滬科版八年級(jí)

第十章《機(jī)械與人》

10.5機(jī)械效率

【知識(shí)梳理】

知識(shí)點(diǎn)1機(jī)械效率

1.有用功：為達(dá)目的，必須要做的功。符號(hào)：3單位：焦耳（j）?

【知識(shí)拓展】根據(jù)人們使用機(jī)械的不同，有用功的計(jì)算也不盡相同。例如：若使用機(jī)械的目的是提升重物,

那么克服物體的重力做的功就是有用功。如果使用機(jī)械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物體與水

平面間的摩擦力做的功是有用功。

公式：W仃用=Gh（提升重物）二W總一W領(lǐng)事總n；斜面：W右用二Gho

W#粕=fS物（水平拉動(dòng)）

【知識(shí)拓展】對(duì)于滑輪組提升重物的情況，克服動(dòng)滑輪重、繩直等所做的功是額外功。在解題過程中，常

忽略繩重和摩擦，則此時(shí)克服動(dòng)滑輪重所做的功為額外功。利用斜面提升重物時(shí)，克服斜面摩擦所做的功

為額外功。

公式：W小制=G^h（忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組）；

斜面：Wtt=fLo

3.總功：有用功與額外功之和或動(dòng)力所做的功。

公式：w,e=w有用+w曹二FS二w“用/n；

斜面：W6=fL+Gh=FLo

4.機(jī)械效率：有用功跟總功的比值。機(jī)械效率計(jì)算公式：，7=繆〃1。0%。

考點(diǎn)2測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繒?huì)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率。

【實(shí)驗(yàn)原理】〃=幺=包

/ixrrr_

【待測(cè)數(shù)據(jù)】物重G、拉力F、重物上升的距離h、彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離S

【實(shí)驗(yàn)器材】鉤碼、滑輪組、鐵架臺(tái)、細(xì)線、彈簧測(cè)力計(jì)、刻

【實(shí)驗(yàn)步驟】

①用所給器材組裝如圖所示滑輪組。

②將鉤碼掛在滑輪組卜.方，記錄卜.所掛鉤碼的重力，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直拉住繩子自由端。

③將刻度尺放在如圖所示的位置，分別記錄下鉤碼和繩子自由端的起始位置。

④用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)繩子自由端，使物體勻速上升一段距離，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，并記錄物體上

升后所達(dá)到的末位置以及繩子自由端上升到的木位置。

⑤根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出鉤碼上升的距離h和繩子自由端移動(dòng)的距離s,然后根據(jù)W“用=（；h和W^nFS

計(jì)算出有用功和總功，按〃=”一生，計(jì)算該滑輪組的機(jī)械效率。

%Fs

⑥改變所掛鉤碼的重力，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟。

⑦鉤碼重力不變，改變動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

①滑輪組機(jī)械效率與物體重力和動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)有關(guān)；

②同一滑輪組，提起的物重越重，滑輪組的機(jī)械效率越高；

③不同的滑輪組機(jī)械效率不同，且在物重相同時(shí)，動(dòng)滑輪越重，滑輪組的機(jī)械效率越低

【考點(diǎn)方向】

1.步驟：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，目的：保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。

2.結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：

①動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。

②提升重物越重，做的有用功相對(duì)就多。

③摩擦，若各種摩擦越大，做的額外功就多。

3.同一滑輪組：繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機(jī)械效率。

4.測(cè)量機(jī)械效率時(shí)，為什么不能使彈簧測(cè)力計(jì)靜止？機(jī)械效率會(huì)怎樣？

答：當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)，繩子和滑輪之間沒有摩擦力，拉力示數(shù)會(huì)變小，有用功在總功中占的比例增大,

滑輪組的機(jī)械效率偏大。

5.實(shí)驗(yàn)中改變鉤碼的數(shù)量，改變動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的E的是什么？

答：改變鉤碼個(gè)數(shù)、改變動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)從而獲得多組數(shù)據(jù)，這樣可以避免一組數(shù)據(jù)的偶然性，更能得出普

遍性規(guī)律。

6.通過該實(shí)驗(yàn)我們可以得知：增大物重或減少動(dòng)滑輪的重力可以提高滑輪組的機(jī)械效率。

【易錯(cuò)點(diǎn)】

〃是一個(gè)沒有單位的量，常用百分?jǐn)?shù)表示。.機(jī)械效率是反映機(jī)械性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，這個(gè)

