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初中科学浙教版（2024）九年级上册第4节 简单机械练习
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这是一份初中科学浙教版（2024）九年级上册第4节 简单机械练习，共35页。试卷主要包含了知识网络，知识掌握等内容，欢迎下载使用。
目录
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc140069566" 模块一 知识网络 PAGEREF _Tc140069566 \h 1
\l "_Tc140069567" 模块二 知识掌握 PAGEREF _Tc140069567 \h 2
\l "_Tc140069568" 知识点一、机械效率 PAGEREF _Tc140069568 \h 2
\l "_Tc140069569" 知识点二、测量斜面的机械效率 PAGEREF _Tc140069569 \h 3
\l "_Tc140069570" 【巩固提高】 PAGEREF _Tc140069570 \h 6
知识重点
模块一 知识网络
模块二 知识掌握
知识点一、机械效率
1.有用功：必须要做的这部分功。 2.额外功或无用功：不需要，但又不得不做的那部分功。
3.总功： 与 的总和。符号公式： 。
4.机械效率： 跟 的比值。
符号公式：η=W有用/W总=Gh/FL×100﹪ W有用＜W总 η＜1
5.常考机械的有用功、总功、机械效率计算
（2022秋•余姚市校级期末）关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率越大，越省力
B．机械效率越大，做功越多
C．机械效率越大，功率越大。
D．机械效率越大，额外功在总功中所占的比例越小
（2022秋•余姚市期末）“建设美丽城市，优化市内交通”，宁波市计划建设地铁五号线。地铁的建造过程需要大型机械——盾构机。如图是地铁建设施工挖隧道的盾构机正面，下列关于工作中的盾构机说法正确的是（ ）
A．做的功越多，机械效率越高
B．做功多的盾构机，功率大
C．延长工作时间，可提高机械效率
D．做功越快的盾构机，功率越大
（2023•鹿城区模拟）如图甲所示，用一个动滑轮匀速提升重为600N的物体，在卷扬机拉力F的作用下，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙所示。已知动滑轮受到的重力为20N，不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．以动滑轮为参照物，物体是向上运动的
B．物体上升的速度是20m/s
C．卷扬机拉力F的功率是62W
D．机械效率为90.67%
（2023•杭州模拟）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率为1.0W
B．物体A受到的摩擦力为16N
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F增大到10N时，物体B开始向左运动
（2021秋•西湖区期末）小金用如图所示装置和相关的实验仪器探究斜面机械效率的影响因素，斜面长为L，高为h，他用沿斜面向上的拉力F把重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。下列说法错误的是（ ）
A．改变h即可研究斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响
B．该过程中克服斜面摩擦力做的功属于额外功
C．该斜面的机械效率为GℎFs×100%
D．若物体没有被拉到斜面顶端，则无法测出斜面的机械效率
（2023•下城区模拟）小徐同学家装修新房，看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小科观察到电动机的输出功率800W，将质量为80kg的水泥匀速提升到10m高的位置用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变（不计绳重和摩擦），请帮小徐完成下列问题：
（1）电动机对绳子的拉力多大？
（2）该滑轮组的机械效率多大？
（3）若用该套装置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥，该滑轮组的机械效率如何变化？
（2022•海曙区校级三模）小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC＝BC＝OB；
（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是 。
（2）他将重为G的钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为＝ × （用物理量的符号表示）；
（3）若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F2 F1，杠杆的机械效率η1 η2（均选填“＞”或“＜”或“＝”）。
知识点二、测量斜面的机械效率
（1）光滑斜面：FL=Gh W额外=0 η=100﹪
（2）有摩擦的斜面：W总=FL W有用=Gh W额外=FL
η=Gh/FL（3）斜面的机械效率与斜的面的粗糙程度和倾角有关。
（2023春•下城区校级期中）小明用如图装置来测定斜面的机械效率。每次实验时，被拉的小车沿同一斜面匀速向上运动。下表是小明记录实验数据的表格。
（1）本实验中可以手动改变木块高度h从而改变斜面的倾斜程度，除小车、长木板和木块外，还需要的主要测量工具是弹簧测力计和 ；
（2）经计算，“较陡”时，斜面的机械效率为 ；
（3）综合分析以上数据，可以得出三条实验结论：①其它条件相同时，斜面越缓越省力； ②其它条件相同时， ；
（4）“最陡”时，小车对长木板的摩擦力为 。
（2022秋•西湖区期末）小金猜想斜面的机械效率与被拉物体的重力有关，为了验证猜想他进行了如图所示的实验：
①用弹簧测力计测出木块的重力G，用刻度尺测出斜面的长度s和高度h。②用弹簧测力计沿着该斜面把木块从底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计示数F。③换用重力不同的木块，重复上述实验，共测出三组数据，记入下表中。
（1）在第一次实验中，斜面的机械效率为 ；
（2）在第二次实验中，木块所受斜面的摩擦力为 N；
（3）通过实验及数据分析可知，小金的猜想是 的（选填“正确”或“错误”）。
（2021秋•西湖区校级期中）小西想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？进行了以下的实验设计，他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表。
（1）根据表格中数据，第①次实验时，斜面的机械效率为 %。
（2）根据表格中数据，第②次实验时，物体所受到的斜面的摩擦力大小是 N。
（3）从三次实验结果中可以得到的结论是：斜面的机械效率与 有关。
【巩固提高】
（2021•温州一模）下列关于机械效率的说法正确的是（ ）
A．越省力的机械，机械效率越高
B．做功越少的机械，机械效率越低
C．做功越慢的机械，机械效率越低
D．总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高
（2022秋•富阳区校级期中）下列关于功率的说法正确的是（ ）
A．功率大的机器做的功一定多
B．功率大的机器做功时间一定短
C．功率大的机器做功一定快
D．功率大的机器机械效率一定高
（2021秋•鄞州区期末）如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让重物上升同样的高度，下列说法正确的是（ ）
A．重物在A点处人做的有用功多
B．重物在B点处人做的有用功多
C．重物在A点处杠杆的机械效率高
D．重物在B点处杠杆的机械效率高
（2022•北仑区二模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200N和100N的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ）
A．拉力大小B．有用功C．额外功D．机械效率
（2022秋•滨江区校级期中）质量为m的同一物体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升，两次物体提升高度均为h，两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则两次提升物体的机械效率（ ）
A．η甲＞η乙B．η甲＜η乙
C．η甲＝η乙D．条件不足无法判断
（2022秋•乐清市校级期中）如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为10N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为30W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升4m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F大小为20N
B．该装置的机械效率为66.7%
C．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功
D．物体A向右做匀速直线运动的速度为4m/s
（2022•鄞州区模拟）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
B．动滑轮重160N
C．该工人对地面的压力为400N
D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%
（2022秋•上城区校级期中）在探究“滑轮组机械效率”时，用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，再用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据，如下表：
（1）根据表中前3次实验数据，画出甲图滑轮组的绕绳方法。
（2）实验中，测量绳端拉力F时，应尽量缓慢竖直向上匀速拉动测力计，读出乙图中测力计的示数为 N，第3次实验时滑轮组的机械效率为 。
（3）某同学认为测力计静止时读数比较方便，其实他测得的机械效率 （选填“偏大”或“偏小”）。
（4）由表中第1、2、3组数据可知：同一滑轮组，提升的重物越 （选填“轻”或“重”），机械效率越大。
（2022秋•上城区校级期中）用如图所示的实验装置测杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使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，测力计的示数如图所示，钩码总重G为1N，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 ，请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： 。
（2）钩码从A点改挂在B点后，拉力作用点及拉力方向都不变，此时把相同的钩码匀速提升相同的高度，则所测机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（2022秋•拱墅区校级期中）小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）问：
（1）重为10N的钩码挂在A点时，人的拉力F为8N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为多大？
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：人的拉力F与第一次相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。比较此时的机械效率η2与η1的大小并用学过的知识给以推导。
