中考物理7机械效率

二、机械效率

5分钟训练 (预习类训练，可用于课前)

1.人们在使用简单机械提升物体时做的功，如何计算？不用机械，直接用手把物体搬到一定的高度所做的功，又怎么计算？

解析：根据功的计算公式，使用简单机械提升物体时做的功W1等于人们使用机械时用的力F乘以这个力移动的距离s；直接用手把物体搬到一定的高度所做的功W2等于搬物体用的力乘以物体上升的高度h，而搬物体用的力等于物重G,这样就可以得出做功的计算方法。 答案：W1=Fs W2=Gh

2.在上节课“探究使用简单机械是否省功”的实验中，使用机械所用的力是根据机械的特点由计算得出的，从而得出功的原理：使用机械做的功等于直接用手做的功。那么，在计算使用机械所用的力时是否考虑了机械受到的重力及摩擦力？

小红在学习了“功”这节课后，对“使用机械做的功等于直接用手做的功”还存在疑问，于是，她找来了动滑轮及相关的器材，验证这个结论，结果发现测量出的使用机械做的功比直接用手所做的功多，这跟功的原理矛盾吗？请你帮她分析原因。

解析：在利用杠杆和滑轮求拉力时，都把它们当成了理想机械，当然没有考虑机械受到的重力及摩擦力。这跟功的原理并不矛盾，因为功的原理是在没有考虑机械受到的重力及摩擦力的条件下才成立的。而使用动滑轮提物体时，不可避免地要把动滑轮也提上去，如果再考虑摩擦和绳子重，使用动滑轮做的功要比直接用手做的功多。

答案：没有考虑机械受到的重力及摩擦力。这跟功的原理并不矛盾，因为功的原理是在没有考虑机械重及摩擦的条件下才成立的；而使用动滑轮提物体时，不可避免地要把动滑轮也提上去，如果再考虑摩擦和绳子重，使用动滑轮做的功要比直接用手做的功多。 3.如何计算有用功和总功？机械效率的计算公式是什么？

解析：通过预习积累与机械效率有关的感性知识，为学好本节课打下基础。根据有用功和总功的定义可得计算有用功和总功的方法。

答案：总功等于使用机械时用的力乘以这个力移动的距离；有用功等于直接用手做的功。η=Ｗ有用/Ｗ总。

10分钟训练 (强化类训练，可用于课中) 1.关于机械效率的说法正确的是（ ） A.越省力的机械，其机械效率越高 B.越费力的机械，其机械效率越高 C.做的有用功越多，机械效率越高

D.有用功一定时，额外功越少，机械效率越高

解析：根据η=Ｗ有用/Ｗ总可得，机械效率的高低跟机械是否省力和费力无关。当Ｗ总一定时，Ｗ有用越大，η才越大。只根据Ｗ有用越多，无法确定η的高低。由η=Ｗ有用/Ｗ总、Ｗ总=Ｗ有用+Ｗ可得η=Ｗ有用/（Ｗ有用+Ｗ额外），所以可判断选项D是对的。 答案：D

额外

2.要提高某一机械的效率，可以采取的正确方法是（ ）

A.增加机械做功的时间 B.减少机械做功的时间 C.有用功一定，减少额外功 D.增加重物上升的高度

解析：在使用机械时，改变机械做功的时间或高度，有用功和总功会同时改变相同的倍数，由η=Ｗ有用/Ｗ总可得，机械效率不会改变。由η=Ｗ有用/Ｗ总、Ｗ总=Ｗ有用+Ｗ额外可得 η=Ｗ有用/（Ｗ+Ｗ额外），当Ｗ有用一定时，Ｗ额外越少，η就越高。 答案：C

有用

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3.小刚用一个动滑轮把50 kg的物体提高1 m所用的力是294 N，那么他做的总功和有用功分别是（ ）

A.490 J、490 J B.490 J、294 J C.588 J、294 J D.588 J、490 J

解析：根据动滑轮的特点可知，物体上升１ m，绳子的自由端要移动２ m，根据总功和有用功的计算公式得Ｗ总=Ｆs=294 N×2 m=588 J，Ｗ有用=Ｇh=mgh=50 kg×9.8 N/kg×1 m=490 J。 答案：Ｄ

4.课本图中的三种方法中，运沙子做的有用功为_____________J，其中第____________种方法做的总功最少，第________________种方法的效率最高。

解析：根据W=Fs求出有用功：W有用=G沙h=100 N×6 m=600 J和三种方法中的总功，再加以比较。根据η=Ｗ有用/Ｗ总求出三种方法的效率，通过比较得出答案。 答案：600 三 三

5.用如图15-2-1所示的滑轮组匀速提升钩码，已知钩码总重8 Ｎ，弹簧测力计的示数为3 Ｎ，绳子自由端被拉上去了30 cm，则使用该滑轮组做的总功为___________Ｊ，额外功为__________Ｊ，这个滑轮组的机械效率是_________________。

