教科版初中物理八年级下册教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：85机械效率(基础)
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| 名称 | 教科版初中物理八年级下册教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：85机械效率(基础) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 111.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-30 15:20:03 | ||
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文档简介
功的原理 机械效率（基础）
【学习目标】
1、知道功的原理，知道使用任何机械都不省功；
2、知道什么是有用功、额外功和总功；
3、理解机械效率及其影响因素；
4、理解机械效率的计算及公式。
【要点梳理】
要点一、功的原理
使用任何机械都不省功。
要点诠释：
功的原理对任何机械都适用。
使用机械可以省力，或省距离，或改变动力的方向，使用方便等好处。
要点二、有用功、额外功、总功
1、有用功：在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体所做的功是有用的，是必须做的，这部分功叫做有用功；如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。
2、额外功：提升重物时，不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦做功，这部分功叫做额外功；如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。
3、总功：有用功与额外功的总和叫做总功；例如：用桶从井中打水。由于工作目的是水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。
要点诠释：
1、总功是有用功与额外功之和，即W有+W额外=W总
2、额外功的产生是因为利用机械做功时，除了对工作目的物做功外，还要克服机械本身的摩擦力或重力做功。
要点三、机械效率
我们用有用功跟总功的比值来描述机械的这种特性，称之为机械效率，它等于有用功W有与总功W总之比，符号为η。
要点诠释：
1、公式为，式中η表示机械效率，它是一个百分数。η的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。
2、η的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功总是小于总功。
要点四、机械效率的几个推导公式
求简单机械的机械效率是初中物理教学的重点内容，也是近年来中考的热点问题。由于计算中涉及到总功、有用功、额外功等抽象概念，特别是滑轮组的机械效率题目中，同一滑轮组在不同负载情况下机械效率不同，有用功在具体情况中的形式不同，隐含条件的渗入，以及特殊形式的滑轮组等等，在学习的过程中常感觉困惑，易造成错解。为了解决这类问题，同学们要搞清楚以下几点：
要对机械效率公式进行归类细化
根据对、、的具体理解，可以将机械效率的定义式进行如下归类：
要点诠释：
1、在竖直方向上，G是物体重，G动是动滑轮重，h是物体被提升的高度，也是动滑轮被提升的高度。∴ ，若绳重及摩擦不计，F是拉力，S是拉力F移动的距离，n是动滑轮上承担力的绳的段数。，；①②③公式都适合。若是考虑绳重和摩擦力，用滑轮组把物体提升的高度h，拉力F移动的距离S，总满足S=nh；只可用于①②。
2、在水平方向上，由于物体是匀速运动，滑轮组对物体的拉力F′与水平地面对物体的摩擦力f是一对平衡力，∴ ，即克服水平面对物体摩擦所做的功在数值上是等于有用功。
3、在斜面方向上，f是物体与斜面之间的摩擦，L是斜面的长，由于克服斜面对物体摩擦所做的功是额外功，所以 。
要点五、如何提高机械效率
由η＝＝可知:
1、当W有一定时,减少W额,可提高效率。比如影响滑轮组效率的因素有:动滑轮和绳重；绳与轮之间的摩擦。所以,我们可以使用轻质材料做动滑轮或尽量减少动滑轮的个数；还可通过加润滑油来减少轴处的摩擦及使用较细的绳子等措施,以此来提高它的效率。
2、当W额一定时,增加W有,可适当提高机械效率。比如,对于同一滑轮组(额外功不变),增加所提物体的重, 就会越大,机械效率就会越高。
总之,对于滑轮组而言,要提高效率,可增加有用功的同时尽量减小额外功。
要点诠释：
1、机械效率与功率的区别