（2022春•下城区校级期中）卡车的车厢高1.5m，工人师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面（如图所示），在车上用400N的拉力将重为1000N的木箱匀速拉上车厢，则这个斜面的机械效率是 ，物体受到的摩擦力是 N，若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 。（选填“变大”、“变小”、“不变”）
（2021秋•湖州期末）如图所示，是建筑工人从竖直深井中提取泥土时利用的滑轮组模型。如果某次操作中，工人用400N的拉力F在1分钟内将总重为900N的泥土匀速提升5m。在这段时间内拉力F移动的距离是15m。求：
（1）请根据情景在图中画出滑轮组的绕线方法。
（2）滑轮组的机械效率是多大？
（3）此时动滑轮的重量为多少N？（不考虑各种摩擦及绳重）
（2021秋•临海市期末）某同学看到爸爸正准备把货物搬往高台上，如图1所示。他找来一块木板，搭成图2所示的斜面，然后站在高台上用一根绳子把货物拉上了高台。请回答下列问题：
（1）利用斜面搬运货物的优点是 。
（2）该同学用400N的拉力沿斜面把重500N的货物拉上了高台，已知斜面长4m，高2m。求此斜面的机械效率。
（2020秋•仙居县期末）为了将放置在水平地面上质量为9kg的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向上拉力F拉绳时，重物的速度v随时间t变化的关系图象分别如图（丙）所示。不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）小明用图甲装置提升重物时，重物和动滑轮由 股绳子承担。
（2）动滑轮的重力为多大？
（3）滑轮组的机械效率是多少？
3.4 简单机械（2）
学习目录
目录
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc140069566" 模块一 知识网络 PAGEREF _Tc140069566 \h 1
\l "_Tc140069567" 模块二 知识掌握 PAGEREF _Tc140069567 \h 2
\l "_Tc140069568" 知识点一、机械效率 PAGEREF _Tc140069568 \h 2
\l "_Tc140069569" 知识点二、测量斜面的机械效率 PAGEREF _Tc140069569 \h 3
\l "_Tc140069570" 【巩固提高】 PAGEREF _Tc140069570 \h 8
知识重点
模块一 知识网络
模块二 知识掌握
知识点一、机械效率
1.有用功：必须要做的这部分功。 2.额外功或无用功：不需要，但又不得不做的那部分功。
3.总功： 有用功 与 额外功 的总和。符号公式： W总=W有用+W额外 。
4.机械效率： 有用功 跟 总功 的比值。
符号公式：η=W有用/W总=Gh/FL×100﹪ W有用＜W总 η＜1
5.常考机械的有用功、总功、机械效率计算
（2022秋•余姚市校级期末）关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率越大，越省力
B．机械效率越大，做功越多
C．机械效率越大，功率越大。
D．机械效率越大，额外功在总功中所占的比例越小
【解答】解：A、机械效率是指有用功与总功的比值，其大小与机械的省力情况没有关系，故A错误；
B、机械效率是指有用功与总功的比值，其大小与机械做功的多少没有关系，故B错误；
C、机械效率是指有用功与总功的比值，功率表示了机械做功的快慢，二者没有直接的关系，故C错误；
D、总功等于有用功与额外功的总和，从η=W有用W有用+W额外可知，额外功在总功中所占的比例越小，机械效率越高，故D正确。
故选：D。
（2022秋•余姚市期末）“建设美丽城市，优化市内交通”，宁波市计划建设地铁五号线。地铁的建造过程需要大型机械——盾构机。如图是地铁建设施工挖隧道的盾构机正面，下列关于工作中的盾构机说法正确的是（ ）
A．做的功越多，机械效率越高
B．做功多的盾构机，功率大
C．延长工作时间，可提高机械效率
D．做功越快的盾构机，功率越大
【解答】解：A、根据η=W有W总可知，当盾构机做的总功相同时，有用功越多，则机械效率越高，选项缺条件，故A错误；
B、根据P=Wt可知，当做功时间相同时，做功越多，则功率越大，选项缺条件，故B错误；
C、工作时间对机械效率没有影响，故C错误；
D、功率是表示物体做功快慢的物理量，故D正确。
故选D。
（2023•鹿城区模拟）如图甲所示，用一个动滑轮匀速提升重为600N的物体，在卷扬机拉力F的作用下，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙所示。已知动滑轮受到的重力为20N，不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．以动滑轮为参照物，物体是向上运动的
B．物体上升的速度是20m/s
C．卷扬机拉力F的功率是62W
D．机械效率为90.67%
【解答】解：A、在图甲中，物体相对于动滑轮的位置保持不变，以动滑轮为参照物，物体是静止的，故A错误；
B、由图象可知，提升物体时，绳子自由端移动的距离s＝40cm＝0.4m，用时t＝2s，速度为：v=st=40cm2s=20cm/s＝0.2m/s，
则物体上升的速度：v物=12v=12×0.2m/s＝0.1m/s，故B错误；
C、不计绳重和轮与轴间的摩擦，卷扬机拉力F=12（G物+G动）=12×（600N+20N）＝310N，
则卷扬机拉力F的功率：P=W总t=Fst=Fv＝310N×0.2m/s＝62W，故C正确；
D、因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：
η=W有W总=W有W有+W额外=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动=600N600N+20N×100%≈96.7%，故D错误。
故选：C。
（2023•杭州模拟）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率为1.0W
B．物体A受到的摩擦力为16N
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F增大到10N时，物体B开始向左运动
【解答】解：
A、由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度：v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，则拉力做功的功率：P=Wt=Fst=Fv＝5N×0.2m/s＝1.0W，故A正确；
B、物体B静止在地面上，处于平衡状态；则水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力等于地面对它向左的摩擦力与物体A对它向左的摩擦力之和，即fAB+4N＝12N，则fAB＝8N；由于力的作用是相互的，物体A受到的摩擦力为f＝fAB＝8N，故B错误；
C、由图知，水平使用滑轮组，滑轮组的机械效率：η=W有W总=fs物Fs=fs物Fns物=fnF=8N2×5N×100%＝80%，故C错误；
D、若拉力F增大到10N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。
故选：A。
（2021秋•西湖区期末）小金用如图所示装置和相关的实验仪器探究斜面机械效率的影响因素，斜面长为L，高为h，他用沿斜面向上的拉力F把重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。下列说法错误的是（ ）
A．改变h即可研究斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响
B．该过程中克服斜面摩擦力做的功属于额外功
C．该斜面的机械效率为GℎFs×100%
D．若物体没有被拉到斜面顶端，则无法测出斜面的机械效率
【解答】解：A、斜面的机械效率跟斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关，探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”时，应控制斜面的光滑程度和物体相同，在长度一定时，改变h即可改变斜面与水平面的夹角，故可以研究斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响，故A正确；
B、在斜面上克服斜面摩擦力做的额外功，故B正确；
C、根据η=W有用W总=GℎFs×100%可以算出该斜面的机械效率，故C正确；
D、若物体没有被拉到斜面顶端，斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度都不变，斜面的机械效率不变，故可以测出斜面的机械效率，故D错误。
故选：D。
（2023•下城区模拟）小徐同学家装修新房，看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小科观察到电动机的输出功率800W，将质量为80kg的水泥匀速提升到10m高的位置用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变（不计绳重和摩擦），请帮小徐完成下列问题：
（1）电动机对绳子的拉力多大？
（2）该滑轮组的机械效率多大？
（3）若用该套装置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥，该滑轮组的机械效率如何变化？
【解答】解：（1）由P=Wt可得电动机做功：
W总＝Pt＝800W×15s＝1.2×104J，
由图可知，n＝3，拉力端移动的距离s＝3h＝3×10m＝30m，
由W总＝Fs可得，电动机对绳子的拉力：
F=W总s=1.2×104J30m=400N；
（3）电动机做的有用功：
W有＝Gh＝mgh＝80kg×10N/kg×10m＝8000J，
该滑轮组的机械效率：
η=W有W总×100%=8000J1.2×104J≈66.7%；
（3）不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=W有用W总=W有用W有用+W额=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动=11+G动G，滑轮组机械效率的大小与提升重物的速度大小无关；利用该套装置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥时，水泥的质量变大、重力G变大，机械效率变大。
答：（1）电动机对绳子的拉力为400N；
（2）该滑轮组的机械效率为66.7%；
（3）若用该套装置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥该滑轮组的机械效率变大。
（2022•海曙区校级三模）小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC＝BC＝OB；
（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是 。
（2）他将重为G的钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为＝ × （用物理量的符号表示）；
（3）若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F2 F1，杠杆的机械效率η1 η2（均选填“＞”或“＜”或“＝”）。
【解答】解：（1）因为杠杆自身有重力，提升物体的同时也要提升杠杆，即克服杠杆自重做功、克服摩擦力等做功，就有了额外功；
（2）有用功：W有＝Gh2；总功：W总＝F1h1，则杠杆的机械效率为η=W有W总×100%=Gℎ2F1ℎ1×100%；
（3）悬挂点移至C点，从图中可以看出，拉力的力臂不变，钩码的重力不变，钩码的重力的力臂变大，根据杠杆的平衡条件可知，弹簧测力计的示数变大，即F2＞F1；
悬挂点移至C点时，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功，根据η=W有W总知机械效率变大，即η1＜η2。
故答案是：（1）使用杠杆时需要克服杠杆自重、克服摩擦力等做功；（2）Gℎ2F1ℎ1×100%；（3）＞；＜。
