苏科版九年级物理11.5机械效率讲义

1 11.5机械效率

【同步知识讲解】

知识点1: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。

注意：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。

例1、关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）

A、利用机械越省力，机械效率越高 B、机械做功越快，机械效率越高

C、有用功相同、总功越大的机械效率越高 D、额外功相同、有用功越大的机械效率越高

例2、某滑轮组经改进后提高了机械效率，若用它把同一物体匀速提到同样的高度，改进后与改进前相比较，下列说法中错误的是（ ）

A．做的有用功增加了 B．做的总功减少了

C．做的额外功减少了 D．做的有用功跟总功的比值增大了

例3、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

知识点2:机械效率

1、公式为总有用WW×100%，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，即有用功总小于总功。

3、知道增大机械效率的方法：根据公式总有用WW×100%可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。

例4、在建设工地上，工人把重 1000N 的物体沿着长 s=5m、高 h=1m 的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端，沿斜面所用的拉力为 250N（不计空气阻力）．求：

（1）将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中，拉力做了多少功？

（2）工人使用斜面做功的机械效率是多少？

（3）物体和斜面之间的摩擦力是多大？

2 例5、如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，则在这一过程中对铁块所做的总功为 J；有用功为 J；斜面的机械效率为 。

例6、如图所示，用始终竖直向上的力F匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小为8N，拉力移动的距离为0.25m．该杠杆的机械效率为________，此杠杆属于_______（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆．在抬高的过程中，F的大小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）

例7、如图所示，用滑轮组拉动重为70N的物体A，使物体A在水平方向上移动5m，所用拉力F为20N，地对物体A的摩擦力为30N。则拉力F做的功为 J，滑轮组的机械效率为 。

例8、如图所示，工人用250N的拉力将重为400N的装修材料匀速提升6m，所用时间为lmin，则工人做的有用功是 J，工人做功的功率是 W，动滑轮的机械效率是 。

【精题精练精讲】

专题1：机械效率的定义

1、山区里的挑夫挑着物体上山时，行走的路线呈“S”形，目的是（ ）

A．加快上山时的速度 B．省力 C．减小对物体的做功 D．工作中养成的生活习惯

2、采取下列措施，可以提高机械效率的是（ ）

A．有用功一定，增大总功 B．总功一定，增大额外功

C．有用功一定，减少额外功 D．额外功一定，减少总功

3、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

4、如图所示，工人用滑轮或滑轮组提升重物，

每只滑轮质量均相同.若把同一货物匀速提升

相同的高度(不计绳子与滑轮间的摩擦)，下列

说法正确的是( )

A．使用丙滑轮组与使用丁滑轮组一样省力

B．使用丁滑轮组最省力

C．机械效率最高的是丙滑轮组

D．机械效率最高的是乙滑轮

专题2：效率的综合运用

5、用滑轮组把重为400N的物体匀速提高6m，所用拉力F为250N，移动的距离为12m，则滑轮组的机械效率为（ ）

A．60% B．70% C．80% D．90%

6、利用如图所示的滑轮组，拉一金属块在水平地面上以0.1m/s的速度匀速运动，若动滑轮重15N， 3 金属块受重力105N，地面对金属块的摩擦力是15N（不计绳重和滑轮组摩擦），则（ ）

A．绳子自由端拉力F是12N B．绳子自由端拉力F是40N

C．拉力F的功率是3W D．拉力F的功率是12W

7、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，且动滑轮重G动小于物体的物重G，甲图中拉力做的功为W甲，乙图中拉力做的功W乙，则所用的拉力F甲

F乙（选填“＞”、“＜”或“=”，下同），W甲 W乙，其机械效率η甲 η乙。

8、如图所示，重100N的物体A沿水平面以0.4m/s的速度做匀速直线运动，水平拉力F为5N，此过程中滑轮组机械效率为80%，物体A受到的摩擦力是________N。

9、小勇用如图所示滑轮组拉着物体匀速前进了0．2 m，则绳子自由端移动的距离为________m。若物体与地面的摩擦力为9 N，则他所做的功是______J。如果小勇对绳的拉力F＝4 N，该滑轮组的机械效率为________%。

10、斜面长5m，高1.5m，把重为800N的物体匀速推向斜面顶端。若斜面是光滑的，则推力为 N，如果斜面不光滑，所用推力为300N，则斜面的机械效率为 。

【知识能力训练】

1、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________。

2、小明用如图所示的实验装置探究“杠杆的机械效率”．实验时，将总重为G的钩码挂在杠杆A处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为s，则杠杆的机械效率η＝ (用题中给出的物理量表示)．若将钩码移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则弹簧测力计的示数F′ (选填“＞”“＝”或“＜”)F ，杠杆的机械效率η′ (选填“＞”“＝”或“＜”)η.

3、如图所示，ab、cd为两直棒，工作时此装置将总重为1 200 N的建筑材料甲、乙从地面上匀速运到高24 m的楼上，耗时5 min ,则建筑材料的运动速度为_________m/s;如果手竖直向上的拉力是500 N，在这个过程中，工人做功的功率为_______W，滑轮组的机械效率是_________. 4 4、用如图所示的滑轮组提升物体A，在把重力为180N物体A匀速竖直提升2m的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为100N，物体A上升的速度为0.1m/s，滑轮组的机械效率为 η，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。 求：

（1）有用功W有； （2）滑轮组的机械效率η； （3）拉力F做功的功率P。

5、（如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为

N，测力计上升的高度s为0.2m．物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 %，使用该杠杆做额外功的一个原因是 ．

6、（网摘)在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙三组实验，实验数据记录如下：

（1）在实验操作中应该使钩码________缓慢上升；

（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为________（保留三位有效数字）；

（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为________N，滑轮组做的有用功是________J；

（4）分析实验数据，实验小组得出的结论是：同一滑轮组，物重越大，机械效率越________。

若提起同样的重物，用轻质塑料动滑轮代替实验中的铁质动滑轮，则机械效率将变________。

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【同步知识讲解】

例1、D 例2、A 例3、D

例4、1250J 80％ 50N 例5、5；4；80%

例6、90% 省力 不变 例7、200；75%

例8、2400 50 80%

【精题精练精讲】

1、B 2、C 3、D 4、D 5、C 6、C

7、＞；＜；＞ 8、12N 9、0.6；1.8；75 10、240；80%

【知识能力训练】

1、2000；80％ 2、shFG ＞ ＞ 3、0.08 160 60%

4、360J 90% 20W

5、2.5；90；由于使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功 〖答案〗：匀速 78.4% 2.4 0.3 大 大

【课后巩固】

1、（网摘)如图所示，用甲、乙两种方式在相同时间内将同一物体匀速提升相同高度时，拉力做功的功率为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙（不计绳重与摩擦）．下列判断正确的是

A．P甲=P乙 η甲=η乙 B．P甲η乙

C．P甲P乙 η甲>η乙 〖答案〗：B

2、（网摘)如图所示,用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮,使挂在下面重为G的物体缓慢上升,动滑轮的重力不可忽略,现改变物体的重力G,则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的( )

A. B. C. D.