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人教版八年级物理下册课时作业
第十二章 简单机械
第3节 机械效率
1．卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯；喝茶水的人，从桌面上端起盛茶水的茶杯，两人克服茶杯重力做功的下列说法中正确的是( )
A．都是有用功
B．都是额外功
C．对喝茶的人而言是有用功
D．对卖茶杯的人而言是有用功
2．分别用杠杆、动滑轮和滑轮组将同一物体举到相同的高度，做的有用功( )
A．杠杆最多
B．动滑轮最多
C．滑轮组最多
D．一样多
3．如图，用一个重为2N的动滑轮，把G物＝12N的物体在2s内匀速提升0.2m(不考虑绳子的重力和摩擦)，则( )
A．绳子的拉力F＝6N
B．绳子自由端移动速度v＝0.1m/s
C．有用功W有＝2.8J
D．动滑轮的机械效率η＝85.7%
4．用瓶盖起子起瓶盖(如图所示)的机械效率为90%，这表示( )
A．若作用在起子上动力的力臂是10cm，则起子所受阻力的力臂是9cm
B．若作用在起子上的动力是20N，则阻力是2N
C．若使用起子做的功是4J，则有3.6J的功用于起瓶盖
D．若人起瓶盖时消耗的能量是4J，则有0.4J的能量用于起瓶盖
5．小明同学做“测滑轮组机械效率”的实验。实验后对实验数据进行分析发现：三次实验中动滑轮重相同，提起的钩码重相同，绕线方法和测量器材都相同，但自由端的拉力却不同，从而造成滑轮机械效率不同。请分析自由端拉力不同的原因不可能( )
A．滑轮和绳之间、轮与轴间的摩擦力大小不同
B．测拉力时没有使测力计匀速上升
C．测拉力时拉力的方向没有竖直向上
D．钩码被提升的高度不同
6．甲、乙两个滑轮组如图，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦。下列说法中错误的是( )
A．若G1＝G2，拉力做的有用功相同
B．若G1＝G2，拉力做的总功不相同
C．若G1＝G2，甲的机械效率大于乙的机械效率
D．用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
7．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
8．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%
9．如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧测力计读数为10N，物体M的运动速度为1m/s(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦)，那么在此过程中( )
A．物体M与地面间的摩擦力为5N
B．物体M与地面间的摩擦力为10N
C．水平拉力F做功的功率为20W
D．1s内滑轮对物体M做功为10J
10．送气工人将一瓶液化石油气从一楼扛到三楼，在这个过程中，送气工人对钢瓶(不包括石油气)所做的功是
；到了三楼后，送气工人又把用户家里的空瓶子带下了楼，在这过程中，送气工人对钢瓶所做的功是
。(均选填“有用功”“额外功”或“额外功”)
11．如图所示，物重G为300N，用滑轮组将重物匀速提升6m，所用的拉力F为250N，滑轮组的机械效率为
；若不计摩擦，被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将
(选填“变大”“变小”或“不变”)。
12．起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是2.4×104J，起重机提升重物所做的有用功是
J，起重机的机械效率是
。(g＝10N/kg)
13．质量为0.5kg的塑料桶装满水后总质量为10kg，小明将其从地面匀速搬到高度为1m的桌面上，在竖直向上搬水的过程中所做的总功是
J，有用功是
J，机械效率是
。(g＝10N/kg)
14．如图所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重，它们的机械效率分别用η1、η2，则F1
F2，η1
η2(均选填“＜”“＞”或“＝”)。
甲
乙
15．工人把油桶往车上搬时，会在车上搭一长木板，把油桶轻松地滚上车是利用了斜面可以
的特点，若已知斜面长10m，高为1m，油桶重为1500N，将油桶推到车上所用的推力为250N，则斜面的机械效率是
。
16．如图所示，斜面长s＝10m，高h＝4m，用沿斜面方向的拉力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速拉到顶端B。运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功，则斜面的机械效率是
。
17．小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为
N；实际测量A端的拉力为110N，不计绳重及摩擦，则滑轮重为
N。
18．用如图所示滑轮组提升正方体物体，动滑轮重2N，不计摩擦和绳重。物体边长为0.1m，密度为2×103kg/m3，物体的质量是
kg；作用在绳端的拉力F为
N时，物体对水平地面的压强为600Pa。(g＝10N/kg)