知识点二、测量斜面的机械效率
（1）光滑斜面：FL=Gh W额外=0 η=100﹪
（2）有摩擦的斜面：W总=FL W有用=Gh W额外=FL
η=Gh/FL（3）斜面的机械效率与斜的面的粗糙程度和倾角有关。
（2023春•下城区校级期中）小明用如图装置来测定斜面的机械效率。每次实验时，被拉的小车沿同一斜面匀速向上运动。下表是小明记录实验数据的表格。
（1）本实验中可以手动改变木块高度h从而改变斜面的倾斜程度，除小车、长木板和木块外，还需要的主要测量工具是弹簧测力计和 ；
（2）经计算，“较陡”时，斜面的机械效率为 ；
（3）综合分析以上数据，可以得出三条实验结论：①其它条件相同时，斜面越缓越省力； ②其它条件相同时， ；
（4）“最陡”时，小车对长木板的摩擦力为 。
【解答】解：（1）实验中，需要测量斜面的长度和高度，所以还需的测量仪器为刻度尺；
（2）由表格的第2组实验数据知，克服小车重力做的有用功为：
W有＝Gh＝10N×0.2m＝2J，
弹簧测力计拉力对小车做的总功为：
W总＝Fs＝4N×1m＝4J，
则此时斜面的机械效率为：
η=W有W总×100%=2J4J×100%＝50%；
（3）根据表格的数据知，其它条件相同时，当斜面越陡时，斜面的机械效率越大；
（4）根据表格的第3组实验数据知，此时克服小车重力做的有用功为：
W有′＝Gh′＝10N×0.4m＝4J，
弹簧测力计拉力对小车做的总功为：
W总′＝F′s＝6N×1m＝6J，
则小车克服斜面摩擦力做的额外功为：W额＝W总′﹣W有′＝6J﹣4J＝2J，
根据W额＝fs得，木板对小车的摩擦力为：f=W额s=2J1m=2N，
由于小车在斜面上是匀速直线运动，根据力的作用是相互的知，小车对长木板的摩擦力为：f′＝f＝2N。
故答案为：（1）刻度尺；（2）50%；（3）斜面越陡，斜面的机械效率越大；（4）2N。
（2022秋•西湖区期末）小金猜想斜面的机械效率与被拉物体的重力有关，为了验证猜想他进行了如图所示的实验：
①用弹簧测力计测出木块的重力G，用刻度尺测出斜面的长度s和高度h。②用弹簧测力计沿着该斜面把木块从底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计示数F。③换用重力不同的木块，重复上述实验，共测出三组数据，记入下表中。
（1）在第一次实验中，斜面的机械效率为 ；
（2）在第二次实验中，木块所受斜面的摩擦力为 N；
（3）通过实验及数据分析可知，小金的猜想是 的（选填“正确”或“错误”）。
【解答】解：（1）在第一次实验中，斜面的机械效率为：
η=W有用W总=G1ℎF1s=4N×0.3m2N×1m=60%；
（2）第二次实验中，拉力F对物体做的总功为：
W总2＝F2s＝4N×1m＝4J，
克服木块重力做的有用功为：
W有用2＝G2h＝8N×0.3m＝2.4J，
根据W额＝W总﹣W有用＝fs得，木块所受斜面的摩擦力为：
f=W总2−W有用2s=4J−2.4J1m=1.6N；
（3）根据η=W有用W总=GℎFs，代入表格中的第2、3次试验数据，计算出第2、3次试验中斜面的机械效率也为60%，所以小金的猜想是错误的。
故答案为：（1）60%；（2）1.6；（3）错误。
（2021秋•西湖区校级期中）小西想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？进行了以下的实验设计，他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表。
（1）根据表格中数据，第①次实验时，斜面的机械效率为 %。
（2）根据表格中数据，第②次实验时，物体所受到的斜面的摩擦力大小是 N。
（3）从三次实验结果中可以得到的结论是：斜面的机械效率与 有关。
【解答】解：（1）第①次实验斜面的机械效率：η=W有W总=×100%＝60%；
（2）第②次实验中的总功为：W总＝Fs＝2.5N×1.2m＝3.0J；
的额外功为：W额＝W总﹣W有用＝3.0J﹣1.8J＝1.2J；
摩擦力为：f=W额s=；
（3）从三次实验数据可知，其他条件相同时，斜面的倾角不同，机械效率不同，即斜面的机械效率与斜面倾角有关。
故答案为：（1）60；（2）1；（3）斜面倾角。
【巩固提高】
（2021•温州一模）下列关于机械效率的说法正确的是（ ）
A．越省力的机械，机械效率越高
B．做功越少的机械，机械效率越低
C．做功越慢的机械，机械效率越低
D．总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高
【解答】解：
A、机械效率是有用功与总功的比值，机械省力与否与机械效率大小没有关系，故A错误；
B、机械效率越低，说明做的功中有用功所占的比例越低，并不一定就是做的功少。故B错误；
C、做功越慢的机械功率越小，功率与机械效率是两个没有关系的概念，不能说做功越慢的机械。机械效率越低，故C错误；
D、机械效率是有用功与总功的比值，在总功相同时，有用功越大，机械效率就越高，故D正确。
故选：D。
（2022秋•富阳区校级期中）下列关于功率的说法正确的是（ ）
A．功率大的机器做的功一定多
B．功率大的机器做功时间一定短
C．功率大的机器做功一定快
D．功率大的机器机械效率一定高
【解答】解：A、功率等于功和做功时间的比值。功率大，时间不确定，不能确定做功多少。此选项错误；
B、功率等于功和做功时间的比值。功率大，做功多少不确定，不能不确定用时多少。此选项错误；
C、功率是比较物体做功快慢的物理量。做功快，说明功率大。此选项正确；
D、功率和机械效率之间没有关系。此选项错误。
故选：C。
（2021秋•鄞州区期末）如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让重物上升同样的高度，下列说法正确的是（ ）
A．重物在A点处人做的有用功多
B．重物在B点处人做的有用功多
C．重物在A点处杠杆的机械效率高
D．重物在B点处杠杆的机械效率高
【解答】解：（1）∵利用杠杆提升重物，
∴W有用＝Gh，
∵在A、B两处提升的是同一个重物，上升同样的高度，
∴在A、B两处人做的有用功相同，故A、B选项错误。
（2）由图可知：在A、B两处提升重物，重物上升同样的高度时，而杠杆的重心上升的高度hA＞hB，
∵W额外＝G杆h，
∴W额外A＞W额外B，
∵在A、B两处人做的有用功相同，而W总＝W有用+W额外，
∴W总A＞W总B，
∵η=W有用W总，
∴ηA＜ηB．所以C选项错误，D选项正确。
故选：D。
（2022•北仑区二模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200N和100N的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ）
A．拉力大小B．有用功C．额外功D．机械效率
【解答】解：（1）每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计，由图可知，甲图n＝2，而乙图n＝3，所以F甲=G动+200N2，F乙=G动+100N3。故A错误。
（2）克服重力所做的功就是有用功，即W＝Gh，也就是重力乘以重物被举高的高度，W甲＝200N×h，W乙＝100N×h，W甲不等于W乙，故B错误。
（3）绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮所做的功就是额外功，W额＝G动h，也就是动滑轮的重力乘以其上升的高度，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同。故C正确。
（4）η=W有W总=W有W额+W有，W额相同，而有用功不同，所以机械效率不同，故D错误。
故选：C。
（2022秋•滨江区校级期中）质量为m的同一物体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升，两次物体提升高度均为h，两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则两次提升物体的机械效率（ ）
A．η甲＞η乙B．η甲＜η乙
C．η甲＝η乙D．条件不足无法判断
【解答】解：两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据W有＝Gh可知，有用功相同；
由图可知，提升物体绳子的条数为2，则自由端移动的距离s＝2h；
物体在斜面通过的距离为AB＝2h，根据W总＝Fs可知，拉力做的总功相同；
由η=W有W总×100%可知，两次提升物体的机械效率相等，即η甲＝η乙。
故选：C。
（2022秋•乐清市校级期中）如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为10N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为30W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升4m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F大小为20N
B．该装置的机械效率为66.7%
C．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功
D．物体A向右做匀速直线运动的速度为4m/s
【解答】解：A、由图可知n＝2，绳子自由端（物体B）移动的距离sB＝2sA，则物体A移动的距离：sA=12sB=12×4m＝2m，
由P=W总t可知，拉力F做的总功：W总＝P总t＝30W×2s＝60J，
W总＝FsA可知，拉力：F=W总sA=60J2m=30N，故A错误；
C、克服物体B重力做的有用功：W有＝GBsB＝10N×4m＝40J＜60J，即拉力F做的功大于克服物体B重力做的功，故C错误；
B、该装置的机械效率：η=W有W总×100%=40J60J×100%≈66.7%，故B正确；
D、物体A速度：vA=sAt=2m2s=1m/s，故D错误。
故选：B。
（2022•鄞州区模拟）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
B．动滑轮重160N
C．该工人对地面的压力为400N
D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%
【解答】解：A、由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×1.5m＝3m，
绳子自由端移动的速度：v=st=3m5s=0.6m/s，故A错误；
B、由P=Wt=Fst=Fv可知，绳子自由端的拉力：F=Pv=180W0.6m/s=300N，
因为不计绳重和摩擦时F=1n（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×300N﹣540N＝60N，故B错误；
C、此时工人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，由力的平衡条件可知，工人受到的支持力：F支＝G人﹣F＝700N﹣300N＝400N，
工人对地面的压力与工人受到的支持力是一对相互作用力，因此工人对地面的压力：F压＝F支＝400N，故C正确；
D、人通过定滑轮向下拉绳子时的最大拉力等于人自身的重力，即绳子自由端的最大拉力：F最大＝G人＝700N，
因为不计绳重和摩擦时F=1n（G+G动），所以此时能提升的最大物重：G最大＝nF最大﹣G动＝2×700N﹣60N＝1340N，
滑轮组的最大机械效率：η最大=W有'W总'=G最大ℎF最大s=G最大ℎF最大nℎ=G最大nF最大=1340N2×700N×100%≈95.7%，故D错误。
故选：C。
（2022秋•上城区校级期中）在探究“滑轮组机械效率”时，用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，再用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据，如下表：
（1）根据表中前3次实验数据，画出甲图滑轮组的绕绳方法。
（2）实验中，测量绳端拉力F时，应尽量缓慢竖直向上匀速拉动测力计，读出乙图中测力计的示数为 N，第3次实验时滑轮组的机械效率为 。
（3）某同学认为测力计静止时读数比较方便，其实他测得的机械效率 （选填“偏大”或“偏小”）。
