机械效率解析版

12.3机械效率（解析版）

言遨考点直小

必逸柒的台航+变式制株

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星Fs；有用+W额外

（5）有用功的计算方法:WWffl=Gh；W有用二W总W叱

<6）额外功的计算方法：W幡产G'h,W.外=1原5；—；/仃川

【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.乙提水桶对楠做的功是额外功

【答案】Co

【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FI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：Co

【典例2】（2020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」

用功。（填“总功”、“有用功”或“额外功”）。

【答案】额外功；有用功。

【分析】使用机械时，人们为完成某项仟务必须做的功叫有用功：对完成仟务没有用，

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，所以对桶做佗是有用功，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W=Gh可求有用功的大小。

【解答】解：用杠杆、斜面和滑轮组将何一物体举到相向的高度，根据公式W^=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

又不得得做的功叫额外功,两者之和叫总功。

【答案】有用功；额外功；总功。

【分析】使用机械时，①人们为完成某项任务必须做的力叫有用功；②对完成任务没有用，

但不得不做的功叫额外功；③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：有用功跟总场的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。

（2）计算公式:用We表示总功,用此包用表示有用功,用n表示机械效率,贝I」："件xlOO%.

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：

①在有用功•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；

②在额外功一定时，增大直用力b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】（2021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】Ao

【分析】（1）功率是描述物体做功快慢的物理量，它等于•单位时间内所做的功，比率大

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：Ao

【典例4】（2020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，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】（2021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】Ao

【分析】根据功、功率、机械效率的关系分析工功率是单位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H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W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：Ao

【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，机械效率总是小丁（填械、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；杓用功与额外功之和HL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；

〃=%四x|0）%

（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，由外可

知，机械效率一定小于lo

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〃=架、10。％,对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下：

滑轮或滑轮组

杠杆斜面

提升重物水平匀域

前的回建①。=型♦也

也=必=也

nJ有_GhW总FsnFW总FL

W总FS工计绳重及摩擦W忌Fs绳nF

②

其中摩为物体与水平面的原擦力；为拉Gh+FsL

其中G为提升至物的重Gh_GFF

Gh十G动hG+G动其中G为物至；h为斜

力；h为蚕物升高的高力；s物为物体移动的距离；S绳为绳子自

其中G为物至；G动为动滑轮的重力；面高度；1为斜面长

度；F为动力；s为动力由蹦动的距离；n为承担摩擦力腌子

h为物上升的高度；s为绳自由端移度；F为拉力；F摩为摩

作用点移动的距离的段数

动的距离；n为承担物室的绳子的段数擦力

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，机械效率就敝高。

【典例5】（2021•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Fi和F2,机械效率分别是

r|i和巾，则（）

A.Fj>F2r）i>r|2B.FI<F2ni<r|2

C.Fi>F2r|i<^r|2D.Fi<F2T|I>T]2

【答案】Ao

【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

有用

力所做的功的大小；根据n=wX100%分析两装置的机械效率。

心

【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

F]=G=10N,

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=^X（I0N-F1N）

2

=5.5N,所以FI>F2；

将物体匀速提升相同腐度，根据W=Fs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Wi

<W2；

有用

根据n=wX100%可知,机械效率中>3。

心

故选：Ao

【典例6】（2021春•临潼区期末）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Im

B.拉力大小为5N

C.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】Do

【分析】(I)由图可知，n=2,绳子末端移动的距离s=2h；

(2)不计绳重、摩擦，拉力F=g(G+G.G；

(3)利用W=Fs求拉力做的总功，利用W=Gh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，n=2,绳子末端移动的距离：s=2h=2X2m=4m,故A错误；

B、不计绳重、摩擦，拉力F=」(G+G劝)=Ax(10N+2N)=6N,故B错误；

22

CD、拉力做的总功：W,6=Fs=6NX4m=24J,

所做的有用功，即物体克服重力所做的功：

Wnm=Gh=10NX2m=20J,

该滑轮组的机械效率：

1()()%=_20Jx|()0%^83.3%,故C错误、D正确。

W总21T

故选：D。

【典例7】(2021•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,u大于F”拉力F对重

物做的功W川等于W/,机械效率：“中大于"(选填大于、小于或等于)，

乙

【答案】大于；等于；大于。

【分析】（I）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功+G）；

2

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=\丫乙,

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W曳有可知，动

W总

滑轮的机械效率低，即小乙。

故答案为：大于；等于；大于。

【典例8】（2020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32ON的重物举高0.5m,则他做的有用功是^J,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W=Gh求出其大小；动力做的功为总功，

