1、更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址：12.3 机械效率（解析版） 考点直击 典例分析变式训练考点1 有用功和额外功（1）有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。（2）额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。（3）总功：有用功与额外功的和叫总功。（4）总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外（5）有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外（6）额外功的计算方法：W额外=Gh，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用【典例1】（2019信阳模拟）甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来，水桶里带了一些水，关于两同学做有
2、用功、额外功的说法正确的是（）A甲提水桶做的功都是有用功B乙提水桶做的功都是有用功C甲提水桶对桶做的功是额外功D乙提水桶对桶做的功是额外功【答案】C。【分析】从两个同学做功的目的出发，分析哪个功才是需要的有用功。【解答】解：甲同学的目的是提水，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。乙同学的目的是提桶，所以对桶做的功是有用功。但是对水又不得不做功，则对水做的是额外功。故选：C。【典例2】（春广饶县期末）当你用桶从井中提水的时候，你对桶所做的功额外功；如果桶掉进井里，从井里捞桶的时候，桶里带着一些水，这时你对桶做的功是有用功。（填“总功”、“有用功”或“额外功”）。【答
3、案】额外功；有用功。【分析】使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但不得不做的功叫额外功。【解答】解：用水桶从井中提水的时候，目的是提水，所以对水做的是有用功，同时还要将水桶提起来，所以对桶做的是额外功；从井中提水桶的过程中，目的是捞桶，所以对桶做的是有用功，同时，还要将桶中的部分水提起来，所以对水做的是额外功。故答案为：额外功；有用功。【变式训练1】（2019秋南丹县期中）分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举升相同高度，做的有用功（）A杠杆最多B斜面最多C滑轮组最多D一样多【答案】D。【分析】物体的重力相等，升高的高度相等，根据公式WGh可求有用功的大小。【解答
4、】解：用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度，根据公式W有Gh可知，做的有用功相等。故选：D。【变式训练2】（2019安阳模拟）利用机械做功时，对人们有用的功叫有用功。不需要但又不得不做的功叫额外功，两者之和叫总功。【答案】有用功；额外功；总功。【分析】使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功。【解答】解：利用机械做功时，对人们有用的功叫有用功。不需要但又不得不做的功叫额外功，两者之和叫总功。故答案为：有用功；额外功；总功。考点2 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）
5、计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用表示机械效率，则：。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。（3）提高机械效率的主要办法：在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施；在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。【典例3】（春南召县期末）下列关于功、功率和机械效率的说法中。正确的是（）A做功越慢的机械，功率一定越小B越省力的机械，其机械效率一定越高C做有用功越多的机械，其机械效率越高D功率不同的机器，做的功一定不相等【答案】A。【分析】（1）功率是描述物体做功快
6、慢的物理量，它等于单位时间内所做的功，功率大则做功快；（2）机械效率反映了机械的性能优劣，是有用功与总功的比值；（3）机械效率与做功功率和机械的省力情况无关。【解答】解：A、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小说明做功慢。故A正确；B、机械效率是有用功与总功的比值，与机械的省力情况无关。故B错误；C、机械效率是指有用功与总功的比值，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定。故C错误；D、功率不同的机械，做的功有可能相等。如功率为5000W的机械60s做的功与功率为1000W的机械300s做的功相同。故D错误。故选：A。【典例4】（秋宝应县月考）在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功