图15-2-1

解析：根据该滑轮组的组装，可看出有三段绳子承担钩码，那么绳子自由端移动的距离是钩码移动距离的３倍，由Ｗ总＝Ｆs、Ｗ有用＝Ｇh、Ｗ总=Ｗ有用+Ｗ额外可求出使用滑轮组做的总功和额外功，再根据η=Ｗ有用/Ｗ总求出机械效率。

答案：０.９ ０.1 ９０％

6.在探究“斜面的机械效率跟倾斜程度的关系”实验中，要保证不同倾斜程度的斜面_________相同。要达到探究目的，需要测量不同倾斜程度的斜面的机械效率，那么，测机械效率时，需要测量的物理量有___________________；需要的测量工具是_________________。

解析：因为斜面的光滑程度影响机械效率，所以该实验要保证斜面的光滑程度相同。根据η=Ｗ有用/Ｗ总及Ｗ总＝Ｆs和Ｗ有用＝Ｇh，可以得出要测量的物理量；根据所要测的物理量，确定合适的测量工具。

答案：光滑程度 斜面的高度、长度、物重、拉力刻度尺、弹簧测力计 30分钟训练 (巩固类训练，可用于课后) 1.下列说法中正确的是（ ）

A.机械效率越高，越省时间 B.机械效率可能等于1

C.机械效率越高，越省力 D.机械效率越高，有用功占总功的比例越大 解析：本题考查对机械效率概念的理解。根据η=Ｗ有用/Ｗ总可知机械效率与时间和力无关；因为在使用机械时，总功总大于有用功，所以机械效率总小于１。根据机械效率的定义可判断选项Ｄ是正确的。

答案：Ｄ

2.如图15-2-2是工人师傅往高处运送货物的两种方法，提升的重物均为500 Ｎ，动滑轮重均为10 Ｎ，不计摩擦和绳子重。下列说法中正确的是（ ）

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图15-2-2

A.甲图中的拉力等于乙图中的拉力 B.甲图中的拉力小于乙图中的拉力

C.甲图中的机械效率等于乙图中的机械效率 D.甲图中的机械效率大于乙图中的机械效率

解析：因为不计摩擦和绳子重，根据滑轮组省力情况，可以判断两种方法所用拉力的大小以及绳子末端和物体移动的距离之间的关系。在甲图中的拉力等于滑轮和重物总重的1/2，拉力移动的距离等于重物的2倍，在乙图中的拉力等于滑轮和重物总重的1/3，拉力移动的距离等于重物的3倍，所以甲图中的拉力大于乙图中的拉力。依据η=Ｗ有用/Ｗ总＝Gh/Fs，求出机械效率进行比较。 答案：C

3.下列哪种措施可以提高滑轮组的机械效率（ ） A.增加物体移动的距离 B.改变绳子的绕法 C.增加物体的质量 D.增加动滑轮的个数

解析：对于一个固定的滑轮组来说，承担重物的绳子的段数为n，那么绳子末端移动的距离就是重物移动距离的n倍，所以η=Ｗ有用/Ｗ总＝Ｇh／Ｆs=Ｇ/nF＝mg/nＦ，由此可知滑轮组的机械效率跟距离无关，跟物体受到的重力有关。因为在使用滑轮组时，做的额外功主要是克服动滑轮的重力做的功，所以改变绳子的绕法不会改变机械效率，只有动滑轮越重即个数越多，做的额外功就越多，机械效率反而低。 答案：Ｃ

4.小红在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，提出下列假设： ①机械效率可能跟动滑轮重有关 ②机械效率可能跟被拉物体重有关

③机械效率可能跟被拉物体上升的高度有关 ④机械效率可能跟承重绳子的段数有关

然后小婷设计了如图15-2-3所示的实验验证，进行对比来验证小红提出的假设，则该实验验证的假设是（ ）

图15-2-3

A.① B.② C.③ D.④

解析：从题中的假设可以看出，机械效率可能受多个因素的影响，在验证其中某个因素是否影响机械效率时要用控制变量法。比较本实验，可以看出实验中动滑轮相同，物体重相同，

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而承重绳子的段数不同。对滑轮组来说，滑轮组的机械效率跟物体上升的高度无关。通过比较可以得出答案。 答案：D

5.如图15-2-4，在“测定滑轮组的机械效率”的实验中，如果没有刻度尺，对于如图15-2-4所示的滑轮组，只要用弹簧测力计测出钩码受到的重力Ｇ，然后_____________拉动弹簧测力计使重物升高，读出拉力Ｆ的值就可以算出η＝____________。