機(jī)械的性能越好。機(jī)械效率只是反應(yīng)有用功和總功的比值，只是i個(gè)比值關(guān)系，和做功多少、做功的距離、

省力費(fèi)力、做功快慢等因素?zé)o關(guān)。

【規(guī)律總結(jié)】

1.?？紮C(jī)械的有用功、總功、機(jī)械效.率計(jì)算

簡(jiǎn)單機(jī)有用功總功額外功機(jī)械效率

械

”史一生

杠桿「儕產(chǎn)h隆二FsWQWg-W行用

%Fs

匕GhGhG

滑輪組W棚薩Gh3's5/一/用n=——=——=-----=——

%FsFnhFn

（豎直/a=Gh+G”,hWQG^h（不%GhG

n=——=------------=----------

動(dòng)

提升重（不計(jì)繩重和計(jì)繩重和摩/Gh+G*G+G

物）摩擦）擦）

滑輪組flW^Fs

FS

(水平

拉動(dòng)重

物)

斜面=匕Gh

W柳=GhW6=FIWft<w總一w有用n=—=—

W,Fl

w=Gh+fl

6W.=flGh

n=---------

Gh+fl

（f為摩擦力）(f為摩擦力)

說明：

(1)在使用滑輪組時(shí)：G為物重，h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端移動(dòng)的距離，「為摩擦力，

/為物體移動(dòng)距離，

(2)在使用斜面時(shí)：h為斜面高，S為斜面長(zhǎng)，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對(duì)?物體的拉力。

2.提高滑輪組機(jī)械效率的方法

(1)減小額外功在總功中占的比例。可采取改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)、減小摩擦阻力等方法。如可使滑輪組在滿載情況

卜.工作，以增大有用功在總功中的比例，在滑輪的轉(zhuǎn)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦阻力，或減小滑輪組中動(dòng)

滑輪的自重等，即在有用功一定的情況下，減小額外功，提高效率。

(2)增大有用功在總功中所占的比例，在額外功不變的情況下，增大有用功的大小。

(3)換用最簡(jiǎn)單的機(jī)械。

【典例分析】

(2022?四川涼山?統(tǒng)考中考真題)工人師傅用如圖所示的滑輪組將重為400N的貨物勻速提升了1m,動(dòng)滑輪

重為100N,不考慮繩重和摩擦，工人師傅做的額外功為J,該滑輪組的機(jī)械效率為

案

答O%

1080

【解析】［1］由題意可知，不考慮繩重和摩擦，則工人師傅做的額外功，就是克服動(dòng)滑輪的重力所做的功,

動(dòng)滑輪重為100N,動(dòng)滑輪被勻速提升了1m,根據(jù)公式印=G力可知，工人師傅做的額外功

%外功=G動(dòng)〃=100Nxlm=l00J

工人師傅做的額外功為lOOJo

[2]由題意可知，貨物重為400N,被勻速提升了1m,所做的有用功

=Gh=400Nxlm=400J

所做的有用功為400J,則總功

町功=匕川功+乙外功=400J+100J=500J

該滑輪組的機(jī)械效率

^21x100%x100%=80%

內(nèi)功500J

該滑輪組的機(jī)械效率為80%o

【思路小結(jié)】

在本題中，要能理解和熟練計(jì)算有用功、額外功、總功，并能熟練應(yīng)用滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算公式。

【奪冠訓(xùn)練】

一、單選題

1.（2022?山東莉澤?統(tǒng)考中考真題）如圖所示，在快遞倉(cāng)庫(kù)內(nèi)工人把重為600N的貨物用滑輪蛆以0.2m/s的

速度勻速提升，忽略摩擦及繩重，該過程中滑輪組的機(jī)械效率為80%,則（）

A.人所用的拉力為200N

B.動(dòng)滑輪的重力為100N

C.拉力的功率為150W

D.提升重力不同的貨物時(shí)，此滑輪組機(jī)械效率不變

【答案】C

【解析】A.由圖可知繩子的有效段數(shù)〃=3,滑輪組的機(jī)械效率

無(wú)0=此一

Fs尸x3〃3尸

工人所用的拉力為

故A不符合題意；

B.忽略摩擦及繩重，作用在繩子自由端的拉力為

G+

F=-------生

3

動(dòng)滑輪重

G,^3FG=3x250N600N=150N

故B不符合題意；

C.拉力廠的功率

P=Fv=Fnv^250Nx3x0.2m/s=150W

故C符合題意；

D.忽略摩擦及繩重，克服動(dòng)滑輪的重力做的功為額外功的唯一來源，故滑輪組機(jī)械效率為

』一G%

%+咤外GX+G動(dòng)hG+G動(dòng)J%

G'