7、，原因是任何机械本身都有重力，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着摩擦，所以任何机械的机械效率总小于100%（选填“大于”或“小于”）。【答案】重力、摩擦、小于。【分析】此题考查对机械效率总小于1的理解。【解答】解：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，机械效率总小于1。故答案为：重力、摩擦、小于。【变式训练1】（春南江县期末）起重机的机械效率、功率与其对外做功多少的关系正确的是（）A做功越快的机器，功率一定越大B做功越多，机械效率一定越高C功率越大的机器做功一定越多D机械效率越高，做功一定越快【答案】A。【分析】根据功、功率、机械效率的关系分析。功率是单位
8、时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量；机械效率是有用功与总功的比值。【解答】解：A、功率是表示做功快慢的物理量，做功越快，机器的功率就越大。故A正确；B、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率高低与做功多少无关。故B错误；C、机器的功率大，说明做功快，但不能说明做功多。故C错误；D、机械效率越大，说明有用功与总功的比值大，做功不一定快，功率不一定大。故D错误。故选：A。【变式训练2】（2019宿松县模拟）有用功和额外功的总和叫做总功。有用功跟总功的比值叫机械效率，机械效率总是小于（填“小于”“等于”或“大于”）1。【答案】有用功；额外功；有用功；总功；小于。【分析】使用机械时，人们为完成
9、某一任务所必须做的功叫有用功；对完成任务没有用，但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功。有用功与总功的比值叫机械效率。【解答】解：（1）有用功和额外功的总和叫总功，有用功与总功的比值叫机械效率；（2）使用机械时，不可避免地要做额外功，所以总功一定大于有用功，由可知，机械效率一定小于1。故答案为：有用功；额外功；有用功；总功；小于。考点3 机械效率的计算和大小比较机械效率表达式为，对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下：机械效率的大小比较：（1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。（2）当总功一定时，机械做的有用功越
10、多（或额外功越少），机械效率就越高；（3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高；（4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。【典例5】（泉州模拟）如图，用甲、乙两种装置将重均为10N的物体匀速提升相同高度。滑轮重均为1N，不计绳重及摩擦，所用的拉力分别是F1和F2，机械效率分别是1和2，则（）AF1F2 12BF1F2 12CF1F2 12DF1F2 12【答案】A。【分析】（1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变，不省力也不费力，动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动，能省一半力；（2）两种装置将物体匀速提升
11、相同高度，说明有用功相同，不计绳重和摩擦，使用定滑轮时没有额外功，而使用动滑轮有额外功，总功等于有用功与额外功之和，据此判断拉力所做的功的大小；根据100%分析两装置的机械效率。【解答】解：在甲图中，使用时滑轮的位置固定不变，为定滑轮，不省力也不费力，故F1G10N，在乙图中，使用时滑轮随重物一起移动，为动滑轮，能省一半力，故F2（10N+1N）5.5N，所以F1F2；将物体匀速提升相同高度，根据WFs可知，有用功相同，不计绳重和摩擦，所以使用定滑轮时没有额外功，而使用动滑轮时，要对动滑轮本身做额外功，故拉力所做的功W1W2；根据100%可知，机械效率12。故选：A。【典例6】（春临潼区期末）