功率是表示机械做功的快慢,功率大只表示机械做功快；机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量,效率高只表示机械对总功的利用率高。因此,功率大的机械不一定机械效率高,如内燃机车的功率是4210W,但它的效率只有30—40%；而机械效率高的机械,它的功率不一定就大,如儿童玩具汽车的电动机效率可达80%,但功率只有几瓦。
2、机械效率的高低与机械是否省力无内在联系,不能认为越省力的机械效率就越高。
【典型例题】
类型一、基础知识
1、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是（ ）
A．对桶做的功是有用功
B．对水做的功是有用功
C．对水做的功是额外功
D．克服自身重力做的功是总功
【答案】B
【解析】小阳目的是提水，对水做的功为有用功，故B正确、C错；
对桶做的功为额外功，故A错；
小阳把水、桶、自身提升做的功为总功，故D错。
【总结升华】本题考查了学生对有用功、总功、额外功的了解与掌握，区分时要从我们的目的出发分析判断。
举一反三：
【变式】工人用滑轮组把一箱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．有用功减小，总功不变 B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小 D．有用功不变，总功减小
【答案】D
2、关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A．机械做功越快，机械效率越高
B．机械所做的总功越少，机械效率越高
C．机械做的有用功在总功中占的百分比越大，机械效率越高
D．使用机械时，所用动力跟物重的比值越小，机械效率越高
【答案】C
【解析】A、机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故此项不符合题意；
B、从机械效率公式可知，总功多，机械效率的大小还要看有用功的大小，故此项不符合题意；
C、总功包括有用功和额外功，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故此项正确符合题意；
D、使用机械时，所用动力跟物重的比值与有用功占总功的比例没有关系，故此项说法不对，不符合题意。
【总结升华】该题考查学生对机械效率的理解，特别要注意功率与机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有任何关系。
举一反三：
【变式】 关于机械效率，下列说法正确的是 （ ）
A.越省力的的机械，机械效率越高
B.有用功多的机械，效率越高
C.额外功少的机械，机械效率高
D.总功一定时，有用功多的机械的效率高
【答案】D
3、如图所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中（ ）
A．做的有用功是800J
B．拉力F的功率是80W
C．绳子自由端被拉下3m
D．D滑轮组的机械效率是60%
【答案】A
【解析】（1）W有用=Gh=800N×1m=800J，故A正确；
（2）由图知n=2，s=2h=2×1m=2m，故C错；
（3）W总=Fs=500N×2m=1000J，，故B错；
（4）滑轮组的机械效80%，故D错
【总结升华】本题考查了学生对功率的公式、机械效率公式、滑轮组s=nh、有用功、总功的理解和运用，因条件已给出，难度不大。
举一反三：
【变式】用某一滑轮组提起某重物，滑轮组所做的额外功是总功的25%，则此滑轮组的机械效率是（ ）
A．20% B．25% C．75% D．80%
【答案】C
类型二、知识运用
4、在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项正确的是 （ ）
A.η组<η动<η定 B. η定<η动<η组
C. η动<η定<η组 D. η定<η组<η动
【思路点拨】克服物体的重力所做的功是有用功，由题知匀速提升同一物体到同一高度处，可知做的有用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功W额=G轮h，知道使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于W总=W有用+W额，可以得出所做的总功的大小关系，再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。
【答案】A
【解析】∵匀速提升同一物体到同一高度处，
∴三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；
∵不计绳子质量和摩擦，
∴使用滑轮做的额外功：W额=G轮h，