（4）由表中第1、2、3组数据可知：同一滑轮组，提升的重物越 （选填“轻”或“重”），机械效率越大。
【解答】解：
（1）由表中数据，前3次实验绳子的有效段数：n=sℎ=，即滑轮组由3段绳子承担物重，因此绳子应从动滑轮上面挂钩绕起，如图所示：
（2）图乙中测力计的分度值为0.2N，示数为1.6N；
第3次实验时滑轮组的机械效率为：
η=W有W总=GℎFs=4N×0.1m2N×0.3m×100%≈66.7%；
（3）当弹簧测力计静止读数时，不会存在摩擦力对拉力的影响，所以所测拉力偏小，额外功较小，机械效率偏大；
（4）比较表中第1、2、3组数据可知：同一滑轮组，提升的重物越重，机械效率越大。
故答案为：（1）见上图；（2）1.6；66.7%；（3）偏大；（4）重。
（2022秋•上城区校级期中）用如图所示的实验装置测杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使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，测力计的示数如图所示，钩码总重G为1N，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 ，请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： 。
（2）钩码从A点改挂在B点后，拉力作用点及拉力方向都不变，此时把相同的钩码匀速提升相同的高度，则所测机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【解答】解：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，则弹簧测力计的拉力为0.5N；
在提钩码时，有用功：W有＝Gh＝1N×0.1m＝0.1J，总功：W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，
则杠杆的机械效率：η=W有W总=×100%=66.7%；使用杠杆时做额外功的原因主要是杠杆的自重；
（2）只将钩码的悬挂点在A点移至B点时，由于提升钩码的高度不变和钩码重力不变，则有用功不变；额外功是指克服杠杆自重所做的功，悬挂点由A移至B后，杠杆实际上升的高度变小，导致额外功变小，则总功变小，所以杠杆的机械效率将变大。
故答案为：（1）66.7%；杠杆的自重；（2）变大。
（2022秋•拱墅区校级期中）小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）问：
（1）重为10N的钩码挂在A点时，人的拉力F为8N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为多大？
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：人的拉力F与第一次相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。比较此时的机械效率η2与η1的大小并用学过的知识给以推导。
【解答】解：（1）有用功：W有用＝Gh＝10N×0.3m＝3J；
总功：W总＝Fs＝8N×0.5m＝4J，
机械效率：η1=W有用W总×100%=3J4J×100%＝75%；
（2）钩码的悬挂点在A点时，由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动，
则由杠杆的平衡条件得：G•OA+G杠杆•12OC＝F•OC；
悬挂点移至B点时，由杠杆的平衡条件得G•OB+G杠杆•12OC＝F′•OC，
观察比较可知，悬挂点移至B点时，OB＜OA，即钩码重力的力臂变小，所以拉力F也变小；
杠杆的机械效率：η=W有用W总=W有用W有用+W额=11+W额W有用；
因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变（即W额＝G杠杆•h杠杆不变）；由于悬挂点B更接近支点，所以钩码提升的高度减小，根据W有用＝Gh可知，有用功减小；
从上面η的表达式可知：W有用减小、W额不变，所以W额W有用变大，分母变大，η就减小；即：η2＜η1。
答：（1）机械效率η1为75%；
（2）变小；此时的机械效率η2＜η1，推导过程见解答。
（2022春•下城区校级期中）卡车的车厢高1.5m，工人师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面（如图所示），在车上用400N的拉力将重为1000N的木箱匀速拉上车厢，则这个斜面的机械效率是 ，物体受到的摩擦力是 N，若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 。（选填“变大”、“变小”、“不变”）
【解答】解：工人所做的总功为：W总＝Fs＝400N×5m＝2000J，
工人所做的有用功为：W有＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J，
斜面的机械效率为：η=W有W总=1500J2000J×100%＝75%；
工人所做额外功为：W额＝W总﹣W有＝2000J﹣1500J＝500J，
由W额＝fs可得物体受到的摩擦力为：f=W额s=500J5m=100N；
（2）当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，物体受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，有用功不变，总功变小，由机械效率公式可知，斜面的机械效率变大。
故答案为：75%；100；变大。
（2021秋•湖州期末）如图所示，是建筑工人从竖直深井中提取泥土时利用的滑轮组模型。如果某次操作中，工人用400N的拉力F在1分钟内将总重为900N的泥土匀速提升5m。在这段时间内拉力F移动的距离是15m。求：
（1）请根据情景在图中画出滑轮组的绕线方法。
（2）滑轮组的机械效率是多大？
（3）此时动滑轮的重量为多少N？（不考虑各种摩擦及绳重）
【解答】解：（1）当泥土升高5m时，拉力F端距离15m，则n=sℎ=15m5m=3，说明动滑轮有三段绳子承担，绳子的段数是奇数，则绳子从动滑轮开始绕起，如图所示：
（2）拉力F做的总功：
W总＝Fs＝400N×15m＝6000J，
拉力F做的有用功：
W有＝Gh＝900N×5m＝4500J，
滑轮组的机械效率：
η=W有W总×100%=4500J6000J×100%＝75%；
（3）因为不计绳重及摩擦时F=1n（G+G动），所以动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝3×400N﹣900N＝300N。
答：（1）如图所示；
（2）滑轮组的机械效率是75%；
（3）此时动滑轮的重量为300N。
（2021秋•临海市期末）某同学看到爸爸正准备把货物搬往高台上，如图1所示。他找来一块木板，搭成图2所示的斜面，然后站在高台上用一根绳子把货物拉上了高台。请回答下列问题：
（1）利用斜面搬运货物的优点是 。
（2）该同学用400N的拉力沿斜面把重500N的货物拉上了高台，已知斜面长4m，高2m。求此斜面的机械效率。
【解答】解：（1）利用斜面搬运货物的优点是省力。
（2）所做有用功为：W有＝Gh＝500N×2m＝1000J；
总功为：W总＝Fs＝400N×4m＝1600J；
机械效率为：η=W有W总=1000J1600J=62.5%。
答：（1）利用斜面搬运货物的优点是省力。
（2）此斜面的机械效率为62.5%。
（2020秋•仙居县期末）为了将放置在水平地面上质量为9kg的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向上拉力F拉绳时，重物的速度v随时间t变化的关系图象分别如图（丙）所示。不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）小明用图甲装置提升重物时，重物和动滑轮由 股绳子承担。
（2）动滑轮的重力为多大？
（3）滑轮组的机械效率是多少？
【解答】解：（1）由图甲可知，重物和动滑轮由3股绳子承担，即n＝3；
（2）重物的重力G＝mg＝9kg×10N/kg＝90N，
由图丙知，2～3s时，重物被匀速提升，由图乙知，此时绳端拉力F＝40N，
不计摩擦和绳重，由F=1n（G物+G动）可得，动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G物＝3×40N﹣90N＝30N；
（3）滑轮组的机械效率：
η=W有W总×100%=GℎFs×100%=GnF×100%=90N3×40N×100%＝75%。
故答案为：（1）3；
（2）动滑轮的重力为30N；
（3）滑轮组的机械效率是75%。
简单机械
有用功
总功
额外功
机械效率
杠杆
W有用=Gh
W总=Fs
W额=W总－W有用
η=W有W总=GhFs
滑轮组
W有用=Gh
W总=Fs
W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）
W额=W总－W有用
W额=G动h（不计绳重和摩擦）
η=W有W总=GhFs=GhFnh=GFn
η=W有W总=GhGh+G动h=GG+G动
斜面
W有用=Gh
W总=Fl
W总=Gh+fl
（f为摩擦力）
W额=W总－W有用
W额=fl
（f为摩擦力）
η=W有W总=GhFl
η=GhGh+fl
实验
次数
斜面的倾
斜程度
小车重
量G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉
力F/N
斜面长
S/m
有用功W
有/J
总功
W总/J
机械效
率η
1
较缓
10
0.1
3
1
1
3
33%
2
较陡
10
0.2
4
1
3
最陡
10
0.4
6
1
4
6
66.7%
实验次数
木块重力G/N
斜面高度h/m
弹簧测力计示数F/N
斜面长度s/m
机械效率
1
4
0.3
2
1
2
8
0.3
4
1
3
12
0.3
6
1
实验次数
斜面倾角θ
物块重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长S/m
有用功W总有/J
总功W总/J
斜面的机械效率
1
30°
5.0
0.6
4.2
1.2
3.0
5.0
2
30°
3.0
0.6
2.5
1.2
1.8
60%
3
45°
3.0
0.8
2.8
1.2
2.4
3.4
71%
实验次数
物重G物/N
动滑轮重G动/N
钩码上升高度h/m
动力F/N
动力作用点移动的距离s/m
滑轮组的机械效率η
1
1
0.5
0.1
0.7
0.3
47.6%
2
2
0.5
0.1
1.1
0.3
60.6%
3
4
0.5
0.1
2
0.3
4
4
1
0.1
0.5
50.6%
简单机械
有用功
总功
额外功
机械效率
杠杆
W有用=Gh
W总=Fs
W额=W总－W有用
η=W有W总=GℎFs
滑轮组
W有用=Gh
W总=Fs
W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）
W额=W总－W有用
W额=G动h（不计绳重和摩擦）
η=W有W总=GℎFs=GℎFnℎ=GFn
η=W有W总=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动
斜面
W有用=Gh
W总=Fl
W总=Gh+fl
（f为摩擦力）
W额=W总－W有用
W额=fl
（f为摩擦力）
η=W有W总=GℎFl
η=GℎGℎ+fl
实验
次数
斜面的倾
斜程度
小车重
量G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉
力F/N
斜面长
S/m
有用功W
有/J
总功
W总/J
机械效
率η
1
较缓
10
0.1
3
1
1
3
33%
2
较陡
10
0.2
4
1
3
最陡
10
0.4
6
1
4
6
66.7%
实验次数
木块重力G/N
斜面高度h/m
弹簧测力计示数F/N
斜面长度s/m
机械效率
1
4
0.3
2
1
2
8
0.3
4
1
3
12
0.3
6
1
实验次数
斜面倾角θ
物块重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长S/m
有用功W总有/J
总功W总/J
斜面的机械效率
1
30°
5.0
0.6
4.2
1.2
3.0