GJ呆持不變，提升重力不同的貨物時(shí)，此滑輪組機(jī)械效率發(fā)生變化，故D不符合題意。

故選C。

2.（2023秋?江蘇泰州?九年級(jí)?？计谀╆P(guān)于功、功率、機(jī)械效率，下列說法中正確的是（）

A.做功越快的機(jī)械，功率一定越大

B.功率越大的機(jī)械，做功一定越多

C.做功越多的機(jī)械，機(jī)械效率一定越高

D.機(jī)械效率越高，機(jī)械做功一定越快

【答案】A

【解析】A.功率反映物體做功的快慢，做功越快的機(jī)械，功率一定越大，故A正確：

B.功率是功與時(shí)間的比值，功率越大的機(jī)械，做功快，因?yàn)闀r(shí)間不確定，所以做功多少不能確定，故B錯(cuò)

誤；

C.機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，做功越多的機(jī)械，有用功與總功的比值不一定大，機(jī)械效率不一定

身，故C錯(cuò)誤；

D.機(jī)械效率是指有用功與總功的比值，功率反應(yīng)物體做功的快慢，機(jī)械效率與機(jī)械功率大小沒有直接關(guān)系，

故D錯(cuò)誤。

故選Ao

3.（2023春?北京順義?八年級(jí)統(tǒng)考期中）在生產(chǎn)和生活中經(jīng)常使用各種機(jī)械，下列說法正確的是（）

A.使用任何機(jī)械都可以省力

B.使用任何機(jī)械都可以省功

C.使用機(jī)械時(shí)，有用功越大，機(jī)械效率越高

D.使用機(jī)械時(shí)，有用功占總功的比例越大，機(jī)械效率越高

【答案】D

【解析】A.使用機(jī)械有的可以省力，有的費(fèi)力，例如費(fèi)力杠桿，故A錯(cuò)誤；

B.使用機(jī)械時(shí)，省力的機(jī)械費(fèi)距離，省距離的機(jī)械費(fèi)力，即不能省功，故B錯(cuò)誤；

CD.機(jī)械效率指的是有用功和總功之比，使用機(jī)械時(shí)，有用功占總功的比例越大，機(jī)械效率越高，故C錯(cuò)

誤,D正確。

故選

4.（2022?遼寧本溪?統(tǒng)考中考真題）用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)重300N的箱子，以0.2m/s的速度在水平地面

上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，箱子與地面間的摩擦力為自身重力的0.2倍，滑輪組的機(jī)械效率為75%,下列說法正確

的是（）

A.拉力/為80NB.10s內(nèi)繩子自由端移動(dòng)2m

C.3s內(nèi)物體重力做功180JD.拉力尸的功率為16W

【答案】D

【解析】A.物體所受摩擦力為

/=0.2G=0.2x300N=60N

由圖可知，相當(dāng)于兩段繩子拉著物體,又由于物體勻速運(yùn)動(dòng)，繩子拉物體的拉力等于摩擦力，則有

%_fs輛一島_./'

77——

心Fs處2餐2F

所以拉力為

—=d=40N

2fj2x75%

故A錯(cuò)誤；

B.繩端移動(dòng)的距離為

s咫=物=2s物=2y物，=2x0.2m/sx10s=4m

故B錯(cuò)誤；

C.重力方向豎直向下，在力的方向上，物體沒有移動(dòng)，故重力不做功，故C錯(cuò)誤；

D.繩子端移動(dòng)速度為

y媚=2%=2x0.2m/s=0.4m/s

拉力功率為

P=Fv^=40Nx0.4m/s=l6W

故D正確。

故選De

5.（2022?湖北武漢?統(tǒng)考中考真題）用一個(gè)動(dòng)滑輪在8s內(nèi)將一重為300N的物體勻速向上提起2m,拉力為

20CNo這個(gè)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率和拉力的功率分別是（）

A.66.7%,50WB.66.7%,100WC.75%,50WD.75%,100W

【答案】D

【解析】AB.一個(gè)動(dòng)滑輪提升重物，一共有兩段繩子分擔(dān)物重，故片2,這個(gè)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率