又∵使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组做的额外功：W额1＜W额2＜W额3，
∵W总=W有用+W额，
∴三种情况下做的总功：W定＜W动＜W组，
∵η= W有用/W总，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：η定＞η动＞η组。
【总结升华】本题考查了机械效率高低的比较，关键是使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时有用功、额外功、总功的区分。
5、一个工人用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组（不计摩擦和绳重），站在地上将400N重的货物经过10s匀速提高4m，所用的拉力是250N，求：
（1）这个工人做功的功率是多少？
（2）此时滑轮组的机械效率是多少？
（3）若把800N的重物提起，工人至少要用多大的拉力？
【思路点拨】解答本题关键是要了解
（1）在不计绳重和摩擦的情况下，若有n段绳子在拉重物，则。
（2）有n段绳子在拉重物，则S=nh。
（3）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑轮组应有2段绳子在拉重物。
（4）工人做的功为总功，重物被拉升的为有用功。
【答案与解析】
（1）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑轮组应有2段绳子在拉重物
工人做功W=FS=250N×2×4m=2000J
则
（2）W有用=Gh=400N×4m=1600J
（3）不计绳重及摩擦，故有F=（G动+G物）
拉400N重物用的拉力为250N，则动滑轮重G动=2F-G物=2×250N-400N=100N
则拉800N重物时，拉力F=（G动+G′物）=（100N+800N）=450N
【总结升华】本题是比较综合性的滑轮组试题，有不少隐藏条件需要在题目中去挖掘，对学生的要求较高。
举一反三：
【变式】某人用如图所示的滑轮组（不计摩擦）提升某一重物，所用拉力F为200N，若滑轮组的机械效率为80%。求（1）被提升的物重，（2）动滑轮重。
【答案与解析】
(1)
∴
(2)
【巩固练习】
一、选择题
1、下列关于机械效率的说法中，正确的是 ( )
A．越省力的机械，其机械效率越高
B．做的有用功越多，机械效率就越高
C．做的总功越少，机械效率就越高
D．额外功在总功中占的比例越小，机械效率越高
2、甲、乙、丙三台机器，它们的机械效率大小是，。用它们分别把同一物体提高相同高度，下列说法中你认为正确的是 ( )
A． B．
C． D．无法判断
3、用同一滑轮组分别把100 N和200 N的重物匀速提高5m，如果两种情况下的额外功相等，则( )
A．所做的总功相等 B．所做的有用功不相等
C．两次的机械效率相等 D．用于拉绳子的力两次相等
4、功率为10kW的起重机在一分钟内，将重的物体升高2m，水平移动4m，则下列数据错误的是（ ）
A、总功为 B、有用功为
C、总功为 D、机械效率为30%
5、图中剪刀剪纸机械效率为80%，这表示（ ）
A．若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8N
B．若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8N
C．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J 的功用于剪纸
D．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J 的功用于剪纸
二、填空题
6、使用机械工作时，对人们有用的功，叫做_________，用________表示。
7、使用机械时对人们没有用，但又不得不做的功，称为________，用________表示。
8、________功与________功的总和叫总功，用表示，写成公式________+________。
9、________跟________的比值叫做机械效率，表达式是:＝________。因为________总小于________，所以机械效率总小于1。测定机械效率的实验原理是:________。
10、一台起重机将重5 000 N的货物提高2 m，如果额外功是2500 J，则起重机做的有用功是________J，该起重机的机械效率是________。
11、杠杆是一种机械效率很高的简单机械。若用一根机械效率为90%的杠杆将一个36 kg的物体提升50 cm，则需要做的有用功为________J，总功为________J(g取10 N/kg)
