1、第十二章 简单机械第3节 机械效率1有用功：对人们有用的功，等于直接用手对重物所做的功（Gh）。公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总。2额外功：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额=W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）。3总功：有用功加额外功或动力所做的功。公式：W总=W有用W额=Fs=W有用。4机械效率和功率的区别功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的_，即单位时间内完成的功功率越大，做功越快；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功，机械效率越大，有用功跟总功的比值_。有用功总_总功，所以机械效率总_。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为
2、60%表示有用功占总功的60%。提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦等。快慢 越大 小于 小于1常考机械的有用功、总功、机械效率计算简单机械有用功总功额外功机械效率杠杆W有用=GhW总=FsW额=W总W有用滑轮组W有用=GhW总=FsW总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）W额=W总W有用W额=G动h（不计绳重和摩擦）斜面W有用=GhW总=FlW总=Gh+fl（f为摩擦力）W额=W总W有用W额=fl（f为摩擦力）【例题】如果世界上不存在一切摩擦，那么下列哪种现象不会发生A饭将从我们嘴里滑掉B人将寸步难行C不能用螺钉螺母固定工件D物体将飘浮在空中参考答案：D1水桶掉进水里，打捞时桶里带
3、些水，下列所述中属于有用功的是A把桶中水提高做的功B把桶提高做的功C提整个桶做的功D手对绳子拉力做的功2某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图所示的两种方式搬运，F1和F2做功的情况，以下判断正确的是A两种方式机械效率一定相等B两种方式功率一定相等C两种方式所做的总功一定相等D两种方式所做的有用功一定相同3如图所示，A物体受到的重力是100 N，在拉力F的作用下，能以0.2 m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动。已知拉力F=5 N，滑轮组的机械效率为80%，则下列说法不正确的是A拉力F的功率是1 WB2 s内绳子自由端移动的距离是1.2 mC5 s内拉力F所做功的大小是1
4、5 JD物体A受到水平地面的摩擦力大小是12 N4下列关于功率的说法正确的是A功率大的机械，机械效率一定高B功率大的机械，做功一定多C功率大的机械，做功一定快D功率大的机械，做功时间一定短5小红用塑料桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的塑料桶打捞上来。在这两个情形中水桶中都有水。那么下列分析中正确的是A两个情形中，两人对水做的功都是有用功B两个情形中，两人对水做的功都是总功C两个情形中，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6用四个完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，不计绳子与滑轮的摩擦，则甲、乙两个滑轮组相比较，说法正确的是A甲滑轮
5、组最省力，机械效率也最高B乙滑轮组最省力，机械效率也最高C两个滑轮组省力程度不同，机械效率相同D两个滑轮组省力程度不同，机械效率也不同7通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是A增加动滑轮，减小拉力B减少提升重物重力，减小拉力C减少提升高度，减少做功D增加提升重物重力，增大有用功8工人利用如图所示的滑轮组，将重800 N的物体竖直向上匀速提升1 m，工人对绳的拉力为500 N，则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率分别是AW有500 J 62.5% BW有500 J 80%CW有800 J 62.5% DW有800 J 80%9用滑轮组提升重物，下列措
6、施中能提高机械效率的是A增加提升的高度，增大有用功B增加动滑轮个数，使滑轮组更省力C增加被提升物体的重力，从而增大有用功D增大提升的速度，从而减小额外功10如图所示是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离。工人在2 s时间里，用100 N的力，竖直向下压动摇臂50 cm，把重1 000 N的重物匀速抬高4 cm，则重物上升的速度是_m/s，所做的有用功是_J，千斤顶的机械效率是_。11工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示，汽车车厢底板高度h=1.5 m，斜面长度s=3 m。现用力F沿斜面把重力为G=1 800 N重物匀速推到车上，若不计摩擦，推力F为_