5.0
2
30°
3.0
0.6
2.5
1.2
1.8
60%
3
45°
3.0
0.8
2.8
1.2
2.4
3.4
71%
实验次数
物重G物/N
动滑轮重G动/N
钩码上升高度h/m
动力F/N
动力作用点移动的距离s/m
滑轮组的机械效率η
1
1
0.5
0.1
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目录
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc140069566" 模块一 知识网络 PAGEREF _Tc140069566 \h 1
\l "_Tc140069567" 模块二 知识掌握 PAGEREF _Tc140069567 \h 2
\l "_Tc140069568" 知识点一、机械效率 PAGEREF _Tc140069568 \h 2
\l "_Tc140069569" 知识点二、测量斜面的机械效率 PAGEREF _Tc140069569 \h 3
\l "_Tc140069570" 【巩固提高】 PAGEREF _Tc140069570 \h 6
知识重点
模块一 知识网络
模块二 知识掌握
知识点一、机械效率
1.有用功：必须要做的这部分功。 2.额外功或无用功：不需要，但又不得不做的那部分功。
3.总功： 与 的总和。符号公式： 。
4.机械效率： 跟 的比值。
符号公式：η=W有用/W总=Gh/FL×100﹪ W有用＜W总 η＜1
5.常考机械的有用功、总功、机械效率计算
（2022秋•余姚市校级期末）关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率越大，越省力
B．机械效率越大，做功越多
C．机械效率越大，功率越大。
D．机械效率越大，额外功在总功中所占的比例越小
（2022秋•余姚市期末）“建设美丽城市，优化市内交通”，宁波市计划建设地铁五号线。地铁的建造过程需要大型机械——盾构机。如图是地铁建设施工挖隧道的盾构机正面，下列关于工作中的盾构机说法正确的是（ ）
A．做的功越多，机械效率越高
B．做功多的盾构机，功率大
C．延长工作时间，可提高机械效率
D．做功越快的盾构机，功率越大
（2023•鹿城区模拟）如图甲所示，用一个动滑轮匀速提升重为600N的物体，在卷扬机拉力F的作用下，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙所示。已知动滑轮受到的重力为20N，不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．以动滑轮为参照物，物体是向上运动的
B．物体上升的速度是20m/s
C．卷扬机拉力F的功率是62W
D．机械效率为90.67%
（2023•杭州模拟）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率为1.0W
B．物体A受到的摩擦力为16N
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F增大到10N时，物体B开始向左运动
（2021秋•西湖区期末）小金用如图所示装置和相关的实验仪器探究斜面机械效率的影响因素，斜面长为L，高为h，他用沿斜面向上的拉力F把重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。下列说法错误的是（ ）
A．改变h即可研究斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响
B．该过程中克服斜面摩擦力做的功属于额外功
C．该斜面的机械效率为GℎFs×100%
D．若物体没有被拉到斜面顶端，则无法测出斜面的机械效率
（2023•下城区模拟）小徐同学家装修新房，看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小科观察到电动机的输出功率800W，将质量为80kg的水泥匀速提升到10m高的位置用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变（不计绳重和摩擦），请帮小徐完成下列问题：
（1）电动机对绳子的拉力多大？
（2）该滑轮组的机械效率多大？
（3）若用该套装置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥，该滑轮组的机械效率如何变化？
（2022•海曙区校级三模）小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC＝BC＝OB；
（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是 。
（2）他将重为G的钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为＝ × （用物理量的符号表示）；
（3）若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F2 F1，杠杆的机械效率η1 η2（均选填“＞”或“＜”或“＝”）。
知识点二、测量斜面的机械效率
（1）光滑斜面：FL=Gh W额外=0 η=100﹪
（2）有摩擦的斜面：W总=FL W有用=Gh W额外=FL
η=Gh/FL（3）斜面的机械效率与斜的面的粗糙程度和倾角有关。
（2023春•下城区校级期中）小明用如图装置来测定斜面的机械效率。每次实验时，被拉的小车沿同一斜面匀速向上运动。下表是小明记录实验数据的表格。
（1）本实验中可以手动改变木块高度h从而改变斜面的倾斜程度，除小车、长木板和木块外，还需要的主要测量工具是弹簧测力计和 ；
（2）经计算，“较陡”时，斜面的机械效率为 ；
（3）综合分析以上数据，可以得出三条实验结论：①其它条件相同时，斜面越缓越省力； ②其它条件相同时， ；
（4）“最陡”时，小车对长木板的摩擦力为 。
（2022秋•西湖区期末）小金猜想斜面的机械效率与被拉物体的重力有关，为了验证猜想他进行了如图所示的实验：
①用弹簧测力计测出木块的重力G，用刻度尺测出斜面的长度s和高度h。②用弹簧测力计沿着该斜面把木块从底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计示数F。③换用重力不同的木块，重复上述实验，共测出三组数据，记入下表中。
（1）在第一次实验中，斜面的机械效率为 ；
（2）在第二次实验中，木块所受斜面的摩擦力为 N；
（3）通过实验及数据分析可知，小金的猜想是 的（选填“正确”或“错误”）。
（2021秋•西湖区校级期中）小西想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？进行了以下的实验设计，他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表。
（1）根据表格中数据，第①次实验时，斜面的机械效率为 %。
（2）根据表格中数据，第②次实验时，物体所受到的斜面的摩擦力大小是 N。
（3）从三次实验结果中可以得到的结论是：斜面的机械效率与 有关。
【巩固提高】
（2021•温州一模）下列关于机械效率的说法正确的是（ ）
A．越省力的机械，机械效率越高
B．做功越少的机械，机械效率越低
C．做功越慢的机械，机械效率越低
D．总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高
（2022秋•富阳区校级期中）下列关于功率的说法正确的是（ ）
A．功率大的机器做的功一定多
B．功率大的机器做功时间一定短
C．功率大的机器做功一定快
D．功率大的机器机械效率一定高
（2021秋•鄞州区期末）如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让重物上升同样的高度，下列说法正确的是（ ）
A．重物在A点处人做的有用功多
B．重物在B点处人做的有用功多
C．重物在A点处杠杆的机械效率高
D．重物在B点处杠杆的机械效率高
（2022•北仑区二模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200N和100N的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ）
A．拉力大小B．有用功C．额外功D．机械效率
（2022秋•滨江区校级期中）质量为m的同一物体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升，两次物体提升高度均为h，两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则两次提升物体的机械效率（ ）
A．η甲＞η乙B．η甲＜η乙
C．η甲＝η乙D．条件不足无法判断
（2022秋•乐清市校级期中）如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为10N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为30W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升4m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F大小为20N
B．该装置的机械效率为66.7%
C．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功
D．物体A向右做匀速直线运动的速度为4m/s
（2022•鄞州区模拟）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
B．动滑轮重160N
C．该工人对地面的压力为400N
D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%
（2022秋•上城区校级期中）在探究“滑轮组机械效率”时，用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，再用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据，如下表：
（1）根据表中前3次实验数据，画出甲图滑轮组的绕绳方法。
（2）实验中，测量绳端拉力F时，应尽量缓慢竖直向上匀速拉动测力计，读出乙图中测力计的示数为 N，第3次实验时滑轮组的机械效率为 。
（3）某同学认为测力计静止时读数比较方便，其实他测得的机械效率 （选填“偏大”或“偏小”）。
（4）由表中第1、2、3组数据可知：同一滑轮组，提升的重物越 （选填“轻”或“重”），机械效率越大。
（2022秋•上城区校级期中）用如图所示的实验装置测杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使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，测力计的示数如图所示，钩码总重G为1N，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 ，请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： 。
（2）钩码从A点改挂在B点后，拉力作用点及拉力方向都不变，此时把相同的钩码匀速提升相同的高度，则所测机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（2022秋•拱墅区校级期中）小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）问：
（1）重为10N的钩码挂在A点时，人的拉力F为8N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为多大？
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：人的拉力F与第一次相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。比较此时的机械效率η2与η1的大小并用学过的知识给以推导。