12、斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400 N的力把重1600 N的集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是________J，斜面的机械效率是________。
三、实验与计算题
13、在物理课上，同学们通过实验对斜面的机械效率进行探究。其中一组同学研究“斜面的倾斜程度跟机械效率的关系”。下表是他们的部分实验数据。
实验序号 斜面倾角 q / ° 木块重 G/N 拉力
F/N 斜面高
h/cm 斜面长
S/cm 机械效
率η/%
1 10 2 0.6 10 57.6 57.9
2 15 2 0.8 10 38.6 64.8
3 20 2 1.0 10 29.2 68.5
4 25 2 1.1 10 24.0 75.8
5 30 2 1.2 10 20.0 83.3
⑴分析表中的数据，可以知道：
①斜面的机械效率跟斜面倾角（倾斜程度）的关系是_______________；
②实验中，拉力做的有用功__________（填“相等”或“不相等”）；
③实验中，随着斜面倾角的增大，拉力做的总功__________（填“增加”、“不变”或“减少”）；
④额外功减少的原因是______________________________________；
⑵进而可以有如下推论：
①木块受到的摩擦力跟斜面倾角的关系是_______________________；
②从影响滑动摩擦力大小因素方面分析，在实验中，摩擦力的大小发生变化的原因是_______________________。
14、如图所示，平行于斜面的拉力F将一块重10Ｎ的木块匀速拉上一个长为2m，高为0.5m的斜面，已知F 大小等于3N,求在这过程中，克服重力做了多少功？拉力F做了多少功？机械效率是多大？
15、用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦与绳重，求：
(1)重物上升的速度；
(2本滑轮组用几段绳子悬挂动滑轮？
【答案与解析】
一、选择题
1、【答案】D
【解析】机械效率的高低是由有用功和总功两个因素共同决定的，等于有用功跟总功的比值。额外功在总功中占的比例越小，则有用功在总功中占的比例越大，所以机械效率越高。
2、【答案】A
【解析】把同一物体提高相同高度，所做的有用功相同；而机械效率，则说明总功的关系为。
3、【答案】B
【解析】匀速提高物体时，有用功，因为物重不同，所以两次用于拉绳子的力以及有用功必然不相等。在额外功一定的情况下，有用功越多，则有用功在总功中所占的比例也越大，所以机械效率也不相同。
4、【答案】A
【解析】由起重机功率与时间相乘得到的功W，这是外界输入起重机的功，是总功：；
由力与距离相乘得到的功，是起重机提升重物时对重物所做的功，提升重物是我们的目的，是我们想完成的功，此功是有用功，而水平移动过程时，起重机对重物并没有做功。所以。
机械效率是有用功与总功的比值，弄清楚了有用功与总功的问题， 判断出D选项是正确的。
5、【答案】D
【解析】利用剪刀的目的是剪纸，所以剪纸做的功是有用功。由机械效率为80%知，如果动力做功1J，有0.8J是用于剪纸。
二、填空题
6、【答案】有用功；
7、【答案】额外功；
8、【答案】有用；额外；；
9、【答案】有用功；总功；；有用功；总功；
10、【答案】10000；80％
【解析】，
，
。
11、【答案】180；200
【解析】，
。
12、【答案】2000；80％
【解析】推力对集装箱做的功是总功：400 N×5 m＝2000 J，
1600 N×1 m＝1600 J，。
三、实验与计算题
13、【答案】
⑴①倾角越大，机械效率越高；②相等；③减少；④木块受到的摩擦力变小了。
⑵①倾角越大，摩擦力越小；②木块对斜面的压力变小了。
14、【答案】5J；6J；83.3%
【解析】本题是有关斜面机械效率的题目，解决这一类问题，首先要解决的是区分有用功、总功，即什么是人做事的目的，什么是人实际做的功。第一问克服重力做了多少功：W=FS=Gh=10N×0.5m=5J，而人的目的是把重物提升,这个数值是有用功的大小。第二问求拉力所做功，拉力F的大小已知，在拉力方向下移动的距离为2m，所以W=FS=3N×2m=6J，拉力F所做的功是总功。则。
15、【答案】 (1)重物上升的速度为0.5m/s；(2) n=4
【解析】本题是初中阶段机械效率和功率以及做功相结合的很难的题目，本题使用了公式变形推导，还使用了设未知物理量的解题方法。不论多难的题目，只要涉及到机械效率，就必须先搞清楚什么是有用功，什么是总功，（1）：总功W总是拉力F所做的功，即可以用FS求出，也可以由拉力做功的功率求出，在t时间内，则。而有用功则是克服物重所做的功，;而v为重物上升的速度，即我们要解答的问题， ，比较两个总功表达式，结合机械效率的公式；得到如下解题过程：
滑轮组的机械效率，
。