〃二區(qū)x100%=—x100%=-^―x100%=300N-100%=75%

%FsF2x200N

故AB不符合題意；

CD.繩子移動(dòng)的距離為

s繩=2立物=2x2m=4m

拉力的功率分別是

p」=&2OONx4m=]oow

tt8

故C不符合題意，D符合題意。

故選D。

6.（2023秋?江蘇揚(yáng)州?九年級(jí)統(tǒng)考期末）小楓和小紅同學(xué)利用甲、乙所示的滑輪組，在相同的時(shí)間內(nèi)，用大

小相同的力修、F2分別把質(zhì)量相同的重物G八G2提升到相同的高度，則（）

伉G2

甲乙

A.Fj故功的功率大

B.F】、Fz做功的功率一樣大

C.甲滑輪組的機(jī)械效率高

D.甲、乙滑輪組的機(jī)械效率一樣高

【答案】A

【解析】AB.由圖可知，甲滑輪組繩子的有效股數(shù)是3,乙滑輪組繩子的有效股數(shù)是2,設(shè)GJ、G2提升到

相同的高度為九則甲滑輪組繩端移動(dòng)的距離

5i=n}h—3h

乙滑輪組繩端移動(dòng)的距離

s2=n2h=2h

甲滑輪組拉力做的總功

乙汨輪組拉力做的總功

W2=F2s2=F2x2h

甲汽輪組拉力的功率

pJJx3力

乙滑輪組拉力的功率

W.F2X2h

6=

tjt2

因F尸F(xiàn)2，t口2，所以Pi>P2，故A正確，B錯(cuò)誤;

CD.由根據(jù)

n=^kxlOO%=—xioo%=—^—xioo%^X1OO%

町FsF-nhnF

可得，甲滑輪組的機(jī)械效率

〃=-^xlOO%=-^xlOO%

〃的3片

乙滑輪組的機(jī)械效率

山=-^-xi00%=-^-xl00%

n2F22F2

因F尸F(xiàn)2，G*G2，所以小?乙，故CD錯(cuò)誤。

故選Ao

7.（2023秋?山西臨汾?九年級(jí)統(tǒng)考期末）在實(shí)踐活動(dòng)基地，同學(xué)書體驗(yàn)使用勞動(dòng)工具對(duì)工作的影響。如圖所

示，分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為400N的物體勻速向上提起相同的高度。已知每個(gè)滑輪重20N,

忽略繩子的重力及滑輪與繩子的摩擦。下列判斷正確的是（）

A.甲方式中車對(duì)繩子的拉力為210N

B.乙方式中人對(duì)繩子的拉力為4C0N

C.甲、乙兩種方式做的有用功相等

D.甲、乙兩種方式的機(jī)械效率相等

【答案】C

【解析】A.圖甲中使用的是兩個(gè)定滑輪，忽略繩子的重力以及猾輪與繩子的摩擦，車對(duì)繩子的拉力為

%=G=400N

故A錯(cuò)誤；

B.圖乙中使用的是一動(dòng)一定的滑輪組，〃=2,忽略繩子的重力以及滑輪與繩子的摩擦，人對(duì)繩子的拉力

丹=LG+G為）=-（400N+20N）=210N

22

故B錯(cuò)誤；

C.因?yàn)榧?、乙兩種方式提升物體的重力和高度都相等，所以，由

%=Gh

可知，甲、乙兩種方式做的有用功相等，故C正確;

D.忽略繩重及摩擦，甲中不做額外功，效率為100%,乙中要提升動(dòng)滑輪，做額外功，故乙的效率要小于

100%,所以甲中滑輪組的機(jī)械效率比圖乙中的高，故D錯(cuò)誤。

故選Co

8.（2023秋?陜西西安?九年級(jí)西安市鐵一中學(xué)?？计谀┤鐖D所示，斜面長(zhǎng)10m,高4m,用沿斜面方向的

推力凡將一個(gè)重為500N的貨物由斜面底端勻速推到頂端，運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做功500J,下列說法正