（2022春•下城区校级期中）卡车的车厢高1.5m，工人师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面（如图所示），在车上用400N的拉力将重为1000N的木箱匀速拉上车厢，则这个斜面的机械效率是 ，物体受到的摩擦力是 N，若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 。（选填“变大”、“变小”、“不变”）
（2021秋•湖州期末）如图所示，是建筑工人从竖直深井中提取泥土时利用的滑轮组模型。如果某次操作中，工人用400N的拉力F在1分钟内将总重为900N的泥土匀速提升5m。在这段时间内拉力F移动的距离是15m。求：
（1）请根据情景在图中画出滑轮组的绕线方法。
（2）滑轮组的机械效率是多大？
（3）此时动滑轮的重量为多少N？（不考虑各种摩擦及绳重）
（2021秋•临海市期末）某同学看到爸爸正准备把货物搬往高台上，如图1所示。他找来一块木板，搭成图2所示的斜面，然后站在高台上用一根绳子把货物拉上了高台。请回答下列问题：
（1）利用斜面搬运货物的优点是 。
（2）该同学用400N的拉力沿斜面把重500N的货物拉上了高台，已知斜面长4m，高2m。求此斜面的机械效率。
（2020秋•仙居县期末）为了将放置在水平地面上质量为9kg的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向上拉力F拉绳时，重物的速度v随时间t变化的关系图象分别如图（丙）所示。不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）小明用图甲装置提升重物时，重物和动滑轮由 股绳子承担。
（2）动滑轮的重力为多大？
（3）滑轮组的机械效率是多少？
3.4 简单机械（2）
学习目录
目录
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc140069566" 模块一 知识网络 PAGEREF _Tc140069566 \h 1
\l "_Tc140069567" 模块二 知识掌握 PAGEREF _Tc140069567 \h 2
\l "_Tc140069568" 知识点一、机械效率 PAGEREF _Tc140069568 \h 2
\l "_Tc140069569" 知识点二、测量斜面的机械效率 PAGEREF _Tc140069569 \h 3
\l "_Tc140069570" 【巩固提高】 PAGEREF _Tc140069570 \h 8
知识重点
模块一 知识网络
模块二 知识掌握
知识点一、机械效率
1.有用功：必须要做的这部分功。 2.额外功或无用功：不需要，但又不得不做的那部分功。
3.总功： 有用功 与 额外功 的总和。符号公式： W总=W有用+W额外 。
4.机械效率： 有用功 跟 总功 的比值。
符号公式：η=W有用/W总=Gh/FL×100﹪ W有用＜W总 η＜1
5.常考机械的有用功、总功、机械效率计算
（2022秋•余姚市校级期末）关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率越大，越省力
B．机械效率越大，做功越多
C．机械效率越大，功率越大。
D．机械效率越大，额外功在总功中所占的比例越小
【解答】解：A、机械效率是指有用功与总功的比值，其大小与机械的省力情况没有关系，故A错误；
B、机械效率是指有用功与总功的比值，其大小与机械做功的多少没有关系，故B错误；
C、机械效率是指有用功与总功的比值，功率表示了机械做功的快慢，二者没有直接的关系，故C错误；
D、总功等于有用功与额外功的总和，从η=W有用W有用+W额外可知，额外功在总功中所占的比例越小，机械效率越高，故D正确。
故选：D。
（2022秋•余姚市期末）“建设美丽城市，优化市内交通”，宁波市计划建设地铁五号线。地铁的建造过程需要大型机械——盾构机。如图是地铁建设施工挖隧道的盾构机正面，下列关于工作中的盾构机说法正确的是（ ）
A．做的功越多，机械效率越高
B．做功多的盾构机，功率大
C．延长工作时间，可提高机械效率
D．做功越快的盾构机，功率越大
【解答】解：A、根据η=W有W总可知，当盾构机做的总功相同时，有用功越多，则机械效率越高，选项缺条件，故A错误；
B、根据P=Wt可知，当做功时间相同时，做功越多，则功率越大，选项缺条件，故B错误；
C、工作时间对机械效率没有影响，故C错误；
D、功率是表示物体做功快慢的物理量，故D正确。
故选D。
（2023•鹿城区模拟）如图甲所示，用一个动滑轮匀速提升重为600N的物体，在卷扬机拉力F的作用下，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙所示。已知动滑轮受到的重力为20N，不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．以动滑轮为参照物，物体是向上运动的
B．物体上升的速度是20m/s
C．卷扬机拉力F的功率是62W
D．机械效率为90.67%
【解答】解：A、在图甲中，物体相对于动滑轮的位置保持不变，以动滑轮为参照物，物体是静止的，故A错误；
B、由图象可知，提升物体时，绳子自由端移动的距离s＝40cm＝0.4m，用时t＝2s，速度为：v=st=40cm2s=20cm/s＝0.2m/s，
则物体上升的速度：v物=12v=12×0.2m/s＝0.1m/s，故B错误；
C、不计绳重和轮与轴间的摩擦，卷扬机拉力F=12（G物+G动）=12×（600N+20N）＝310N，
则卷扬机拉力F的功率：P=W总t=Fst=Fv＝310N×0.2m/s＝62W，故C正确；
D、因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：
η=W有W总=W有W有+W额外=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动=600N600N+20N×100%≈96.7%，故D错误。
故选：C。
（2023•杭州模拟）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的功率为1.0W
B．物体A受到的摩擦力为16N
C．滑轮组的机械效率为75%
D．拉力F增大到10N时，物体B开始向左运动
【解答】解：
A、由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度：v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，则拉力做功的功率：P=Wt=Fst=Fv＝5N×0.2m/s＝1.0W，故A正确；
B、物体B静止在地面上，处于平衡状态；则水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力等于地面对它向左的摩擦力与物体A对它向左的摩擦力之和，即fAB+4N＝12N，则fAB＝8N；由于力的作用是相互的，物体A受到的摩擦力为f＝fAB＝8N，故B错误；
C、由图知，水平使用滑轮组，滑轮组的机械效率：η=W有W总=fs物Fs=fs物Fns物=fnF=8N2×5N×100%＝80%，故C错误；
D、若拉力F增大到10N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，故D错误。
故选：A。
（2021秋•西湖区期末）小金用如图所示装置和相关的实验仪器探究斜面机械效率的影响因素，斜面长为L，高为h，他用沿斜面向上的拉力F把重为G的物体从斜面底端匀速拉到顶端。下列说法错误的是（ ）
A．改变h即可研究斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响
B．该过程中克服斜面摩擦力做的功属于额外功
C．该斜面的机械效率为GℎFs×100%
D．若物体没有被拉到斜面顶端，则无法测出斜面的机械效率
【解答】解：A、斜面的机械效率跟斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关，探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”时，应控制斜面的光滑程度和物体相同，在长度一定时，改变h即可改变斜面与水平面的夹角，故可以研究斜面倾斜程度对斜面机械效率的影响，故A正确；
B、在斜面上克服斜面摩擦力做的额外功，故B正确；
C、根据η=W有用W总=GℎFs×100%可以算出该斜面的机械效率，故C正确；
D、若物体没有被拉到斜面顶端，斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度都不变，斜面的机械效率不变，故可以测出斜面的机械效率，故D错误。
故选：D。
（2023•下城区模拟）小徐同学家装修新房，看到工人师傅使用如图所示的一种自制的简易起重装置向楼上吊装笨重的装修材料，大大减少了工人搬运材料的劳动强度。小科观察到电动机的输出功率800W，将质量为80kg的水泥匀速提升到10m高的位置用时15s。假设电动机的输出功率恒定不变（不计绳重和摩擦），请帮小徐完成下列问题：
（1）电动机对绳子的拉力多大？
（2）该滑轮组的机械效率多大？
（3）若用该套装置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥，该滑轮组的机械效率如何变化？
【解答】解：（1）由P=Wt可得电动机做功：
W总＝Pt＝800W×15s＝1.2×104J，
由图可知，n＝3，拉力端移动的距离s＝3h＝3×10m＝30m，
由W总＝Fs可得，电动机对绳子的拉力：
F=W总s=1.2×104J30m=400N；
（3）电动机做的有用功：
W有＝Gh＝mgh＝80kg×10N/kg×10m＝8000J，
该滑轮组的机械效率：
η=W有W总×100%=8000J1.2×104J≈66.7%；
（3）不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η=W有用W总=W有用W有用+W额=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动=11+G动G，滑轮组机械效率的大小与提升重物的速度大小无关；利用该套装置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥时，水泥的质量变大、重力G变大，机械效率变大。
答：（1）电动机对绳子的拉力为400N；
（2）该滑轮组的机械效率为66.7%；
（3）若用该套装置以0.5m/s的速度提升120kg的水泥该滑轮组的机械效率变大。
（2022•海曙区校级三模）小宏用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动，且AC＝BC＝OB；
（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是 。
（2）他将重为G的钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为＝ × （用物理量的符号表示）；
（3）若保持弹簧测力计位置不变，将钩码挂在C点，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度（不计摩擦），则弹簧测力计的示数F2 F1，杠杆的机械效率η1 η2（均选填“＞”或“＜”或“＝”）。
【解答】解：（1）因为杠杆自身有重力，提升物体的同时也要提升杠杆，即克服杠杆自重做功、克服摩擦力等做功，就有了额外功；
（2）有用功：W有＝Gh2；总功：W总＝F1h1，则杠杆的机械效率为η=W有W总×100%=Gℎ2F1ℎ1×100%；
（3）悬挂点移至C点，从图中可以看出，拉力的力臂不变，钩码的重力不变，钩码的重力的力臂变大，根据杠杆的平衡条件可知，弹簧测力计的示数变大，即F2＞F1；
悬挂点移至C点时，缓慢拉动弹簧测力计将钩码提升相同的高度，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功，根据η=W有W总知机械效率变大，即η1＜η2。
故答案是：（1）使用杠杆时需要克服杠杆自重、克服摩擦力等做功；（2）Gℎ2F1ℎ1×100%；（3）＞；＜。
知识点二、测量斜面的机械效率
（1）光滑斜面：FL=Gh W额外=0 η=100﹪
（2）有摩擦的斜面：W总=FL W有用=Gh W额外=FL
η=Gh/FL（3）斜面的机械效率与斜的面的粗糙程度和倾角有关。