W有

根据W=Fs求出其大小；利用n=77里义100%求出杠杆的机械效率。

W总

【解答】解：做的有用功：

Wff=Gh=320NX0.5m=160J,

动力做的总功：

Wa=Fs=IOONX2in=2OOJ,

杠杆的机械效率：

n=^-xioo%=l^Lxioo%=8o%c

W总200.T

故答案为：160；80%。

【典例9】（2021•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*的速度匀速上升，拉力的功率是I80W。求：

（I）提升物体10秒，拉力F做功；

（2）拉力F；

（3）滑轮组的机械效率不

【分析】（1）利用P=乂求拉力做的功；

t

（2）由图可知n=3,绳子自由端移动的速度v=nv初，利用P=_^=E£=Fv求拉力；

tt

（3）利用亘=生=型=且求滑轮组的机械效率。

W总FsFnhnF

【解答】解：（1）因为P=此，所以拉力做的功：W=Pt=180WX10s=1800J；

t

（2）由图可知n=3,绳子自由端移动的速度v=nv物=3X0,3m/s=0.9m/s,

因为P=W=上且=Fv,所以拉力：F=E=.W-=200N；

ttv0.9m/s

（3）滑轮组的机械效率：1]=?亘=史=巫=士-=—=80%。

W总FsFnhnF3*200N

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n为80%。

【变式训练I】2019秋•宁强县期中）额外功为20J,总功为100J,则机械效率等于（）

A.80%B.90%C.78%D.无法确定

【答案】Ao

W有用

（分析]已知额外功和总功大小，根据w有用=w总-W欲外求出有用功，根据n=X

匕

W心

100%求出机械效率。

【解答】解：因额外功为20J,总功为100J,

有用功：W有川=W总-W■外=100J-20J=80J,

则机械效率等于：

理曳X]oo%=&LxiOO%=8O%,只有A正确。

w总100.T

故选：Ao

【变式训练2】（2021•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子股数m则绳子自由端移动的距离s=nh；

把相同的重物匀速提升，不泞绳重及摩擦，若有n段绳子在拉重物，则F=2（G物+G.G，

n

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=_l（G沏+G动），

n

由图知，n甲=2,则绳端的拉力Fi为：

Fi=_l（G^+G动），s甲=2h甲；甲滑轮组机械效率:

2

W有甲_Gh甲Gh甲_________G

"W总甲F】s甲£（G+G动）X2h甲G+G动

乙滑轮组由3股绳子承担重物，拉力F2为：

F2=A（G树+G动），s乙=3h乙；乙滑轮组的机械效率：

3

W乙有Gh乙________2^5________G

’W乙总F2sziA（G+G）x3h6G+G幼

所以FI>F2,n甲=n乙。

综上所述，ABC错误；D正确。

故选：D。

【变式训练3】（2021•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，所用佗拉力是200N。则下列说法正确的是（）

A.绳子自由端移动的电离为3m

B.动滑轮的质量为50N

C.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】Co

【分析】（1）由图可知滑轮组承担物重绳子的有效股数，根据s=nh求出绳子自由端移

动的距离；

（2）若不计绳重和摩擦，根据卜=工（G+G动）求出动滑轮的重力，利用G=mg求出动

n

滑轮的质量；

（3）根据n=?亘xioo%=@x1oo%=.Gh-x100%=A.x100%求出滑轮组此时

w总FsFXnhnF

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n=2,则绳了•自由端移动的距离s=nh=2Xlm=2m,