则：重物上升的速度为0.5m/s。
第2问的突破口是：如何确定悬挂动滑轮绳子的段数，本来最简单方法就是看图，数数有几根绳悬挂动滑轮即可，而本题连图都没有，显然不行。我们不要忘记在滑轮组题目中永远隐含的条件是物体升高的距离h与拉力F移动距离S之间满足S=nh,再考虑绳子自由端的移动和重物上升所用时间相同，就可以得到绳端，即拉力运动的速度，
拉力做功的功率：，
绳端即拉力运动的速度：=2m/s。
绳端前进的速度是重物上升速度v的4倍，说明重物是被4根绳拉住。
4
【学习目标】
1、知道功的原理，知道使用任何机械都不省功；
2、知道什么是有用功、额外功和总功；
3、理解机械效率及其影响因素；
4、理解机械效率的计算及公式。
【要点梳理】
要点一、功的原理
使用任何机械都不省功。
要点诠释：
功的原理对任何机械都适用。
使用机械可以省力，或省距离，或改变动力的方向，使用方便等好处。
要点二、有用功、额外功、总功
1、有用功：在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体所做的功是有用的，是必须做的，这部分功叫做有用功；如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。
2、额外功：提升重物时，不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦做功，这部分功叫做额外功；如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。
3、总功：有用功与额外功的总和叫做总功；例如：用桶从井中打水。由于工作目的是水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。
要点诠释：
1、总功是有用功与额外功之和，即W有+W额外=W总
2、额外功的产生是因为利用机械做功时，除了对工作目的物做功外，还要克服机械本身的摩擦力或重力做功。
要点三、机械效率
我们用有用功跟总功的比值来描述机械的这种特性，称之为机械效率，它等于有用功W有与总功W总之比，符号为η。
要点诠释：
1、公式为，式中η表示机械效率，它是一个百分数。η的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。
2、η的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功总是小于总功。
要点四、机械效率的几个推导公式
求简单机械的机械效率是初中物理教学的重点内容，也是近年来中考的热点问题。由于计算中涉及到总功、有用功、额外功等抽象概念，特别是滑轮组的机械效率题目中，同一滑轮组在不同负载情况下机械效率不同，有用功在具体情况中的形式不同，隐含条件的渗入，以及特殊形式的滑轮组等等，在学习的过程中常感觉困惑，易造成错解。为了解决这类问题，同学们要搞清楚以下几点：
要对机械效率公式进行归类细化
根据对、、的具体理解，可以将机械效率的定义式进行如下归类：
要点诠释：
1、在竖直方向上，G是物体重，G动是动滑轮重，h是物体被提升的高度，也是动滑轮被提升的高度。∴ ，若绳重及摩擦不计，F是拉力，S是拉力F移动的距离，n是动滑轮上承担力的绳的段数。，；①②③公式都适合。若是考虑绳重和摩擦力，用滑轮组把物体提升的高度h，拉力F移动的距离S，总满足S=nh；只可用于①②。
2、在水平方向上，由于物体是匀速运动，滑轮组对物体的拉力F′与水平地面对物体的摩擦力f是一对平衡力，∴ ，即克服水平面对物体摩擦所做的功在数值上是等于有用功。
3、在斜面方向上，f是物体与斜面之间的摩擦，L是斜面的长，由于克服斜面对物体摩擦所做的功是额外功，所以 。
要点五、如何提高机械效率
由η＝＝可知:
1、当W有一定时,减少W额,可提高效率。比如影响滑轮组效率的因素有:动滑轮和绳重；绳与轮之间的摩擦。所以,我们可以使用轻质材料做动滑轮或尽量减少动滑轮的个数；还可通过加润滑油来减少轴处的摩擦及使用较细的绳子等措施,以此来提高它的效率。
2、当W额一定时,增加W有,可适当提高机械效率。比如,对于同一滑轮组(额外功不变),增加所提物体的重, 就会越大,机械效率就会越高。
总之,对于滑轮组而言,要提高效率,可增加有用功的同时尽量减小额外功。
要点诠释：
1、机械效率与功率的区别
功率是表示机械做功的快慢,功率大只表示机械做功快；机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量,效率高只表示机械对总功的利用率高。因此,功率大的机械不一定机械效率高,如内燃机车的功率是4210W,但它的效率只有30—40%；而机械效率高的机械,它的功率不一定就大,如儿童玩具汽车的电动机效率可达80%,但功率只有几瓦。
2、机械效率的高低与机械是否省力无内在联系,不能认为越省力的机械效率就越高。