19．如图所示，是测定滑轮组机械效率的实验装置示意图，被提升的物体重6N。
(1)实验操作时，应使弹簧测力计竖直向上做
运动。
(2)图中弹簧测力计拉着物体上升10cm，示数保持不变，则拉力所做的总功是
J，滑轮组的机械效率是
。
(3)仅增加所提物体的重力(不计摩擦)，拉力所做的额外功将
，滑轮组的机械效率将
。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
20．某实验中学的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时。用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。
实验次数
斜面倾斜程度
物块重力G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长度s/m
机械效率η
1
较缓
5
0.2
2.4
1
41.7%
2
较陡
5
0.5
3.2
1
78.1%
3
最陡
5
0.7
4.3
1
81.4%
(1)分析表中的数据可得出：在其他条件一定时，斜面越缓，机械效率越
。
(2)第2次实验中，小木块受到的摩擦力大小为
牛。
(3)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，把第4次与第2次测量结果进行计算分析比较，所得结论
。
21．小明用如图所示的动滑轮提升重物，将重为200N的物体A以0.1m/s的速度匀速提升了1m(不计摩擦，忽略绳、滑轮的重力)，求：
(1)拉力F的大小；
(2)拉力F所做的功；
(3)拉力F做功的功率。
22．小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60kg，在F＝50N的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍。g取10N/kg。求：
(1)货箱的重力是多少？
(2)拉力F的功率是多少？
(3)货箱运动了1min，克服摩擦所做的功是多少？
(4)此滑轮组的机械效率是多少？
23．建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的机械装置，斜面的倾角为30°且固定在水平面上。工人用400N的力拉绳子，重为500N的货物沿斜面匀速向上运动6m所用时间为20s，求此过程中：
(1)重物沿斜面匀速运动的速度大小；
(2)工人提升重物做的有用功；
(3)该装置的机械效率。
参
考
答
案
1.
D
2.
D
3.
D
4.
C
5.
D
6.
D
7.
B
8.
C
9.
C
10.
额外功
有用功
11.
60%
变大
12.
1.5×104
62.5%
13.
100
95
95%
14.
>
>
15.
省力
60%
16.
80%
17.
100
20
18.
2
8
19.
(1)匀速
(2)0.72
83.3%
(3)不变
增大
20.
(1)低
(2)0.7
(3)斜面越粗糙机械效率越小
21.
解：(1)不计摩擦，忽略绳、滑轮的重力时，F＝G＝×200N＝100N。
(2)绳子自由端移动的距离s＝2h＝1m×2＝2m，拉力F所做的功W＝Fs＝100N×2m＝200J。
(3)绳子自由端移动的速度v绳＝2v物＝0.1m/s×2＝0.2m/s，拉力F做功的功率P＝＝＝Fv绳＝100N×0.2m/s＝20W。
22.
解：(1)货箱的重力：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N。
(2)v绳＝3v物＝3×0.1m/s＝0.3m/s；拉力F的功率：P＝Fv绳＝50N×0.3m/s＝15W。
(3)货箱运动了1min，运动的路程：s物＝v物t＝0.1m/s×60s＝6m；W＝fs物＝0.2Gs物＝0.2×600N×6m＝720J。
(4)滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%。
23.
解：(1)物体移动距离s＝6m，运动时间t＝20s，货物运动速度：v＝＝＝0.3m/s。
(2)斜面的倾角为30°，根据直角三角形特点，物体在斜面移动6m，上升的高度：h＝s＝×6m＝3m，工人所做有用功：W有用＝Gh＝500N×3m＝1500J。
(3)由图可知，滑轮组的n值为2，绳子自由端移动距离s′＝nh＝2×6m＝12m，工人所做总功：W总＝Fs′＝400N×12m＝4800J，装置的机械效率：η＝×100%＝×100%＝31.25%。
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人教版八年级物理下册同步学案
第十二章 简单机械
第3节 机械效率
知
识
点
讲
解
知识点一 有用功与额外功
1．有用功：指人们为了达到目的而必须做的功。用W有表示。
2．额外功：是指人们为了达到一定的目的，并不需要但又不得不做的功。用W额表示。
3．总功：有用功与额外功之和，即W总＝W有＋W额。总功等于作用在机械上的动力与动力作用点移动的距离的乘积，即W总＝Fs。
【点拨】使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功。
经典例题1 从井中提水时，常常会发生吊水桶落入井里的事情。用物理知识分析下列说法，其中错误的是( )
A．用吊水桶向上提水，人对桶和水做的功都是有用功