故A错误：

B.若不计绳重和摩擦：由F=工（G+G动）可得，动滑轮的重力G4=nF・G=2X200N

n

-300N=100N,由6=0^可得，动滑轮的质量m=g=」°乎L=1Okg,故B错误；

glON/kg

c.滑轮组此时的机械效率n=E^~xioo%=®.x100%^.Gh_xioo%=Ax100%

W总FsFXnhnF

=-300NX1OO%=75%,故C正确：

2X200N

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。

故诜：Co

【变式训练4】（2021•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%O

【答案】运动；2；80%o

【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

物的位置不断变化，贝!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H的有效股数n,拉力端移动距离等

W有用

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1]=]普

V2a、

_「拉$车_F拉s车_F拉

FsFX2s车2F

【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n=2,拉力端移动距离s=2s车,

若对车的拉力为F投，拉力为F,

该滑轮组的机械效率：

W有用_F拉s车_F拉s车_F拉—2400N

X100%=80%o

W总FsFX2s车2X150CN

故答案为：运动；2；80%0

【变式训练5】（2021•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h=lm,斜面长度s=4m,现用力F沿着斜面把重力G=2400N的重物

匀速拉到车上，拉力F=800N。

（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W=Gh求出有用功；

（2）根据功的计算公式W=Fs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T]“

（3）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W^nfs,变形后可求摩擦力f。

【解答】解：（1）工人做的有用功：

Wfl=Gh=2400Xlm=2400J；

(2)所做总功为:

W总=Fs=800NX4m=3200J,

斜面的机械效率为：

n=-^-X100%=2煦豆乂100%=75%；

W总3200.T

(3)此过程的额外功为：

WJft=W总-W有=3200J-2400J=800J,

由W^=fs可得，摩擦力为：

f=2^_h*°°J_=200N。

s4m

答：（1）工人做的有用功为2400J；

（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尸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^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W0二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：

（5）机械效率是•有用功与点、功的比值，只能小王，（理想状态下可■能等干1），并H无单械

斜面的机械效率更在同一斜面上，由于倾斜程度相同，即也；

W总Fss

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、斜面的粗糙程既有关,斜面粗糙程度相同时,斜

面的倾斜程度越大,机械效率越岛.: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：

①有用功一定时，尽量减少额处功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施;

②额外功•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】（2021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】Co

【分析】（I）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|]=：亘=型=生=工-可知，滑轮组的机械效

w总FsFnhnF

率不变，故C错误。

故选：Co

【典例11】（2021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3.6义1（）为，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：

4

电动机克服物重做的功：W（｛m=Gh=6000NX3m=1.8X10J：

起重机的机械效率：T]=；?用xIQO%=1.8X10^jx100%=50%.

W总3.6X1041

w有用w有用

若只增加被提建材的重力，则有用功变大，额外功不变，根据2一=

W总W有用+W额

1"^一“J知，机械效率会变大。

有用

故答案为：50%；变大。

【变式训练1】（2021•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】Ao

【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）动滑轮的机械效翌耳=*=生=一生一=&，说明机械效率的高低与物体被提

W总FsFX2h2F

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、动滑轮的机械效率n=*=ql=_5k_=f_,说明机械效率的高低与物体被提

W总FsFX2h2F

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：Ao

【变式训练2】（2021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。

A

【答案】省力；提高。

【分析】（1）杠杆的分类：①省力杠杆，动力博大于阻力肾；②费力杠杆，动力慢小

于阻力臂；③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；提盛。

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：测最滑轮组的机械效率

实验原理：0=%5=弛

W总Fs

注意事项：

（1）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睑：

实验目的：探究斜面的机械效率

实验原理：〃=谭、100%

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：

用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向

上匀速拉动弹簧测力计，速挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升

（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为°唐二3网上“

0.5N,钩码总重G为1.0X,钩码上升高度h为0.1m,测力计

移动距离s为0.3m,则杠杆的机械效率为66.7%.请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：

由于使用杠杆时需要克服摩擦做功；

（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩

码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据:

钩玛总重钩码移动距测力计移动距离机械效率

次数钩码悬挂点拉力F/N

G/N离h/ms/mn/%

1A点1.50.100.70.3071.4

2B点2.00.151.20.3083.3

根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的

结论？答：不能；

请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同一位置：②仅根据一次对比实验所得结

论是不可靠的。

【典例12]（2021春•宣城期末）斜面是一种简单机械，生活中人们常常利用它来省力。小

明同学想探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。于是他找来木块A、长木

板B、三个高度不同的长方体C和•把弹簧测力计进行实验，实验装置如图所示。

（1）除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种器材是刻度尺：

（2）实验记录数据如下表，则第3次实验时斜面的机械效率为71.4%:

实验次数斜面倾斜程木块重G/N斜面高度沿斜面拉力木块沿斜面斜面的机械

度h/mF/N移动的距离效率n

s/m

1较缓50.23.30.560..6%

2较陡50.253.80.565.8%

3最陡50.34.20.5

（3）分析比较上表中的实验数据，可得到的结论是：斜面越陡机械效率越上,

【答案】（1）刻度尺；（2）71.4%；（3）机械效率越高。

【分析】（1）根据实验数据记录表格可以发现要测量斜面的高度和木块沿斜面移动的距

离，就要使用长度的测量工具——刻度尺；

（2）使用斜面的目的是使物体的位置提高，需要克服的是物体的重力，所以Wf『=Gh；

W有

总功就是沿斜面的拉力所做的功，所以w^=Fs；机械效率—xioo%；

w总

（3）分析实验数据，看随着倾斜程度的变大，机械效率是如何变化的，从而得出结论。

【解答】解：（1）要测量斜面的高度和木块沿斜面移动的距离就要使用长度的测量工具

——刻度尺。

（2）第3次实验时，有用功W6=Gh=5NX0.3m=L5J,

总功W总=Fs=4.2NX0.5m=2.IJ,

W有1CT

斜面的机械效率IOO%=AL2^XIOO%*71.4%。

（3）由图中数据可知：斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高

故答案为：（1）刻度尺；（2）71.4%；（3）机械效率越高。

【典例13］（2021春•蜀山区期末）小明同学用加图所示的实验装皆测量杠杆的机械效率。

（1）实验中，使用该杠杆提升钩码做功时，其额外功主要来源是杠杆自重（或杠杆

支点处的摩擦）（写出一条即可）。

（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，小明同学用该实验装置，先后将

钩码挂在A、B两点，测量得到如表所示的两组数据。

次数钩码悬挂点钩码总重钩码移动距离拉力测力计移动机械效率

G/Nh/mF/N距离s/mq/%

1A点1.50.100.70.30

2B点2.00.151.20.3083.3

①请计算钩码挂在A点时杠杆的机械效率为714%。

②根据表中数据，不能得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关，钩码越重其效率

越高”的实验结论。请简要说明两条理由：a.两次实验钩码没有挂在同一位置：b.n

次对比实验所得结论是不可靠的。

【答案】（1）杠杆自重（或杠杆支点处的摩擦）；（2）①71.4%；②两次实验管码没

有挂在同一位置；一次对比实验所得结论是不可靠的。

【分析】（1）在实验口，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有

用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；

（2）①根据亘=3■求出机械效率：

W总Fs

②通过探究实验时，应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论；分析机械效

率的影响因素采取控制变量法。

【解答】解：（1）额外功产生的原因：克服机械的豆做功、克服摩擦做功；

W有

（2）①钩码挂在A点时杠杆的机械效率为：：=4=曲=L5NX0」驷,714%；

W总Fs0.7NX0.30m

②分析机械效率的影响因素采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应

保持位置不变；应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论。只凭一次实验数

据做出结论是不科学的。

故答案为：（1）杠杆自重（或杠杆支点处的摩擦）；（2）©71.4%；②两次实验钩码

没有挂在同一位置；一次对比实验所得结论是不可靠的。

【典例14］（2021春•道县期末）小泽和小阳同学在做“测滑轮组机械效率”的实验。

（1）他们分别设计了如图所示的甲和乙的滑轮组，二种实验方案中，较省力的是图

一

（2）根据下表数据，你认为他们最后选用了图甲的滑轮组。

实验提升钩码钩码上升拉力拉力上升机械效率

次数重G/N高度h/mF/N高度s/mm%

110.10.50.366.7

220.20.90.674.1