（2023春•下城区校级期中）小明用如图装置来测定斜面的机械效率。每次实验时，被拉的小车沿同一斜面匀速向上运动。下表是小明记录实验数据的表格。
（1）本实验中可以手动改变木块高度h从而改变斜面的倾斜程度，除小车、长木板和木块外，还需要的主要测量工具是弹簧测力计和 ；
（2）经计算，“较陡”时，斜面的机械效率为 ；
（3）综合分析以上数据，可以得出三条实验结论：①其它条件相同时，斜面越缓越省力； ②其它条件相同时， ；
（4）“最陡”时，小车对长木板的摩擦力为 。
【解答】解：（1）实验中，需要测量斜面的长度和高度，所以还需的测量仪器为刻度尺；
（2）由表格的第2组实验数据知，克服小车重力做的有用功为：
W有＝Gh＝10N×0.2m＝2J，
弹簧测力计拉力对小车做的总功为：
W总＝Fs＝4N×1m＝4J，
则此时斜面的机械效率为：
η=W有W总×100%=2J4J×100%＝50%；
（3）根据表格的数据知，其它条件相同时，当斜面越陡时，斜面的机械效率越大；
（4）根据表格的第3组实验数据知，此时克服小车重力做的有用功为：
W有′＝Gh′＝10N×0.4m＝4J，
弹簧测力计拉力对小车做的总功为：
W总′＝F′s＝6N×1m＝6J，
则小车克服斜面摩擦力做的额外功为：W额＝W总′﹣W有′＝6J﹣4J＝2J，
根据W额＝fs得，木板对小车的摩擦力为：f=W额s=2J1m=2N，
由于小车在斜面上是匀速直线运动，根据力的作用是相互的知，小车对长木板的摩擦力为：f′＝f＝2N。
故答案为：（1）刻度尺；（2）50%；（3）斜面越陡，斜面的机械效率越大；（4）2N。
（2022秋•西湖区期末）小金猜想斜面的机械效率与被拉物体的重力有关，为了验证猜想他进行了如图所示的实验：
①用弹簧测力计测出木块的重力G，用刻度尺测出斜面的长度s和高度h。②用弹簧测力计沿着该斜面把木块从底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计示数F。③换用重力不同的木块，重复上述实验，共测出三组数据，记入下表中。
（1）在第一次实验中，斜面的机械效率为 ；
（2）在第二次实验中，木块所受斜面的摩擦力为 N；
（3）通过实验及数据分析可知，小金的猜想是 的（选填“正确”或“错误”）。
【解答】解：（1）在第一次实验中，斜面的机械效率为：
η=W有用W总=G1ℎF1s=4N×0.3m2N×1m=60%；
（2）第二次实验中，拉力F对物体做的总功为：
W总2＝F2s＝4N×1m＝4J，
克服木块重力做的有用功为：
W有用2＝G2h＝8N×0.3m＝2.4J，
根据W额＝W总﹣W有用＝fs得，木块所受斜面的摩擦力为：
f=W总2−W有用2s=4J−2.4J1m=1.6N；
（3）根据η=W有用W总=GℎFs，代入表格中的第2、3次试验数据，计算出第2、3次试验中斜面的机械效率也为60%，所以小金的猜想是错误的。
故答案为：（1）60%；（2）1.6；（3）错误。
（2021秋•西湖区校级期中）小西想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？进行了以下的实验设计，他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表。
（1）根据表格中数据，第①次实验时，斜面的机械效率为 %。
（2）根据表格中数据，第②次实验时，物体所受到的斜面的摩擦力大小是 N。
（3）从三次实验结果中可以得到的结论是：斜面的机械效率与 有关。
【解答】解：（1）第①次实验斜面的机械效率：η=W有W总=×100%＝60%；
（2）第②次实验中的总功为：W总＝Fs＝2.5N×1.2m＝3.0J；
的额外功为：W额＝W总﹣W有用＝3.0J﹣1.8J＝1.2J；
摩擦力为：f=W额s=；
（3）从三次实验数据可知，其他条件相同时，斜面的倾角不同，机械效率不同，即斜面的机械效率与斜面倾角有关。
故答案为：（1）60；（2）1；（3）斜面倾角。
【巩固提高】
（2021•温州一模）下列关于机械效率的说法正确的是（ ）
A．越省力的机械，机械效率越高
B．做功越少的机械，机械效率越低
C．做功越慢的机械，机械效率越低
D．总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高
【解答】解：
A、机械效率是有用功与总功的比值，机械省力与否与机械效率大小没有关系，故A错误；
B、机械效率越低，说明做的功中有用功所占的比例越低，并不一定就是做的功少。故B错误；
C、做功越慢的机械功率越小，功率与机械效率是两个没有关系的概念，不能说做功越慢的机械。机械效率越低，故C错误；
D、机械效率是有用功与总功的比值，在总功相同时，有用功越大，机械效率就越高，故D正确。
故选：D。
（2022秋•富阳区校级期中）下列关于功率的说法正确的是（ ）
A．功率大的机器做的功一定多
B．功率大的机器做功时间一定短
C．功率大的机器做功一定快
D．功率大的机器机械效率一定高
【解答】解：A、功率等于功和做功时间的比值。功率大，时间不确定，不能确定做功多少。此选项错误；
B、功率等于功和做功时间的比值。功率大，做功多少不确定，不能不确定用时多少。此选项错误；
C、功率是比较物体做功快慢的物理量。做功快，说明功率大。此选项正确；
D、功率和机械效率之间没有关系。此选项错误。
故选：C。
（2021秋•鄞州区期末）如图，为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让重物上升同样的高度，下列说法正确的是（ ）
A．重物在A点处人做的有用功多
B．重物在B点处人做的有用功多
C．重物在A点处杠杆的机械效率高
D．重物在B点处杠杆的机械效率高
【解答】解：（1）∵利用杠杆提升重物，
∴W有用＝Gh，
∵在A、B两处提升的是同一个重物，上升同样的高度，
∴在A、B两处人做的有用功相同，故A、B选项错误。
（2）由图可知：在A、B两处提升重物，重物上升同样的高度时，而杠杆的重心上升的高度hA＞hB，
∵W额外＝G杆h，
∴W额外A＞W额外B，
∵在A、B两处人做的有用功相同，而W总＝W有用+W额外，
∴W总A＞W总B，
∵η=W有用W总，
∴ηA＜ηB．所以C选项错误，D选项正确。
故选：D。
（2022•北仑区二模）如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计。用它们分别将重力为200N和100N的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，相同的是（ ）
A．拉力大小B．有用功C．额外功D．机械效率
【解答】解：（1）每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计，由图可知，甲图n＝2，而乙图n＝3，所以F甲=G动+200N2，F乙=G动+100N3。故A错误。
（2）克服重力所做的功就是有用功，即W＝Gh，也就是重力乘以重物被举高的高度，W甲＝200N×h，W乙＝100N×h，W甲不等于W乙，故B错误。
（3）绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮所做的功就是额外功，W额＝G动h，也就是动滑轮的重力乘以其上升的高度，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同。故C正确。
（4）η=W有W总=W有W额+W有，W额相同，而有用功不同，所以机械效率不同，故D错误。
故选：C。
（2022秋•滨江区校级期中）质量为m的同一物体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升，两次物体提升高度均为h，两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则两次提升物体的机械效率（ ）
A．η甲＞η乙B．η甲＜η乙
C．η甲＝η乙D．条件不足无法判断
【解答】解：两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据W有＝Gh可知，有用功相同；
由图可知，提升物体绳子的条数为2，则自由端移动的距离s＝2h；
物体在斜面通过的距离为AB＝2h，根据W总＝Fs可知，拉力做的总功相同；
由η=W有W总×100%可知，两次提升物体的机械效率相等，即η甲＝η乙。
故选：C。
（2022秋•乐清市校级期中）如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为10N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为30W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升4m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F大小为20N
B．该装置的机械效率为66.7%
C．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功
D．物体A向右做匀速直线运动的速度为4m/s
【解答】解：A、由图可知n＝2，绳子自由端（物体B）移动的距离sB＝2sA，则物体A移动的距离：sA=12sB=12×4m＝2m，
由P=W总t可知，拉力F做的总功：W总＝P总t＝30W×2s＝60J，
W总＝FsA可知，拉力：F=W总sA=60J2m=30N，故A错误；
C、克服物体B重力做的有用功：W有＝GBsB＝10N×4m＝40J＜60J，即拉力F做的功大于克服物体B重力做的功，故C错误；
B、该装置的机械效率：η=W有W总×100%=40J60J×100%≈66.7%，故B正确；
D、物体A速度：vA=sAt=2m2s=1m/s，故D错误。
故选：B。
（2022•鄞州区模拟）如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
B．动滑轮重160N
C．该工人对地面的压力为400N
D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%
【解答】解：A、由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×1.5m＝3m，
绳子自由端移动的速度：v=st=3m5s=0.6m/s，故A错误；
B、由P=Wt=Fst=Fv可知，绳子自由端的拉力：F=Pv=180W0.6m/s=300N，
因为不计绳重和摩擦时F=1n（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×300N﹣540N＝60N，故B错误；
C、此时工人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和支持力，由力的平衡条件可知，工人受到的支持力：F支＝G人﹣F＝700N﹣300N＝400N，
工人对地面的压力与工人受到的支持力是一对相互作用力，因此工人对地面的压力：F压＝F支＝400N，故C正确；
D、人通过定滑轮向下拉绳子时的最大拉力等于人自身的重力，即绳子自由端的最大拉力：F最大＝G人＝700N，
因为不计绳重和摩擦时F=1n（G+G动），所以此时能提升的最大物重：G最大＝nF最大﹣G动＝2×700N﹣60N＝1340N，
滑轮组的最大机械效率：η最大=W有'W总'=G最大ℎF最大s=G最大ℎF最大nℎ=G最大nF最大=1340N2×700N×100%≈95.7%，故D错误。
故选：C。
（2022秋•上城区校级期中）在探究“滑轮组机械效率”时，用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据，再用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据，如下表：
（1）根据表中前3次实验数据，画出甲图滑轮组的绕绳方法。
（2）实验中，测量绳端拉力F时，应尽量缓慢竖直向上匀速拉动测力计，读出乙图中测力计的示数为 N，第3次实验时滑轮组的机械效率为 。
（3）某同学认为测力计静止时读数比较方便，其实他测得的机械效率 （选填“偏大”或“偏小”）。
（4）由表中第1、2、3组数据可知：同一滑轮组，提升的重物越 （选填“轻”或“重”），机械效率越大。
【解答】解：
（1）由表中数据，前3次实验绳子的有效段数：n=sℎ=，即滑轮组由3段绳子承担物重，因此绳子应从动滑轮上面挂钩绕起，如图所示：