B．用吊水桶向上提水，人对桶做的功是额外功
C．吊水桶掉在井里，打捞水桶时桶里会带些水，这时人对水做的功是额外功
D．吊水桶掉在井里，打捞水桶时，人对桶做的功是有用功
【解析】用吊水桶向上提水，目的是提水，所以对水做的功是有用功，但是对桶又不得不做功，则对桶做的是额外功，故A错误、B正确；吊水桶掉在井里，打捞水桶时，目的是提桶，所以对桶做的功是有用功，但是对水又不得不做功，则对水做的功是额外功，故C、D正确。
【答案】A
知识点二 机械效率
1．机械效率的定义：
通常用有用功在总功中所占的百分比来表示机械效率，即有用功与总功的比值叫做机械效率。
2．机械效率的计算公式
机械效率＝×100%，用η表示机械效率，W有表示有用功，W总表示总功，则机械效率的公式为η＝×100%。
3．影响机械效率高低的主要因素
机械效率的高低由有用功和总功两个因素决定，因此分析机械效率高低时，不能只考虑一个因素，如：有用功多，机械效率高或总功大，机械效率低。
(1)当有用功一定时，机械所做的总功越少，那有用功与总功的比值越大，即机械效率越高；额外功越少，额外功与有用功比值越小，机械效率越高。
(2)当额外功一定时，机械所做的有用功越多，有用功与总功比值越大，机械效率越高；额外功越少，额外功与总功比值越小，机械效率越高。
4．提高机械效率的方法
(1)减小额外功来提升机械效率。
根据额外功的来源，从以下两方面提高机械效率：
①尽量减小机械本身的重力；
②加润滑油等方法减小机械零部件间的摩擦。
(2)额外功一定时，在机械能正常运转的前提下，增大有用功来提升机械效率。
(2)对使用任何机械都不省功的理解：
①不计机械自重以及机械零部件之间的摩擦时，即理想机械，此时，额外功为零，有用功等于总功，机械效率为100%。
②在使用机械的实际情况下，机械自重以及机械零部件间的摩擦无法消除，额外功不可避免，因此，有用功总小于总功，机械效率总是小于1。
(3)三类简单机械的机械效率的计算：
①杠杆：重物重为G，重物提升高度为h，动力为F，动力作用点移动距离为s，则η＝＝。
②滑轮或滑轮组：a.用滑轮或滑轮组提升重物：重物重为G，重物提升高度为h，F是动力，绳子自由端移动距离为s，则η＝＝＝。
b．用滑轮或滑轮组水平匀速拉物体，物体所受摩擦力为F，物体移动距离为s，拉力为F，绳子自由端移动距离为s绳，则η＝＝＝。
③斜面：物体重为G，斜面高为h，斜面长为l，拉力为F，则η＝＝。
经典例题2 如图是用动滑轮运送建筑材料A的示意图，在卷扬机对绳子的拉力作用下，使重800N的建筑材料A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m。在这个过程中，动滑轮提升建筑材料A所做的有用功为W有用，卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为200W。绳重可忽略不计。求：
(1)有用功W有用；
(2)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率η。
【解析】(1)知道物体的重力和提升的高度，根据W＝Gh求出有用功；(2)根据η＝×100%求出使用动滑轮匀速提升的物体A的机械效率。
解：(1)有用功W有用＝Gh＝800N×10m＝8×103J。
(2)拉力F做的总功W总＝Pt＝200W×50s＝104J，使用动滑轮的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%。
知识点三 测量滑轮组的机械效率
实验目的：会组装滑轮组并测量滑轮组的机械效率，探究影响滑轮组机械效率的因素。
实验原理：η＝＝。
实验器材：定滑轮和动滑轮组成的滑轮组、弹簧测力计、钩码、刻度尺。
实验步骤：①按照图甲所示安装滑轮组，用弹簧测力计测出钩码所受的重力G，分别记下钩码和绳端的位置。
甲
乙
丙
②如图乙所示，匀速竖直缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
③应用公式W有＝Gh、W总＝Fs、η＝分别求出有用功W有、总功W总、机械效率η，并填入表格。
④改变钩码的数量，再做两次上面的实验，如表格第1～3次实验。
⑤换用图丙所示的装置重复1～3步，将实验数据记入表格，如表格第4次实验。
实验表格：
实验序号
1
2
3
4
钩码所受的重力G/N
1.5
3
4.5
1.5
提升高度h/m
0.4
0.4
0.4
0.4
有用功W有/J
0.6
1.2
1.8
0.6
拉力F/N
0.7
1.2
1.7
0.6
绳端移动的距离s/m
1.2
1.2
1.2
2
总功W总/J
0.84
1.44
2.04
1.2
机械效率η
71%
83%
88%
50%
实验分析：由1、2、3次实验可知，提升的钩码重力增加时，有用功增加，额外功基本不变(克服摩擦力及动滑轮重力做的功基本不变)，由η＝＝可知，机械效率会升高。同一装置的机械效率与被提升的物重有关，物重增大，机械效率升高。
由1、4两次实验可知，使用两个滑轮组提升相同的钩码，做的有用功相同，但滑轮组丙的动滑轮个数多，所做的额外功多，由η＝可知，当有用功相同时，额外功越多，机械效率越低。故滑轮组丙的机械效率小于滑轮组甲的机械效率。
探究归纳：①同一装置的机械效率并不是固定不变的，与被提升的物重有关，物重增大，机械效率升高；②机械效率还和机械装置本身有关，与其结构、轻巧程度以及润滑程度都有关系。