【典型例题】
类型一、基础知识
1、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是（ ）
A．对桶做的功是有用功
B．对水做的功是有用功
C．对水做的功是额外功
D．克服自身重力做的功是总功
【答案】B
【解析】小阳目的是提水，对水做的功为有用功，故B正确、C错；
对桶做的功为额外功，故A错；
小阳把水、桶、自身提升做的功为总功，故D错。
【总结升华】本题考查了学生对有用功、总功、额外功的了解与掌握，区分时要从我们的目的出发分析判断。
举一反三：
【变式】工人用滑轮组把一箱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．有用功减小，总功不变 B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小 D．有用功不变，总功减小
【答案】D
2、关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A．机械做功越快，机械效率越高
B．机械所做的总功越少，机械效率越高
C．机械做的有用功在总功中占的百分比越大，机械效率越高
D．使用机械时，所用动力跟物重的比值越小，机械效率越高
【答案】C
【解析】A、机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故此项不符合题意；
B、从机械效率公式可知，总功多，机械效率的大小还要看有用功的大小，故此项不符合题意；
C、总功包括有用功和额外功，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故此项正确符合题意；
D、使用机械时，所用动力跟物重的比值与有用功占总功的比例没有关系，故此项说法不对，不符合题意。
【总结升华】该题考查学生对机械效率的理解，特别要注意功率与机械效率是两个不同的物理量，它们之间没有任何关系。
举一反三：
【变式】 关于机械效率，下列说法正确的是 （ ）
A.越省力的的机械，机械效率越高
B.有用功多的机械，效率越高
C.额外功少的机械，机械效率高
D.总功一定时，有用功多的机械的效率高
【答案】D
3、如图所示，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中（ ）
A．做的有用功是800J
B．拉力F的功率是80W
C．绳子自由端被拉下3m
D．D滑轮组的机械效率是60%
【答案】A
【解析】（1）W有用=Gh=800N×1m=800J，故A正确；
（2）由图知n=2，s=2h=2×1m=2m，故C错；
（3）W总=Fs=500N×2m=1000J，，故B错；
（4）滑轮组的机械效80%，故D错
【总结升华】本题考查了学生对功率的公式、机械效率公式、滑轮组s=nh、有用功、总功的理解和运用，因条件已给出，难度不大。
举一反三：
【变式】用某一滑轮组提起某重物，滑轮组所做的额外功是总功的25%，则此滑轮组的机械效率是（ ）
A．20% B．25% C．75% D．80%
【答案】C
类型二、知识运用
4、在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项正确的是 （ ）
A.η组<η动<η定 B. η定<η动<η组
C. η动<η定<η组 D. η定<η组<η动
【思路点拨】克服物体的重力所做的功是有用功，由题知匀速提升同一物体到同一高度处，可知做的有用功相同；不计绳子质量和摩擦，额外功W额=G轮h，知道使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，可以得出做的额外功的大小关系，由于W总=W有用+W额，可以得出所做的总功的大小关系，再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。
【答案】A
【解析】∵匀速提升同一物体到同一高度处，
∴三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；
∵不计绳子质量和摩擦，
∴使用滑轮做的额外功：W额=G轮h，
又∵使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组做的额外功：W额1＜W额2＜W额3，
∵W总=W有用+W额，
∴三种情况下做的总功：W定＜W动＜W组，
∵η= W有用/W总，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：η定＞η动＞η组。
【总结升华】本题考查了机械效率高低的比较，关键是使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时有用功、额外功、总功的区分。