12、如图所示，用力F将重力为10N的物体匀速向上提升2m，动滑轮重2N（不计绳重摩擦），下列说法正确的是（）A绳子末端移动的距离为1mB拉力大小为5NC滑轮组的机械效率为90%D物体克服重力所做的功为20J【答案】D。【分析】（1）由图可知，n2，绳子末端移动的距离s2h；（2）不计绳重、摩擦，拉力F（G+G动）；（3）利用WFs求拉力做的总功，利用WGh求所做的有用功，即物体克服重力所做的功；该滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。【解答】解：A、由图可知，n2，绳子末端移动的距离：s2h22m4m，故A错误；B、不计绳重、摩擦，拉力F（G+G动）（10N+2N）6N，故B错误；CD、拉力做的总
13、功：W总Fs6N4m24J，所做的有用功，即物体克服重力所做的功：W有用Gh10N2m20J，该滑轮组的机械效率：100%100%83.3%，故C错误、D正确。故选：D。【典例7】（潮阳区一模）用图甲、乙两种方式匀速将重为100N的物体提升相同的高度，已知滑轮重20N，绳重和摩擦力不计。则手的拉力：F甲大于F乙；拉力F对重物做的功W甲等于W乙，机械效率：甲大于乙（选填大于、小于或等于）。【答案】大于；等于；大于。【分析】（1）动滑轮和定滑轮的使用特点：使用定滑轮不能省力，但能改变动力的方向；使用动滑轮不能改变动力的方向，但能省力。（2）利用滑轮来提起重物时，所做的有用功就是克服物体自身重力所做
14、的功；不计绳重和摩擦，克服动滑轮的重做的功就是额外功，使用定滑轮的机械效率就是100%。【解答】解：绳重和摩擦力不计，由定滑轮的使用特点可知：F甲G；由动滑轮的使用特点可知：F乙（G动+G）；一般情况下，动滑轮重小于物重，因此F甲F乙。如图所示，用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，则所做的有用功一样大，即拉力F对重物做的功W甲W乙，乙图，要克服动滑轮的重力做额外功，所以使用动滑轮做的总功多，由可知，动滑轮的机械效率低，即甲乙。故答案为：大于；等于；大于。【典例8】（秋淮安期中）某人用100N的力，沿竖直方向将杠杆动力臂的端点压下2m，杠杆的另一端把3
15、20N的重物举高0.5m，则他做的有用功是160J，杠杆的机械效率是80%。【答案】160；80%。【分析】克服重物重力做的功为有用功，根据WGh求出其大小；动力做的功为总功，根据WFs求出其大小；利用100%求出杠杆的机械效率。【解答】解：做的有用功：W有Gh320N0.5m160J，动力做的总功：W总Fs100N2m200J，杠杆的机械效率：100%100%80%。故答案为：160；80%。【典例9】（金坛区二模）如图所示每个滑轮重60N，用此滑轮组匀速提升重480N的货物，使货物以0.3m/s的速度匀速上升，拉力的功率是180W。求：（1）提升物体10秒，拉力F做功；（2）拉力F；（3）
16、滑轮组的机械效率。【分析】（1）利用P求拉力做的功；（2）由图可知n3，绳子自由端移动的速度vnv物，利用PFv 求拉力；（3）利用求滑轮组的机械效率。【解答】解：（1）因为P，所以拉力做的功：WPt180W10s1800J；（2）由图可知n3，绳子自由端移动的速度vnv物30.3m/s0.9m/s，因为PFv，所以拉力：F200N；（3）滑轮组的机械效率：80%。答：（1）提升物体10秒，拉力F做功为1800J；（2）拉力F为200N；（3）滑轮组的机械效率为80%。【变式训练1】2019秋宁强县期中）额外功为20J，总功为100J，则机械效率等于（）A80%B90%C78%D无法确定【答案
17、】A。【分析】已知额外功和总功大小，根据W有用W总W额外求出有用功，根据100%求出机械效率。【解答】解：因额外功为20J，总功为100J，有用功：W有用W总W额外100J20J80J，则机械效率等于：100%100%80%，只有A正确。故选：A。【变式训练2】（潍坊二模）为提升重物，某同学用同样的器材分别组装成甲、乙两滑轮组，如图所示，忽略绳重及摩擦，下列对两滑轮组的比较正确的是（）A使用甲滑轮组更省力，乙滑轮组的效率更高B使用甲滑轮组更省力，甲滑轮组的效率更高C使用乙滑轮组更省力，乙滑轮组的效率更高D使用乙滑轮组更省力，两滑轮组的效率一样高【答案】D。【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳
18、子股数n，则绳子自由端移动的距离snh；把相同的重物匀速提升，不计绳重及摩擦，若有n段绳子在拉重物，则F（G物+G动），再根据有用功在总功中所占的比值求出机械效率。【解答】解：由题知，动滑轮重相同，提升的物体重也相同，不计绳重及摩擦，拉力F（G物+G动），由图知，n甲2，则绳端的拉力F1为：F1（G物+G动），s甲2h甲；甲滑轮组机械效率：甲乙滑轮组由3股绳子承担重物，拉力F2为：F2（G物+G动），s乙3h乙；乙滑轮组的机械效率：乙所以F1F2，甲乙。综上所述，ABC错误；D正确。故选：D。【变式训练3】（鄂州）小斌用如图所示滑轮组把重300N的货物匀速提升1m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力