330.451.21.3583.3

（3）分析表中数据发现，所提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。

（4）在安全、有效的前提下提高机械的效率，下面的方法可行的是A。

A.改进结构，使机械更合理更轻巧

B.次能提JI的货物分为几次提JI

C.增大提升物体的岛爱

【答案】（1）甲；（2）甲：（3）高；（4）Ao

【分析】（1）承担动滑轮的绳子的段数越多，就越省力；

（2）根据物体上升的高度与绳子自由端通过的距离分析；

（3）根据表格中的数据分析物体的重力对滑轮组机械效率的影响：

（4）根据影响机械效率的因素分析。

【解答】解；（1）承担动滑轮的绳子的段数越多，就越省力，甲图是三段，乙图是两端,

故甲图省力：

（2）由表格中的数据可知，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的3倍，故选用的是

甲图：

（3）由表中的数据可知，使用相同的滑轮组提升不同的重物时，物体越重，滑轮组的机

械效率越高；

（5）A、改进结构，使机械更合理更轻巧，能减小额外功，故能提高机械效率，故A正

确；

B、•次能提升的货物分为几次提升，不会改变有用功的大小，但此时所做的额外功增加,

所做的总功增大，故机械效率降低，故B错误；

c、若不计绳重和摩擦力，根据1]=：普=生=里=£_知滑轮组的机械效率与提升

W总FsFnhnF

物体的高度没有关系，所以增大物体上升的高度不影响机械效率，故C错误。

故答案为：（1）甲；（2）甲；（3）高；（4）A。

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一、选择题。

1.（2020春•南江县期末）如图所示的两个滑轮组，分别用拉力F甲和F乙将重为400N的

物体G提升，若不计绳重及摩擦，每个滑轮的重均相同，在F甲和F乙作用下，绳子末端

匀速移动相同距离，贝!此过程中（）

(甲)(Z)

A.F甲和F乙做的有用功相等

B.F甲和F乙的大小相等

C.F甲和F乙做的总功相等

D.甲、乙滑轮组的机械效率相等

【答案】Do

【分析】（1）由题知，在F甲和F乙作用下，绳子末端匀速移动相同距离，可得物体升

高高度的关系；而提升的物重相同，根据亚制=6卜可知，使用滑轮组做的有用功大小

关系；

（2）根据F=工（G软+G轮）得出拉力大小关系，而绳子末端匀速移动相同距离，根据

n

W总=Fs可知使用滑轮组做的总功大小关系。

W有用W有用G物h

（3）若不计绳重及摩擦，滑轮组的效率n=

史总W有用+W额G物h+G轮h

G物

,滑轮组的机械效率与物体升高的高度无关，据此分析两种滑轮组的效率大小

G物+G抡

关系。

【解答】解:

（1）由题知，在F甲和F乙作用下，绳子末端匀速移动相同距离，即$甲=$乙，

由图知，s甲=2h甲，s乙=3h乙，所以h甲＞h乙，

而提升的物重相同，

由W^=Gh可知，使用滑轮组做的有用功W有用甲＞W右用乙，故A错；

（2）Fni=A（G物+G轮）,F乙=」（G物+G轮）,

23

所以FQF乙，

而绳子末端匀速移动杵同距离，

由Wa=Fs可知，使用滑轮组做的总功W总甲〉W总乙，故BC错；

（3）若不计绳重及摩擦，滑轮组的效率：

IW有用.有用G物hG物

nW总W有用+W额G物h+G轮hG物+G轮，

可见，滑轮组的机械效率与物体升高的高度无关，两种滑轮组的效率相同，故D正确。

故选：D。

2.（2021•桂林模拟）如图所示，用平行于斜面的拉力F,将重为8N的物体沿斜面从底端

匀速拉至顶端。若此时拉力F为5N.则斜面的机械效率为（）

A.60%B.70%C.80%D.90%

【答案】Co

【分析】根据功的计算公式W=Fs可求出拉力做的功，即总功;再根据W=Gh求出有

用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率小

【解答】解：斜面长s=40cm=0.4m,斜面高h=20cm=0.2m：

此过程所做有用功为：Wfi=Gh=8NX0.2m=L6J；

所做总功为：WL勺=Fs=5NX（）.4m=2J；

W有1

故机械效率为：n=—5-=iAL=80%o

w总2.T

故ABD错误；3正确,

故选：Co

3.（20