5、一个工人用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组（不计摩擦和绳重），站在地上将400N重的货物经过10s匀速提高4m，所用的拉力是250N，求：
（1）这个工人做功的功率是多少？
（2）此时滑轮组的机械效率是多少？
（3）若把800N的重物提起，工人至少要用多大的拉力？
【思路点拨】解答本题关键是要了解
（1）在不计绳重和摩擦的情况下，若有n段绳子在拉重物，则。
（2）有n段绳子在拉重物，则S=nh。
（3）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑轮组应有2段绳子在拉重物。
（4）工人做的功为总功，重物被拉升的为有用功。
【答案与解析】
（1）由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑轮组应有2段绳子在拉重物
工人做功W=FS=250N×2×4m=2000J
则
（2）W有用=Gh=400N×4m=1600J
（3）不计绳重及摩擦，故有F=（G动+G物）
拉400N重物用的拉力为250N，则动滑轮重G动=2F-G物=2×250N-400N=100N
则拉800N重物时，拉力F=（G动+G′物）=（100N+800N）=450N
【总结升华】本题是比较综合性的滑轮组试题，有不少隐藏条件需要在题目中去挖掘，对学生的要求较高。
举一反三：
【变式】某人用如图所示的滑轮组（不计摩擦）提升某一重物，所用拉力F为200N，若滑轮组的机械效率为80%。求（1）被提升的物重，（2）动滑轮重。
【答案与解析】
(1)
∴
(2)
【巩固练习】
一、选择题
1、下列关于机械效率的说法中，正确的是 ( )
A．越省力的机械，其机械效率越高
B．做的有用功越多，机械效率就越高
C．做的总功越少，机械效率就越高
D．额外功在总功中占的比例越小，机械效率越高
2、甲、乙、丙三台机器，它们的机械效率大小是，。用它们分别把同一物体提高相同高度，下列说法中你认为正确的是 ( )
A． B．
C． D．无法判断
3、用同一滑轮组分别把100 N和200 N的重物匀速提高5m，如果两种情况下的额外功相等，则( )
A．所做的总功相等 B．所做的有用功不相等
C．两次的机械效率相等 D．用于拉绳子的力两次相等
4、功率为10kW的起重机在一分钟内，将重的物体升高2m，水平移动4m，则下列数据错误的是（ ）
A、总功为 B、有用功为
C、总功为 D、机械效率为30%
5、图中剪刀剪纸机械效率为80%，这表示（ ）
A．若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.8N
B．若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.8N
C．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.2J 的功用于剪纸
D．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.8J 的功用于剪纸
二、填空题
6、使用机械工作时，对人们有用的功，叫做_________，用________表示。
7、使用机械时对人们没有用，但又不得不做的功，称为________，用________表示。
8、________功与________功的总和叫总功，用表示，写成公式________+________。
9、________跟________的比值叫做机械效率，表达式是:＝________。因为________总小于________，所以机械效率总小于1。测定机械效率的实验原理是:________。
10、一台起重机将重5 000 N的货物提高2 m，如果额外功是2500 J，则起重机做的有用功是________J，该起重机的机械效率是________。
11、杠杆是一种机械效率很高的简单机械。若用一根机械效率为90%的杠杆将一个36 kg的物体提升50 cm，则需要做的有用功为________J，总功为________J(g取10 N/kg)
12、斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400 N的力把重1600 N的集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是________J，斜面的机械效率是________。
三、实验与计算题
13、在物理课上，同学们通过实验对斜面的机械效率进行探究。其中一组同学研究“斜面的倾斜程度跟机械效率的关系”。下表是他们的部分实验数据。
实验序号 斜面倾角 q / ° 木块重 G/N 拉力
F/N 斜面高
h/cm 斜面长