（2）图乙中测力计的分度值为0.2N，示数为1.6N；
第3次实验时滑轮组的机械效率为：
η=W有W总=GℎFs=4N×0.1m2N×0.3m×100%≈66.7%；
（3）当弹簧测力计静止读数时，不会存在摩擦力对拉力的影响，所以所测拉力偏小，额外功较小，机械效率偏大；
（4）比较表中第1、2、3组数据可知：同一滑轮组，提升的重物越重，机械效率越大。
故答案为：（1）见上图；（2）1.6；66.7%；（3）偏大；（4）重。
（2022秋•上城区校级期中）用如图所示的实验装置测杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使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，测力计的示数如图所示，钩码总重G为1N，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 ，请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： 。
（2）钩码从A点改挂在B点后，拉力作用点及拉力方向都不变，此时把相同的钩码匀速提升相同的高度，则所测机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【解答】解：（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，则弹簧测力计的拉力为0.5N；
在提钩码时，有用功：W有＝Gh＝1N×0.1m＝0.1J，总功：W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，
则杠杆的机械效率：η=W有W总=×100%=66.7%；使用杠杆时做额外功的原因主要是杠杆的自重；
（2）只将钩码的悬挂点在A点移至B点时，由于提升钩码的高度不变和钩码重力不变，则有用功不变；额外功是指克服杠杆自重所做的功，悬挂点由A移至B后，杠杆实际上升的高度变小，导致额外功变小，则总功变小，所以杠杆的机械效率将变大。
故答案为：（1）66.7%；杠杆的自重；（2）变大。
（2022秋•拱墅区校级期中）小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）问：
（1）重为10N的钩码挂在A点时，人的拉力F为8N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为多大？
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：人的拉力F与第一次相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。比较此时的机械效率η2与η1的大小并用学过的知识给以推导。
【解答】解：（1）有用功：W有用＝Gh＝10N×0.3m＝3J；
总功：W总＝Fs＝8N×0.5m＝4J，
机械效率：η1=W有用W总×100%=3J4J×100%＝75%；
（2）钩码的悬挂点在A点时，由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动，
则由杠杆的平衡条件得：G•OA+G杠杆•12OC＝F•OC；
悬挂点移至B点时，由杠杆的平衡条件得G•OB+G杠杆•12OC＝F′•OC，
观察比较可知，悬挂点移至B点时，OB＜OA，即钩码重力的力臂变小，所以拉力F也变小；
杠杆的机械效率：η=W有用W总=W有用W有用+W额=11+W额W有用；
因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变（即W额＝G杠杆•h杠杆不变）；由于悬挂点B更接近支点，所以钩码提升的高度减小，根据W有用＝Gh可知，有用功减小；
从上面η的表达式可知：W有用减小、W额不变，所以W额W有用变大，分母变大，η就减小；即：η2＜η1。
答：（1）机械效率η1为75%；
（2）变小；此时的机械效率η2＜η1，推导过程见解答。
（2022春•下城区校级期中）卡车的车厢高1.5m，工人师傅将一块5m长的木板搭在地面与车厢之间构成斜面（如图所示），在车上用400N的拉力将重为1000N的木箱匀速拉上车厢，则这个斜面的机械效率是 ，物体受到的摩擦力是 N，若增大该斜面的倾角，斜面的机械效率将 。（选填“变大”、“变小”、“不变”）
【解答】解：工人所做的总功为：W总＝Fs＝400N×5m＝2000J，
工人所做的有用功为：W有＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J，
斜面的机械效率为：η=W有W总=1500J2000J×100%＝75%；
工人所做额外功为：W额＝W总﹣W有＝2000J﹣1500J＝500J，
由W额＝fs可得物体受到的摩擦力为：f=W额s=500J5m=100N；
（2）当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，物体受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，有用功不变，总功变小，由机械效率公式可知，斜面的机械效率变大。
故答案为：75%；100；变大。
（2021秋•湖州期末）如图所示，是建筑工人从竖直深井中提取泥土时利用的滑轮组模型。如果某次操作中，工人用400N的拉力F在1分钟内将总重为900N的泥土匀速提升5m。在这段时间内拉力F移动的距离是15m。求：
（1）请根据情景在图中画出滑轮组的绕线方法。
（2）滑轮组的机械效率是多大？
（3）此时动滑轮的重量为多少N？（不考虑各种摩擦及绳重）
【解答】解：（1）当泥土升高5m时，拉力F端距离15m，则n=sℎ=15m5m=3，说明动滑轮有三段绳子承担，绳子的段数是奇数，则绳子从动滑轮开始绕起，如图所示：
（2）拉力F做的总功：
W总＝Fs＝400N×15m＝6000J，
拉力F做的有用功：
W有＝Gh＝900N×5m＝4500J，
滑轮组的机械效率：
η=W有W总×100%=4500J6000J×100%＝75%；
（3）因为不计绳重及摩擦时F=1n（G+G动），所以动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝3×400N﹣900N＝300N。
答：（1）如图所示；
（2）滑轮组的机械效率是75%；
（3）此时动滑轮的重量为300N。
（2021秋•临海市期末）某同学看到爸爸正准备把货物搬往高台上，如图1所示。他找来一块木板，搭成图2所示的斜面，然后站在高台上用一根绳子把货物拉上了高台。请回答下列问题：
（1）利用斜面搬运货物的优点是 。
（2）该同学用400N的拉力沿斜面把重500N的货物拉上了高台，已知斜面长4m，高2m。求此斜面的机械效率。
【解答】解：（1）利用斜面搬运货物的优点是省力。
（2）所做有用功为：W有＝Gh＝500N×2m＝1000J；
总功为：W总＝Fs＝400N×4m＝1600J；
机械效率为：η=W有W总=1000J1600J=62.5%。
答：（1）利用斜面搬运货物的优点是省力。
（2）此斜面的机械效率为62.5%。
（2020秋•仙居县期末）为了将放置在水平地面上质量为9kg的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向上拉力F拉绳时，重物的速度v随时间t变化的关系图象分别如图（丙）所示。不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）小明用图甲装置提升重物时，重物和动滑轮由 股绳子承担。
（2）动滑轮的重力为多大？
（3）滑轮组的机械效率是多少？
【解答】解：（1）由图甲可知，重物和动滑轮由3股绳子承担，即n＝3；
（2）重物的重力G＝mg＝9kg×10N/kg＝90N，
由图丙知，2～3s时，重物被匀速提升，由图乙知，此时绳端拉力F＝40N，
不计摩擦和绳重，由F=1n（G物+G动）可得，动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G物＝3×40N﹣90N＝30N；
（3）滑轮组的机械效率：
η=W有W总×100%=GℎFs×100%=GnF×100%=90N3×40N×100%＝75%。
故答案为：（1）3；
（2）动滑轮的重力为30N；
（3）滑轮组的机械效率是75%。
简单机械
有用功
总功
额外功
机械效率
杠杆
W有用=Gh
W总=Fs
W额=W总－W有用
η=W有W总=GhFs
滑轮组
W有用=Gh
W总=Fs
W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）
W额=W总－W有用
W额=G动h（不计绳重和摩擦）
η=W有W总=GhFs=GhFnh=GFn
η=W有W总=GhGh+G动h=GG+G动
斜面
W有用=Gh
W总=Fl
W总=Gh+fl
（f为摩擦力）
W额=W总－W有用
W额=fl
（f为摩擦力）
η=W有W总=GhFl
η=GhGh+fl
实验
次数
斜面的倾
斜程度
小车重
量G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉
力F/N
斜面长
S/m
有用功W
有/J
总功
W总/J
机械效
率η
1
较缓
10
0.1
3
1
1
3
33%
2
较陡
10
0.2
4
1
3
最陡
10
0.4
6
1
4
6
66.7%
实验次数
木块重力G/N
斜面高度h/m
弹簧测力计示数F/N
斜面长度s/m
机械效率
1
4
0.3
2
1
2
8
0.3
4
1
3
12
0.3
6
1
实验次数
斜面倾角θ
物块重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长S/m
有用功W总有/J
总功W总/J
斜面的机械效率
1
30°
5.0
0.6
4.2
1.2
3.0
5.0
2
30°
3.0
0.6
2.5
1.2
1.8
60%
3
45°
3.0
0.8
2.8
1.2
2.4
3.4
71%
实验次数
物重G物/N
动滑轮重G动/N
钩码上升高度h/m
动力F/N
动力作用点移动的距离s/m
滑轮组的机械效率η
1
1
0.5
0.1
0.7
0.3
47.6%
2
2
0.5
0.1
1.1
0.3
60.6%
3
4
0.5
0.1
2
0.3
4
4
1
0.1
0.5
50.6%
简单机械
有用功
总功
额外功
机械效率
杠杆
W有用=Gh
W总=Fs
W额=W总－W有用
η=W有W总=GℎFs
滑轮组
W有用=Gh
W总=Fs
W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）
W额=W总－W有用
W额=G动h（不计绳重和摩擦）
η=W有W总=GℎFs=GℎFnℎ=GFn
η=W有W总=GℎGℎ+G动ℎ=GG+G动
斜面
W有用=Gh
W总=Fl
W总=Gh+fl
（f为摩擦力）
W额=W总－W有用
W额=fl
（f为摩擦力）
η=W有W总=GℎFl
η=GℎGℎ+fl
实验
次数
斜面的倾
斜程度
小车重
量G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉
力F/N
斜面长
S/m
有用功W
有/J
总功
W总/J
机械效
率η
1
较缓
10
0.1
3
1
1
3
33%
2
较陡
10
0.2
4
1
3
最陡
10
0.4
6
1
4
6
66.7%
实验次数
木块重力G/N
斜面高度h/m
弹簧测力计示数F/N
斜面长度s/m
机械效率
1
4
0.3
2
1
2
8
0.3
4
1
3
12
0.3
6
1
实验次数
斜面倾角θ
物块重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长S/m
有用功W总有/J
总功W总/J
斜面的机械效率
1
30°
5.0
0.6
4.2
1.2
3.0
5.0
2
30°
3.0
0.6
2.5
1.2
1.8
60%
3
45°
3.0
0.8
2.8
1.2
2.4
3.4
71%
实验次数
物重G物/N
动滑轮重G动/N
钩码上升高度h/m
动力F/N
动力作用点移动的距离s/m
滑轮组的机械效率η
1
1
0.5
0.1
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