错误；
人利用杠杆做的有用功为，故B错误；
由图可知，弹簧测力计示数为0.5N，人利用杠杆做的总功为
人利用杠杆做的额外功为，故C错误；
杠杆的机械效率为，故D正确。
【举一反三2】如图所示是一根质量均匀的细木棒OB，A是木棒的中点。在B点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.3m，杠杆的机械效率为90%。则木棒重为 N(不计摩擦)。
【答案】20
【解析】物体匀速提升0.3m，位置如下图所示：
有用功为
由可得，总功为
克服木棒重力所做的额外功为
木棒的重力为
【举一反三3】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，测力计的示数F为 N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 %，如果G变大，此杠杆机械效率将变 。如果将弹簧测力计从A移到B，此杠杆机械效率将 。(选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】2.5 90 大 不变
【解析】由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，示数为2.5N。
弹簧测力计做的有用功W有用＝Gh＝1.5N×0.3m＝0.45J
做的总功W总＝Fs＝2.5N×0.2m＝0.5J
则杠杆的机械效率
在阻力一定的情况下，物重越大，有用功占总功的比例越大，杠杆的机械效率越大，所以，如果G变大，那么此杠杆的机械效率将变大。
将测力计的作用点由点A移至B点，支点O、钩码位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则有用功和总功都不变，根据可知，机械效率不变。
【举一反三4】工人用杠杆将重为180 N的物体匀速提升0.5 m，做了100 J的功．求：
(1)提升物体做的有用功；
(2)杠杆的机械效率．
【答案】(1)90J (2)90
【解析】(1)W有用=Gh=180N×0.5m=90J，
(2)杠杆的机械效率：
=100=100=90%
【举一反三5】如图所示，重力 G=5N的物体挂在粗细均匀的杠杆的中点A处。在力 F=4N作用下使物体匀速上升 h=0.6m，已知B点沿竖直方向上升 s=1.2m，不计摩擦，求：
(1)此杠杆的机械效率η；
(2)杠杆自身重力G的大小。
【答案】(1)62.5% (2)3N
【解析】解：(1)克服物体重力所做的功是有用功，大小为W有=G物h=5N×0.6m=3J
拉力所做的功为总功，大小为W总=Fs=4N×1.2m=4.8J
机械效率为
(2)不计摩擦，克服杠杆重力做额外功，额外功为W额=W总-W有=4.8J-3J=1.8J
杠杆重心上升的高度h=0.6m，自身重力G的大小为