19、是200N。则下列说法正确的是（）A绳子自由端移动的距离为3mB动滑轮的质量为50NC滑轮组此时的机械效率是75%D利用该滑轮组既可以省力还可以省功【答案】C。【分析】（1）由图可知滑轮组承担物重绳子的有效股数，根据snh求出绳子自由端移动的距离；（2）若不计绳重和摩擦，根据F（G+G动）求出动滑轮的重力，利用Gmg求出动滑轮的质量；（3）根据100%100%100%100%求出滑轮组此时的机械效率；（4）功的原理：使用任何机械都不省功。【解答】解：A滑轮组承担物重绳子的有效股数n2，则绳子自由端移动的距离snh21m2m，故A错误；B若不计绳重和摩擦，由F（G+G动）可得，动滑轮的重力G动n
20、FG2200N300N100N，由Gmg可得，动滑轮的质量m10kg，故B错误；C滑轮组此时的机械效率100%100%100%100%100%75%，故C正确；D由功的原理可知，使用任何机械都不省功，利用该滑轮组可以省力，但不能省功，故D错误。故选：C。【变式训练4】（广西）如图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中，车相对树木是 运动（选填“静止”或“运动”）的，动滑轮上有 2段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2400N，F为1500N，则该滑轮组的机械效率是 80%。【答案】运动；2；80%。【分析】（1）如果物体相对于参照物的位置不变，物体是静止的；如果物体相对于参照物的位
21、置不断变化，则物体是运动的。（2）由图得出，水平使用动滑轮时，从动滑轮上引出的有效股数n，拉力端移动距离等于汽车移动距离的n倍，若对车的拉力为F拉，拉力为F，则该滑轮组的机械效率。【解答】解：（1）匀速拉动车的过程中，车相对树木，汽车位置不断变化，是运动的。（2）由图得出，从动滑轮上引出的有效股数n2，拉力端移动距离s2s车，若对车的拉力为F拉，拉力为F，该滑轮组的机械效率：100%80%。故答案为：运动；2；80%。【变式训练5】（苏州模拟）如图所示，工人师傅利用斜面把重物搬运到汽车上，汽车车厢底板高度h1m，斜面长度s4m，现用力F沿着斜面把重力G2400N的重物匀速拉到车上，拉力F800
22、N。（1）工人做的有用功；（2）斜面的机械效率；（3）物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力。【分析】（1）根据WGh求出有用功；（2）根据功的计算公式WFs可求出拉力做的功，即总功，然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率。（3）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W额fs，变形后可求摩擦力f。【解答】解：（1）工人做的有用功：W有Gh24001m2400J；（2）所做总功为：W总Fs800N4m3200J，斜面的机械效率为：100%100%75%；（3）此过程的额外功为：W额W总W有3200J2400J800J，由W额fs可得，摩擦力为：f200N。答：（1）工人做的有用功为2400J；（
23、2）斜面的机械效率为75%；（3）物体在斜面上匀速运动时受到的摩擦力为200N。考点4 机械效率的应用及改变方法（1）有用功是由使用机械的目的所决定的，当用斜面提升物体时，克服物体重力做的功就是有用功，W有=Gh；（2）额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功，对于斜面而言，W额=fs；（3）总功是指动力对所做的功，一般情况下使用斜面时，动力做功W总=Fs；（4）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”，而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功，即：W总=W有+W额；（5）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于1（理想状态下可能等于1），并且无单位斜面的机械效率，在同
24、一斜面上，由于倾斜程度相同，即；一定，故在同一斜面上拉同一物体（粗糙程度相同）时，在斜面上所移动的距离（或物体被提升的高度）不同时，机械效率是相同的；（6）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关，斜面粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低。提高机械效率的主要办法：有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施；额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。【典例10】（春延庆区期末）对同一滑轮组，下列各措施中不能提高机械效率的是（）A增加提升