確的是（）

A.機(jī)械效率為75%B.F=300N

C.摩擦力為50ND.推力做的總功為3000J

【答案】C

【解析】AD.推力做的有用功

沙riHi=Gh=500Nx4m=2000J

推力做的總功

%='/用+%t=200("+500J=2500J

該斜面的機(jī)械效率

r]=xl00%=迎線100%=80%

W&2500J

故AD錯(cuò)誤；

B.由〃步尸s得推力

F=^=2500J=25()N

s10m

故B錯(cuò)誤；

C.由沙浦第?得摩擦力

/=^=500J=5()N

s10m

故C正確。

故選C。

9.（2023秋江蘇南京?九年級(jí)南京市中華中學(xué)校考期中）如圖甲所示的裝置是用來探究滑輪組的機(jī)械效率〃

與物重G點(diǎn)勺關(guān)系，改變G例豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，計(jì)算并繪出〃與G號(hào)的關(guān)系圖像，如圖乙所示,

若不計(jì)繩重和摩擦，則下列說法正確的是（）

①此滑輪組動(dòng)滑輪的重力為3N；

②當(dāng)G物=6N時(shí)，滑輪組機(jī)械效率〃=40%；

③當(dāng)G物'=15N時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為6N；

④此滑輪組機(jī)械效率“隨G衿的增大而增大，最終將達(dá)到100%。

A.只有①③B.只有②④C.只有②③D.只有①②

【答案】A

【解析】①不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率為

〃二"xl00%=—空—x100%=~"一xlOO%

%G物h+G甫ha+@

由圖像可知當(dāng)物體的重力為12N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率80%,即

12N

80%=xlOO%

12N+G動(dòng)

解得動(dòng)滑輪重力為

故①正確;

②不計(jì)繩重和摩擦，當(dāng)G物=6NE寸，滑輪組的機(jī)械效率為

rjf=——xl00%=6Nx100%=66.7%

G物+%6N+3N

故②錯(cuò)誤;

③由圖知〃=3,G物'=15N時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為

"'=，(G物'+G動(dòng))=gx(15N+3N)=6N

n3

故③正確;

④使用滑輪組時(shí)，克服物重做功的同時(shí)，不可避免地要克服動(dòng)滑輪重做額外功，所以總功一定大于有用功,

由公式〃=暮乂10（）%可知滑輪組的機(jī)械效率一定小「100%；在圖像可知同一滑輪組的機(jī)械效率〃隨G/I勺

增大而增大，但最終不能超過100%,故④錯(cuò)誤。

綜上可知，只有①③符合題意；故A正確，BCD錯(cuò)誤。

故選A。

二、填空題

10.（2023秋?廣東廣州?九年級(jí)執(zhí)信中學(xué)校考期末）用圖甲、乙兩種方式勻速提升重為120N的物體，所用拉

力分別為小、月小甲、乙的機(jī)械效率分別為%、九，已知滑輪重30N、繩重和摩擦力不計(jì)。則5F乙,

機(jī)械效率如%。（兩空均選填“＞、＜或=〃）

//〃//〃/////

9

1J

甲

【答案】

【解析】⑴由圖可知，甲滑輪是定滑輪，繩重和摩擦不計(jì)，使用該滑輪不省力，所以拉力等于物體的重力,

則甲圖繩的拉力

%=G=120N

乙滑輪是動(dòng)滑輪，繩重和摩擦不計(jì)，使用該滑輪可以省一半的力，即拉力等于物體和滑輪總重力的一半,

則

由以上分析可知，4〉號(hào)。

⑵兩幅圖中的匕,是克服物體重力做的功，由于勻速提升相同的物體，則有用功是相同的，但乙圖中拉力做

功要克服動(dòng)滑輪的重力做功，比甲圖中做的總功要多，所以結(jié)合機(jī)械效率公式〃=察可知，有用功相同時(shí),

W總

總動(dòng)越大的，機(jī)械效率越小，所以如〉相乙。

11.（2023秋?安徽亳州?九年級(jí)統(tǒng)考期末）如圖所示，某人利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動(dòng)水平地面上重為600N

的物體，拉力￡的大小為75N。若物體與地面之間的摩擦力為90N,則滑輪組的機(jī)械效率為

【答案】60%

【解析】由圖知繩子的有效段數(shù)

〃二2

拉力端移動(dòng)距離與物體移動(dòng)距離的關(guān)系為

s=〃s揚(yáng)