7、N。若实际存在的摩擦力f=300 N，则工人师傅实际用的推力F=_N，该斜面的机械效率是_。12一座高达40 m的大桥，总长为8 350 m，其中正桥只有850 m，而两侧引桥却长达7 500 m。一座大桥为什么要有这么长的引桥呢？小明很奇怪，请教老师后，他明白了引桥相当于一个斜面。（1）小明用如图所示的斜面进行模拟实验。在保持斜面高度不变的情况下，改变斜面的长度。发现斜面越长，拉动小车匀速上升的力F越小。由此他明白了很长的引桥在汽车上桥是能起到_（填“省力”或“省功”）的作用。（2）一辆总质量为2 000 kg的汽车以10 m/s的速度匀速通过一侧引桥（长3 750 m），需要的时间为_s，
8、所做的有用功为_J。（g 取10 N/kg）13如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口。已知物体在10 s内被提升了2 m，物体所受重力G=720 N，人对绳子水平向右的拉力F=300 N。求：（1）物体上升的速度；（2）人匀速拉动绳子的功率；（3）人拉起物体时的机械效率。14已知甲机器的机械效率是65%，乙机器的机械效率是80%，那么下列说法中正确的是A甲机器一定比乙机器省力B甲机器一定比乙机器省距离C甲机器做的有用功一定比乙机器多D以上说法都不对15如图所示，在大小为1 000 N的拉力F作用下，滑轮组将1 800 N的重物匀速提升了0.5 m，设滑轮组摩擦不计。则在此过程中A做的
9、有用功是500 JB做的总功是1 500 JC滑轮组的机械效率是90%D若减缓重物的提升速度，滑轮组的机械效率会相应的减小16用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为F1、F2，保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是AF1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率相同BF1和F2大小不相等，F1和F2的功率相同C绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间相同D绳子自由端移动的距离相等，F1和F2做的功相同17如图所示的两个滑轮组分别把重力相等的两个物体提升相同的高度，所用的拉力F1=F2，比较两拉力所做的功
10、W1、W2及两滑轮组的机械效率1、2，则有AW1W2，12 BW1W2，12CW1=W2，1=2 DW1218在一个高为h、长为L的斜面上，用沿斜面向上的力F把重为G的木块匀速向上拉的过程中，如果斜面的机械效率为，则木块和斜面间的摩擦力表达式错误的是AF（1） BC D19某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中：实验次数钩码重/N钩码上升的高度/m绳端的拉力/N绳端移动的距离/m机械效率140.101.80.3260.102.50.3360.152.5（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上_拉动弹簧测力计。（2）第二次实验中，2 s内钩码上升的高度为0.1
11、 m，则它运动的速度为_m/s。（3）第三次实验中，绳端移动的距离为_m，滑轮组的机械效率为_。（4）分析比较第一、二两次实验数据，有用功W有1_W有2，滑轮组的机械效率1_2（两空均选填“”“=”或“”）由此可知，可采用_的方法来提高滑轮组的机械效率。20用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表。实验次数物体种类物重G/N斜面高h/cm沿斜面的拉力F/N斜面长s/cm机械效率/%1木块4151.190602小车41590（1）沿斜面拉动物体时，应使其做_运动。（2）根据图中测力计的示数，可知第2次实验的机械效率为_%由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，_越小，机械效率越大。（3）第1
12、次实验中，木块所受摩擦力为_N。21一辆汽车不慎陷入泥坑，司机用如图所示的滑轮组将汽车拖出已知整个过程中，水平拉力F是1104 N，汽车沿水平方向匀速移动了4 m，滑轮组的机械效率为80%求：（1）拉力F做的总功。（2）有用功为多大？22（2017黄石卷）下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是A指甲剪是省力省功的机械B定滑轮不省力，但能改变力的方向C滑轮组既省力，又省距离，还省功D斜面的机械效率可以达到100%23（2017哈尔滨卷）用如图所示的装置研究滑轮组机械效率，下列说法不正确的是A弹簧测力计通常要竖直向上匀速拉动B测量机械效率的原理：=100%C机械效率与动滑轮重力的大小有关D提高