S/cm 机械效
率η/%
1 10 2 0.6 10 57.6 57.9
2 15 2 0.8 10 38.6 64.8
3 20 2 1.0 10 29.2 68.5
4 25 2 1.1 10 24.0 75.8
5 30 2 1.2 10 20.0 83.3
⑴分析表中的数据，可以知道：
①斜面的机械效率跟斜面倾角（倾斜程度）的关系是_______________；
②实验中，拉力做的有用功__________（填“相等”或“不相等”）；
③实验中，随着斜面倾角的增大，拉力做的总功__________（填“增加”、“不变”或“减少”）；
④额外功减少的原因是______________________________________；
⑵进而可以有如下推论：
①木块受到的摩擦力跟斜面倾角的关系是_______________________；
②从影响滑动摩擦力大小因素方面分析，在实验中，摩擦力的大小发生变化的原因是_______________________。
14、如图所示，平行于斜面的拉力F将一块重10Ｎ的木块匀速拉上一个长为2m，高为0.5m的斜面，已知F 大小等于3N,求在这过程中，克服重力做了多少功？拉力F做了多少功？机械效率是多大？
15、用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦与绳重，求：
(1)重物上升的速度；
(2本滑轮组用几段绳子悬挂动滑轮？
【答案与解析】
一、选择题
1、【答案】D
【解析】机械效率的高低是由有用功和总功两个因素共同决定的，等于有用功跟总功的比值。额外功在总功中占的比例越小，则有用功在总功中占的比例越大，所以机械效率越高。
2、【答案】A
【解析】把同一物体提高相同高度，所做的有用功相同；而机械效率，则说明总功的关系为。
3、【答案】B
【解析】匀速提高物体时，有用功，因为物重不同，所以两次用于拉绳子的力以及有用功必然不相等。在额外功一定的情况下，有用功越多，则有用功在总功中所占的比例也越大，所以机械效率也不相同。
4、【答案】A
【解析】由起重机功率与时间相乘得到的功W，这是外界输入起重机的功，是总功：；
由力与距离相乘得到的功，是起重机提升重物时对重物所做的功，提升重物是我们的目的，是我们想完成的功，此功是有用功，而水平移动过程时，起重机对重物并没有做功。所以。
机械效率是有用功与总功的比值，弄清楚了有用功与总功的问题， 判断出D选项是正确的。
5、【答案】D
【解析】利用剪刀的目的是剪纸，所以剪纸做的功是有用功。由机械效率为80%知，如果动力做功1J，有0.8J是用于剪纸。
二、填空题
6、【答案】有用功；
7、【答案】额外功；
8、【答案】有用；额外；；
9、【答案】有用功；总功；；有用功；总功；
10、【答案】10000；80％
【解析】，
，
。
11、【答案】180；200
【解析】，
。
12、【答案】2000；80％
【解析】推力对集装箱做的功是总功：400 N×5 m＝2000 J，
1600 N×1 m＝1600 J，。
三、实验与计算题
13、【答案】
⑴①倾角越大，机械效率越高；②相等；③减少；④木块受到的摩擦力变小了。
⑵①倾角越大，摩擦力越小；②木块对斜面的压力变小了。
14、【答案】5J；6J；83.3%
【解析】本题是有关斜面机械效率的题目，解决这一类问题，首先要解决的是区分有用功、总功，即什么是人做事的目的，什么是人实际做的功。第一问克服重力做了多少功：W=FS=Gh=10N×0.5m=5J，而人的目的是把重物提升,这个数值是有用功的大小。第二问求拉力所做功，拉力F的大小已知，在拉力方向下移动的距离为2m，所以W=FS=3N×2m=6J，拉力F所做的功是总功。则。
15、【答案】 (1)重物上升的速度为0.5m/s；(2) n=4
【解析】本题是初中阶段机械效率和功率以及做功相结合的很难的题目，本题使用了公式变形推导，还使用了设未知物理量的解题方法。不论多难的题目，只要涉及到机械效率，就必须先搞清楚什么是有用功，什么是总功，（1）：总功W总是拉力F所做的功，即可以用FS求出，也可以由拉力做功的功率求出，在t时间内，则。而有用功则是克服物重所做的功，;而v为重物上升的速度，即我们要解答的问题， ，比较两个总功表达式，结合机械效率的公式；得到如下解题过程：
滑轮组的机械效率，
。
则：重物上升的速度为0.5m/s。
第2问的突破口是：如何确定悬挂动滑轮绳子的段数，本来最简单方法就是看图，数数有几根绳悬挂动滑轮即可，而本题连图都没有，显然不行。我们不要忘记在滑轮组题目中永远隐含的条件是物体升高的距离h与拉力F移动距离S之间满足S=nh,再考虑绳子自由端的移动和重物上升所用时间相同，就可以得到绳端，即拉力运动的速度，
拉力做功的功率：，
绳端即拉力运动的速度：=2m/s。
绳端前进的速度是重物上升速度v的4倍，说明重物是被4根绳拉住。
4