25、重物的重力B改用质量小的动滑轮C减少提升高度，减少做功D在轮轴处加润滑油，减小摩擦【答案】C。【分析】（1）滑轮组的机械效率是指有用功和总功的比值，比值越大，机械效率越高。（2）要提高滑轮组的机械效率可以在有用功一定时，减少额外功；额外功一定时，增大有用功。【解答】解：A、增加提升重物的重力，做的有用功增大，额外功不变，总功也变大，有用功和总功的比值变大，即滑轮组的机械效率升高，故A不符合题意；BD、改用质量小的动滑轮、在轮轴处加润滑油，减小摩擦，能在有用功不变的情况下，减小了额外功，有用功和总功的比值变大，即滑轮组的机械效率升高，故BD不符合题意；C、减少提升物体的高度，根据公式 可知，滑轮
26、组的机械效率不变，故C错误。故选：C。【典例11】（春单县期末）起重机将重6000N的建材匀速提升了3m，电动机做的功是3.6104J，则起重机的效率是50%；若只增加被提建材的重力，则起重机的效率变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】50%；变大。【分析】已知物重和提升高度，可以得到电动机克服物体重力做的功；已知电动机克服重力做的功和实际做的功，两者之比就是起重机的机械效率。【解答】解：电动机克服物重做的功：W有用Gh6000N3m1.8104J；起重机的机械效率：100%100%50%；若只增加被提建材的重力，则有用功变大，额外功不变，根据可知，机械效率会变大。故答案为：50%
27、；变大。【变式训练1】（东台市二模）小明用动滑轮竖直向上提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（）A减小动滑轮的重力B增大重物上升的高度C减小物体的重力D增大重物上升的速度【答案】A。【分析】（1）提高动滑轮机械效率的方法：一是减小动滑轮的重力、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，从而提高机械效率；二是增加提升物体的重力，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。（2）动滑轮的机械效率，说明机械效率的高低与物体被提升的高度及上升速度无关。【解答】解：A、减小动滑轮的重力，在其他条件不变时，需要做的额外功减少，有用功不变，能提高动滑轮的机械效率，故A符合题意；BD、动滑轮的机
28、械效率，说明机械效率的高低与物体被提升的高度及上升速度无关，故BD不符合题意；C、减小重物的重力，在其他条件不变时，所做的有用功会减少，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例就会降低，即动滑轮的机械效率降低，故C不符合题意。故选：A。【变式训练2】（春永吉县期末）如图所示的修枝剪刀属于 省力杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”），若在轴上加润滑油，则可以 提高（选填“提高”或“降低”）杠杆的机械效率。【答案】省力；提高。【分析】（1）杠杆的分类：省力杠杆，动力臂大于阻力臂；费力杠杆，动力臂小于阻力臂；等臂杠杆，动力臂等于阻力臂；结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小
29、关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆；（2）加润滑油可以减小摩擦，从而减小额外功，在有用功不变时，减小了总功，结合机械效率的公式分析。【解答】解：读图可知，手握修枝剪刀把手的末端，可以轻松地剪断树枝；这时修枝剪刀的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；使用该剪刀时，若在轴上加润滑油，减小了摩擦力，在有用功不变的情况下，减小了额外功、减小了总功，由机械效率的公式可知能提高杠杆的机械效率。故答案为：省力；提高。考点5 有关机械效率的探究实验滑轮（组）机械效率的测量实验：实验目的：测量滑轮组的机械效率实验原理：注意事项：（l）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变；（2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数；（3）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值；实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。斜面机械效率的测量实验：实验目的：探究斜面的机械效率实验原理：实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。杠杆机械效率的测量实验：