拉力做的有用功即克服摩擦力做的功

郎/fffrfi初

拉力做的總功

W,^Fs

滑輪組的機(jī)械效率

吁%—晶_A_/_90N

n=--------=--------------=-------=oiTo

%Fsbx2%Fx22x75N

12.（2023春?四川內(nèi)江?九年級(jí)威遠(yuǎn)中學(xué)校校考期中）用如圖甲所示的滑輪組運(yùn)送貨物I：樓，每件貨物重100N,

每次運(yùn)送的量不定。圖乙記錄了在整個(gè)過程中滑輪組的機(jī)械效率隨貨物重力增加而變化的圖像，則動(dòng)滑輪

重為______N；當(dāng)某次運(yùn)送4件貨物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是o（不考慮繩重和摩擦）

【答案】10080%

【解析】［1］由圖甲可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)〃=2,由圖乙可知，當(dāng)貨物重G=100N時(shí)，滑輪組的機(jī)械

效率〃=50%,滑輪組的機(jī)械效率

%%+%Gh+G*G+C

動(dòng)滑輪的重力

「G("〃)100Nx(l-50%)

Uy.=-------=--------------=1UU

，750%

[2]當(dāng)某次運(yùn)送4件貨物時(shí)，即

G'=4G=4X100N=400N

不考慮繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率

G'_400N

=80%

-G'+G動(dòng)ZOON+IOON

13.（2023秋?江蘇淮安?九年級(jí)統(tǒng)考期末）如圖，小明用100N的拉力將重為180N的物體勻速提升2m,此

過程中有用功為J,額外功為J，滑輪組的機(jī)械效率為

【答案】3604090%

【解析】［1］滑輪組提升重物時(shí)所做的有用功

-<Jh-\80Nx2m-360J

⑵由圖知有2段繩了?拉著物體，繩子自由端移動(dòng)的距離

5=2A=2x2m=4m

拉力所做的總功

町=R=100Nx4m=4D0J

則額外功

%=心-W{.=400J-360J=40J

⑶滑輪組的機(jī)械效率

7=_Lxl（）0%=100%=90%

町400J

14.（2023秋?江蘇南京?九年級(jí)統(tǒng)考期末）如圖是一種塔式起重機(jī)上的滑輪組，它既可以省力，又可以

?，F(xiàn)將重1.5xlO4N的物體沿豎直方向向上吊起3m,克服繩重和摩擦做的功是拉力做功的

已知?jiǎng)踊喛傊貫?000N,則此過程提升重物的有用功為J,滑輪組機(jī)械效率為%,

繩端拉力為No

【答案】改變力的方向4.5X10460%6250

【解析】⑴由滑輪組的工作特點(diǎn)可知，使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向。

⑵此過程提升重物的有用功為

%上==1.5x10'Nx3m=4.5x1U*J

⑶動(dòng)滑輪克服重力做的額外功為

%動(dòng)=G*=5000Nx3m=1.5xlO4J

總功為

%=%+/動(dòng)+匕摩糠

由于克服繩重和摩擦做的功是拉力做功的（，所以

叨44

%=W{.+1%+1%=4.5X10J+1.5X10J+1/

解得總功力

%=7.5x10」

滑輪組的機(jī)械效率為

4,5xl0J

rj=^Lx]00%='x100%=60%

4

Wf:：7.5X10J

⑷由圖可知〃=4,繩子移動(dòng)的距離為

5=4/?=4x3m=12m

根據(jù)"=力得拉力為

尸二區(qū)=空吧"250N

s12m

15.（2023秋?江蘇泰州?九年級(jí)校聯(lián)考期末）如圖所示，往車上裝重物時(shí)，常常用長(zhǎng)木板搭個(gè)斜面，把重物

沿斜面推上去.假設(shè)工人用3m長(zhǎng)的斜面，把1200N的重物提高1m,若實(shí)際用力為500N,斜面的機(jī)械效率

為，重物受到的摩擦力為N.

【答案】80%100

【解析】⑴工人做的有用功為：

W

6=G/?=1200Nxlm=1200J,

總功為：

W^=f5=S00Nx3m=1500J.

則斜面的機(jī)械效率為：

匕i1200J

n==80%.