13、机械效率可以通过减小钩码的重力来实现24（2017安徽卷）如图所示，当水平拉力F=50 N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200 N，所受地面的摩擦力约为80 N，假如在5 s时间内，物体水平移动了0.6 m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中A拉力F做功为30 JB物体重力做功为120 JC拉力F做功的功率为12 WD该装置的机械效率约为60%25（2017广州卷）图1中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动s，拉力为F2（如图2）。此过程滑轮组A总功为F2s B额外功为F1sC机械效率为 D额外功为3F2sF1s2
14、6（2017宜昌卷）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。（1）观察如图中测力计的示数，表格中编号的数值是_N，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
15、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。1B【解析】我们的目的就是为了把水桶提上来，所以对水桶做的功为有用功；但水桶里面有一些水，又不得不对水做功，所以对水做的功为额外功；必须通过绳子才能把水桶提上来，但对绳子做的功又没有用，却又不得不做，所以手拉绳子做的功也是额外功。故选B。2D【解析】不管用什么机械做功，只要提升的物体和提升的高度相同，则做的有用功相同。所以题中用两种方法搬运同一个箱子到二楼做的有用功相同，其他不能确定。故选D。4C【解析】A有用功与总功的比值叫机械效率，与功率的大小无关。故A错误；B功率反映做
16、功的快慢，功率大则做功快，做功的多少还与时间有关，故B错误；C功率反映做功的快慢，功率大则做功快。故C正确；D功率等于功和做功时间的比值，功率大，但功的多少不知，无法判定做功的时间，故D错误。5D【解析】用水桶从井中提水的时候，目的是提水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功；桶掉到井里，从井里把桶捞上来，目的是捞桶，所以对桶做的功是有用功，对水做的功是额外功；有用功和额外功之和是总功，故D正确.6C【解析】由图可知，甲滑轮组由2股绳子承担物体和动滑轮的总重力，乙滑轮组由3股绳子承担物体和动滑轮的总重力，所以乙滑轮组更省力；甲、乙两滑轮组将同一重物提升相同高度，由W有用=Gh可知有用功相
17、同，由W额外=G动h可知额外功相同，由W总=W有用+W额外可知总功相同，由可知机械效率相同。故选C。7D【解析】滑轮组的机械效率与物重、动滑轮重、摩擦、绳重有关，物体越重滑轮组的机械效率越高；动滑轮越轻，机械效率越高；摩擦越小，绳子越轻滑轮组的机械效率越高，故选D。8D【解析】W有=Gh=800 N1 m=800 J，工人通过滑轮组提升物体，绳子股数n=2，s=nh=21 m=2 m；则W总=Fs=500 N2 m=1 000 J；。故选D。100.02 40 80%【解析】重物上升的速度v0.02 m/s，所做的有用功W有用Gh1 000 N0.04 m40 J，总功W总Fs100 N0.5
18、 m50 J，所以千斤顶的机械效率是80%。11900 1 200 75%【解析】若不计摩擦，则W有W总，即GhF所以F900 N；若实际存在的摩擦力f300 N，则工人师傅实际用的推力F900 N+300 N=1 200 N，有用功W有Gh1 800 N1.5 m2 700 J；总功W总Fs1 200 N3 m3 600 J；该斜面的机械效率75%。12（1）省力 （2）375 8105【解析】（1）汽车利用斜面上升时，增大了运动的距离，故可以省力，但却不能省功。（2）汽车通过引桥的时间为t375 s，汽车通过引桥到达大桥时，上升的高度为大桥的高，即40 m。故所做的有用功为WGhmgh2
19、000 kg10 N/kg40 m8105 J。13（1）0.2 m/s （2）180 W （3）80%【解析】（1）物体上升的速度为；（2）绳子的自由端的速度为v2=3v1=30.2 m/s=0.6 m/s；人拉动绳子的功率为P=Fv2=300 N0.6 m/s=180 W；（3）人拉起物体时的机械效率为=80%。15C【解析】由图可知，n=2，则绳端移动的距离：s=nh=20.5 m=1 m，则做的总功：W总=Fs=1 000 N1 m=1 000 J，故B不正确；做的有用功：W有=Gh=1 800 N0.5 m=900 J，故A不正确；滑轮组的机械效率：，故C正确；由可知，减缓重物的提升
20、速度时，G、n、F均不变，则滑轮组的机械效率不变，故D不正确。故选C。16A【解析】不计绳重及摩擦，AB、拉力，n1=3，n2=2，绳子受的拉力：，F1F2，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G轮h，W有用=G物h，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，滑轮组的机械效率相同；已知甲、乙两绳自由端的速度相同，而拉力不同，由P=Fv知：拉力F1和F2的功率不相同。所以选项A正确、B错误；CD、绳子自由端移动的距离s=nh，n1=3，n2=2，提升物体的高度h相同，s1=3h，s2=2h，可见s1s2；物体上升速度不同，上升高度相同，所以所用时间不同。选项C、D均错误。故选A。1