知识拓展：
探究影响斜面机械效率的因素。
制订计划与设计实验：在影响机械效率的许多因素中，摩擦是一个重要因素。例如：把物体拉上斜面时，就要克服物体与斜面之间的摩擦做额外功。做实验时，应该选择光滑程度一样的斜面，如图所示，用弹簧测力计匀速拉动小车运动，比较斜面的倾斜程度不同时，斜面的机械效率是否相同。
实验器材：桌面、木块、木板、小车、刻度尺、弹簧测力计、细线等。
实验过程：①将木板用一木块垫起，使其倾斜程度较小，用弹簧测力计沿斜面将小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，记下小车移动的距离s，并测出斜面的高度h，拉力F。②改变木板一端垫起的高度两次，使斜面较陡和最陡，重复实验过程①。
实验记录：将数据记录在下表中，并计算后填入相关值，以下为某次实验的记录。
斜面的倾斜程度
小车重力G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长lm
有用功W总/J
总功W总/J
机械效率η＝
较缓
5
0.2
1.98
1
1
1.98
51%
较陡
5
0.4
2.92
1
2
2.92
68%
最陡
5
0.6
3.8
1
3
3.8
79%
分析论证：①从表中数据可以看出，斜面的机械效率和斜面的倾斜程度有关；②用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车向上运动时，要克服摩擦力做功，因此斜面的机械效率不高；③对于斜面来说，W有＝Gh，W总＝Fl，η＝＝<1；④对于理想斜面，不存在摩擦，η＝100%，Gh＝Fl。
得出结论：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，斜面越倾斜，机械效率越高。
经典例题3 小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验(如图所示)。用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。
实验次数
钩码的重力G/N
钩码提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
0.9
0.3
74%
2
4
0.1
1.6
0.3
83%
3
6
0.1
①
0.3
②
(1)观察图中测力计的示数，表格中编号①的数值是________，②的数值是________。
(2)小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法________是与本实验同理的。
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员。
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量。
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。
(3)小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率。小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了，你认为________的看法是正确的。
【解析】(1)由图知，弹簧测力计的分度值为0.1N，弹簧测力计的示数为2.3N；第三次实验滑轮组的机械效率：η＝＝＝×100%≈87%；
(2)小明通过分析表格中的数据知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高。
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故符合题意；
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故不符合题意；
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增加机械效率的，故不符合题意。故方法一与本实验同理。
(3)根据η＝＝＝＝知机械效率与高度无关，故小明的看法正确。
【答案】(1)2.3 87% (2)一 (3)小明
易
错
易
混
警
示
易错易混点 不能正确理解滑轮组机械效率的可变性
机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量，效率高，表示机械对总功利用率高。是否省力、做功的多少、做功的快慢与机械效率无关。有的同学认为机械越省力效率就越高，这种认识是错误的。
经典例题 用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦)，则( )
A．η甲＝η乙，W甲＝W乙
B．η甲＞η乙，W甲＞W乙
C．η甲＜η乙，W甲＜W乙
D．η甲＞η乙，W甲＜W乙
【解析】钩码的重力相同，钩码上升的高度相同，据W有用＝Gh可知，所做的有用功相同；此时对动滑轮做的功是额外功，不计绳子和摩擦，滑轮相同，即额外功相同，即W额是相同的，据W总＝W有用＋W额可知，W总是相同的，故拉力做的功相同，即W甲＝W乙，机械效率η＝，故也是相同的，即η甲＝η乙。
【答案】
A
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