鰭-1500J

⑵在此過程中，克服摩擦力做的功為額外功，額外功為：

總W

wQW4=1500J1200J=300J,

根據(jù)W#%,則重物受到的摩擦力為：

u%300J

f=—=-------=100N.

s3m

三、實(shí)驗(yàn)題

16.（2023秋?廣東惠州?九年級(jí)統(tǒng)考期末）某小組在“測(cè)滑輪組的機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)得到的

數(shù)據(jù)如下表所示。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼總重G/N鉤碼上升高度him繩端拉力F/N繩端移動(dòng)距離s/m機(jī)械效里"

140.12.70.274%

240.11.80.3/

380.13.10.386%

480.12.580%

甲乙丙丁

（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向緩慢拉動(dòng)彈黃測(cè)力計(jì)。拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，不能靜止讀數(shù)，因?yàn)橐紤]

到對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響；

（2）用乙圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出表中第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，那么滑輪組做的有用功是J,拉力尸做的功

是J，滑輪組機(jī)械效率是%（百分號(hào)前保留整數(shù)）；

（3）用丁圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出袤中第4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)將第4次表格填寫完整；

（4）通過比較兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論：同一滑輪組提升重物時(shí)，物重越大，滑輪組的機(jī)械效率越

高。

【答案】勻速摩擦力0.40.54740.42、3

【解析】（1）田實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，測(cè)力計(jì)示數(shù)等于拉力大小，并且測(cè)力計(jì)示

數(shù)保持穩(wěn)定，便于讀數(shù)；

⑵若靜止不動(dòng)讀數(shù)，沒有考慮到摩擦力對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響，測(cè)量值偏小，機(jī)械效率會(huì)偏大。

（2）⑶由表格數(shù)據(jù)可知第2次實(shí)驗(yàn)中滑輪組做的有用功是

irs=G//=4Nx0.1m=0.4J

⑷拉力F做的功是

%=4=1.8NxO.3m=0.54J

⑸滑輪組機(jī)械效率是

Z7=^kxl00%=_2iHx100%之74%

W念0.54J

（3）[6]圖丁中物體和動(dòng)滑輪有4段繩子承擔(dān)，所以繩端移動(dòng)距離

/=4/f=4x0.1m=0.4m

（4）⑺實(shí)驗(yàn)2和3中，滑輪組相同，繩子段數(shù)相同，實(shí)驗(yàn)3提升的重物大于實(shí)驗(yàn)2,機(jī)械效迄也更高，說

明使用同一滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越高。

17.（2023秋?廣東潮州?九年級(jí)統(tǒng)考期末）為了探究斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度之間的關(guān)系，探究小組

的同學(xué)利用木板、刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、木塊等器材設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如表:

實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面傾斜程度木塊重:力G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長(zhǎng)度s/m機(jī)械效率

1較緩30.21.6137.5%

2較陡30.31.81

3最陡30.42.0160%

請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)解答下列問題:

（1）實(shí)驗(yàn)中要求用沿平行斜面向上的力拉木塊在斜面上做運(yùn)動(dòng)，該過程中木塊的機(jī)械能

（選填"變大"、"不變"或"變小"）；

（2）第2次實(shí)驗(yàn)中，拉力所做的有用功為J,斜面的機(jī)械效率為，斜面對(duì)木塊的摩

擦力為N；

（3）斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度之間的關(guān)系是：：

（4）試列舉出生活中利用斜面的一個(gè)實(shí)例：。

【答案】勻速直線變大0.950%0.9當(dāng)接觸面粗糙程度一定時(shí)，斜面越陡,

其機(jī)械效率越高盤山公路

【解析】（1）⑴實(shí)驗(yàn)中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，木塊處于平衡狀態(tài)，測(cè)

力計(jì)示數(shù)才恒定。

[2]該過程中，木塊動(dòng)能不變，隨著高度增大，重力勢(shì)能變大；機(jī)械能為動(dòng)能和勢(shì)能之和，因此機(jī)械能變大。

（2）⑶⑷⑸在第2次實(shí)驗(yàn)中，有用功

W

4=G/i=3Nx0.3m=0.9J

總功

H^=Fy=1.8Nxlm=1.8J

斜面的機(jī)械效率

7=

額外功

W&-W戶1.8J-0.9J=0.9J

根據(jù)獷枳方可得摩擦力

/=-^-=—=0.9N

sIm

（3）⑹由表中數(shù)據(jù)可知：當(dāng)接觸面粗糙程度一