21、7D【解析】从图可知，左图有三段绳子在拉动滑轮和重物，s1=3h，右图有四段绳子在拉动滑轮和重物，s2=4h，W1=F1s1=F13h=3F1h，W2=F2s2=F24h=4F2h，而F1=F2，两拉力所做总功的关系为：W12。故选D。18C【解析】人对物体所做的总功：W总=FL，人对物体所做的有用功：W有=Gh；W总=W有+W额，W额=W总W有=FLGh，W额=fL，摩擦力：，故B正确，但不符合题意，C错误，符合题意；人对物体所做的总功：W总=FL，W有用=W总=FL，W总=W有+W额，W额=W总W有=FLFL，W额=fL，摩擦力：，故A正确，但不符合题意；人对物体所做的有用功：W有=Gh；
22、，W总=W有+W额，W额=W总W有=，W额=fL，摩擦力：，故D正确，不符合题意。故选C。19（1）匀速 （2）0.05 （3）0.45 80% （4） 增加物重（4）根据第1次和第2次数据可知，有用功分别为：W有1=G1h1=4 N0.1 m=0.4 J；W有2=G2h2=6 N0.1 m=0.6 J；所以，W有1W有2；总功分别为：W总1=F1s1=1.8 N0.3 m=0.54 J；W总2=F2s2=2.5 N0.3 m=0.75 J；机械效率分别为：；两次所用滑轮组相同，但第二次物重大于第1次物重，机械效率也大于第一次的机械效率，所以可得：使用同一滑轮组，增加物重可以提高滑轮组的机械效
23、率。20（1）匀速直线 （2）95.2 摩擦力 （3）0.43【解析】（1）沿斜面拉动物体时，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，所以应尽量使物体做匀速直线运动。（2）由图可知，第2次实验弹簧测力计的示数即拉力F=0.7 N，则斜面的机械效率。比较两次的机械效率可知，第2次机械效率大，斜面的倾斜程度相同，小车所受的摩擦力小，由此可得结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，机械效率越大。（3）由第1次实验的数据可知，沿斜面拉木块做的有用功W有=Gh=4 N0.15 m=0.6 J，拉力做的总功W总=Fs=1.1 N0.9 m=0.99 J，则额外功W额=W总W有=0.99 J0.6 J=0.39
24、J，由W额=fs得，木块所受摩擦力。21（1）1.2105 J （2）9.6104 J22B【解析】A指甲剪由三条杠杆组成，其中既有省力杠杆也有费力杠杆，但其最终可以达到省力的目的，所以为省力机械，但使用任何机械都不省功，故A错误；B定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变力的方向，故B正确；C滑轮组可以省力，但费距离，且不可能省功，故C错误；D使用任何机械都要做额外功，所以机械效率不可能达到100%，故D错误。故选B。23D【解析】A在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数才反映了拉力的大小，故A正确；B测量机械效率的原理：=100%，
25、故B正确；C题图中滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关，在物重一定的条件下，动滑轮越重，机械效率越低，故C正确；D减小钩码的重力，在额外功相同的情况下，有用功减小，有用功占总功的百分比减小，滑轮组的机械效率减小，故D错误。故选D。24C【解析】由于物体水平移动，物体在重力的方向上（竖直向下）没有移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0 J，故B错误；由题图可知，该滑轮为动滑轮，绳子的有效股数n=2，则绳端移动的距离：s绳=ns物=20.6 m=1.2 m，拉力F做的功：W总=Fs绳=50 N1.2 m=60 J，故A错误；拉力F做功的功率：P=12 W，故C正确；所受地面的摩擦力约为80 N，则
26、有用功约为：W有=fs物=80 N0.6 m=48 J，该装置的机械效率约为：=100%=100%=80%，故D错误。故选C。25D【解析】题图1中，因为物体做匀速运动，拉力和摩擦力平衡，所以F1=f；题图2中，同一物体在同一路面上匀速运动，因为压力大小不变，接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力不变，物体A受到的摩擦力仍为f=F1，A因为滑轮组中有3段绳子拉着物体，所以s=3s，此滑轮组的总功为：W总=F23s=3F2s，故A错误；BD此滑轮组的有用功：W有用=fs=F1s，则额外功为：W额=W总W有用=3F2sF1s，故B错误，D正确；C此滑轮组的机械效率为：=，故C错误。故选D。26（1）2.3 87% （2）一 （3）小明