图15-2-4

解析：对于滑轮组来说，承担重物的绳子的段数为n，那么绳子末端移动的距离就是重物移动距离的n倍，所以η=Ｗ有用/Ｗ总＝Ｇh／Ｆs=Ｇ/nF。 答案：匀速 Ｇ/５F

6.如图15-2-5所示，小刚用如图所示的动滑轮，拉着物体M以0.5 m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，物体重20 Ｎ，它受到的摩擦力是物重的0.2倍，水平拉力为25 Ｎ。2 s内拉力做的功是_________________Ｊ，该动滑轮的机械效率是_________________。

图15-2-5

解析：题中是用动滑轮拉物体，那么，Ｗ有用不等于Ｇh，因为直接用手拉物体用的力不等于物重，而等于物体受到的摩擦力，所以有用功等于物体受到的摩擦力乘以物体移动的距离。根据动滑轮的特点和速度公式，求出物体和拉力移动的距离，根据总功的计算方法，求出总功和有用功，再根据η=Ｗ有用/Ｗ总求出机械效率。

答案：50 80％

7.李明在做“测定斜面的机械效率”的实验，他把测得的数据记录在下面的表格中，并算出了该斜面的机械效率。 斜面长s/m 斜面高h/m 物重G/N 0.5 0.25 2 拉力F/N 1.5 有用功/J 0.5 总功/J 0.5 机械效率 100% 在相互交流中，李洋一眼就看出李明测得的机械效率是错的，他告诉李明机械效率不可能为100%。

（1）请你帮李明找找机械效率为100%的原因是______________，李明测得的实际机械效率应为_______________。 （2）若李明还用这个斜面去拉重为5 N的木块，该斜面的机械效率将_______________。（选填“变大”“变小”或“不变”）

解析：根据Ｗ总＝Ｆs和Ｗ有用＝Ｇh检验有用功和总功的对错，再根据η=Ｗ有用/Ｗ总检验机械效率的对错，并求出正确答案。根据影响斜面机械效率的因素，可判断物体因重发生变化时斜面机械效率的变化。

答案：（1）总功算错了 66.7% （2）变大

8.用一个动滑轮将重600 Ｎ的物体匀速拉上高处，拉力应不小于____________Ｎ，若动滑轮的机械效率为75％，则拉力应为_______________Ｎ。

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解析：由动滑轮的特点可判断出拉力的最小值以及绳子末端和物体移动距离间的关系，根据η=Ｗ有用/Ｗ总＝Ｇh／Ｆs=Ｇ/2F，可求出拉力的大小。 答案：300 400

9.(2010浙江杭州模拟，33)如图15-2-6所示，小周学过有关“机械效率”的知识后提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系?”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验，并记录实验数据如下：

斜面的倾斜程度 较缓 较陡 最陡 物体上升高度h/m 0.10 0.15 0.25 图15-2-6 沿斜面物体移拉力F/N 1.6 2.2 3.1 动距离s/m 0.50 0.50 0.50 实验次数 1 2 3 物体重G/N 5.0 5.0 5.0 有用功W有/J 0.50 0.75 总功W总机械效率η 63% 68% /J 0.80 1.1 (1)根据表中数据，可求出第三次实验的有用功为______________J，总功为_____________J，机械效率是___________________；

(2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越_________________；

(3)通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：________。 解析：(1)有用功W有用=Gh=5 N×0.25 m=1.25 J，总功W总=Fs=3.1 N×0.50 m=1.55 J，斜面的机械效率为η=

W有用W总1.25J1.55J×100%=80.6%。

(2)通过实验数据的分析，斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越费力。 (3)分析1、2、3三次实验，可得出：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，在其他条件不变的情况下，斜面越陡机械效率越高。 答案：(1)1.25 1.55 81％或80.6％ (2) 费力

(3) 斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，在其他条件 不变的情况下，斜面越陡机械效率越高

10.(2010四川遂宁模拟，43)如图15-2-7所示，用滑轮组提起重900 N的物体，绳子自由端拉力F为400 N，重物在20 s内匀速上升了10 m。求：

图15-2-7

(1)物体上升的速度；

(2)提起物体所做的有用功； (3)滑轮组的机械效率。

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解析：(1)物体上升的速度v=

ht10m20s=0.5 m/s。

(2)提起物体所做的有用功W有用=Gh=900 N×10 m=9 000 J。 (3)滑轮组的机械效率：s=3h=3×10 m=30 m W总=Fs=400 N×30 m = 12 000 J η=

W有用W总9000J12000J×100%=75%。

答案：(1) 0.5 m/s (2)9 000 J (3)75%

快乐时光

冬季的一天，一位先生走进一家饭店，忘记带上门，这时一位顾客大声嚷道：“先生，外边这么冷，您快点带上门吧！”刚进来的先生随即回答道：“尊敬的先生，难道您以为我关上门外面就暖和了吗？”

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