初中物理苏科版（2024）九年级全册5 机械效率课时训练

这是一份初中物理苏科版（2024）九年级全册5 机械效率课时训练，共52页。试卷主要包含了5 机械效率，5N，钩码总重G为1，5×104W，运载质量为1，7%，6%，9%等内容，欢迎下载使用。

1、机械效率的概念
（1）概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。
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总=Fs；W总=W有用+W额外
⑤有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外
⑥额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用
（2）计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：。
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在有用功一定时，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。
2、机械效率的计算和大小比较
机械效率表达式为，对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下：
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，机械效率就越高。
3、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有=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额=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W总=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：W总=W有+W额；
（5）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于1（理想状态下可能等于1），并且无单位
斜面的机械效率，在同一斜面上，由于倾斜程度相同，即；
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、斜面的粗糙程度有关，斜面粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；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额外功一定时，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。
4、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：测量滑轮组的机械效率
实验原理：
注意事项：
（l）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验：
实验目的：探究斜面的机械效率
实验原理：
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，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F为0.5N，钩码总重G为1.0N，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：
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。
【考点1 机械效率的概念】
【典例1-1】甲、乙两种机械的机械效率分别是80%和65%，则下列说法正确的是（ ）
A．使用甲机械省力
B．使用甲机械做功快
C．在相同的时间内，使用甲机械做的有用功多
D．乙机械的额外功在总功中占的比例大
【典例1-2】机械效率越高的简单机械，必定是有用功占总功的比例越_________
（选填“大”或“小”），机械效率的数值总_________（选填“大于”、“等于”或“小于”）1。以同样速度行驶的列车和小汽车，_________（选填“列车”或“小汽车”）动能大。
【变式1-1】下列说法中正确的是（ ）
A．机械效率越高，机械越省力
B．机械效率越高，机械做的有用功一定越多
C．功率越大的机械做功时机械效率一定越高
D．有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高
【变式1-2】明代学者宋应星（江西人）著有《天工开物》，如图所示，是书中描绘古代劳动人民用桔槔汲水的场景。桔槔属于_________（选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”），使用时，机械效率η_________1（选填“＞”“＜”或“＝”）。
【考点2 机械效率的计算和大小比较】
【典例2-1】用相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，分别用其将A、B两个物体在相同时间内匀速提升相同的高度，两次的拉力F1＝F2，不计绳重和摩擦。下列说法错误的是（ ）
A．两物体所受重力GA＜GB
B．两次做的有用功W1＝W2
C．两次拉力做功的功率P1＜P2
D．两滑轮组的机械效率η甲＜η乙
【典例2-2】如图所示，用两滑轮采用不同的绕绳方法，将同一重物匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦），则拉力F1_________F2，两装置的机械效率η1_________η2。
【典例2-3】如图甲是一种剪式千斤顶，如乙图通过旋转手柄连接带螺纹的螺杆，就能轻易地顶起小车。这种千斤顶是利用_________（只要写出一种简单机械）来省力的；小华在一次给小汽车换胎工作中，转动手柄把质量为1.5t的小车的一后轮顶起了20cm，若顶起小车后轮的力只需车重的三分之一，则这个过程中所做的有用功为_________J，小华做的总功是5000J，则此次工作千斤顶的机械效率是_________。（g取10N/kg）
【典例2-4】某建筑工地上一台升降机工作时的平均功率为2.5×104W，运载质量为1.5×103kg的货物在10s内上升了9m，g取10N/kg。求此过程中：
（1）货物上升的平均速度；
（2）升降机做的有用功；
（3）升降机的机械效率。
【变式2-1】如图所示，小州分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体M（绳长不变），测得物体M所受重力和拉力如表所示则下列说法中正确的是（）
A．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，丙图中机械最省力
B．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，乙图和丙图中机械都能省力
C．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，它们的机械效率均相等
D．使用甲、乙、丙图中的三种机械时，甲图中的机械效率最大
【变式2-2】图所示，是建筑工地常用来搬运砖块的两种机械（滑轮组和起重机）。观察图中甲、乙两图，可知_________图的机械功率较大，观察图中丙图和_________图可得出：在相等的时间内，起重机比滑轮组做的功_________。（选填“多”或“少”）
【变式2-3】等电梯费时，爬楼梯费劲，如图所示是某女大学生发明的“爬楼”自行车，3分钟爬20层楼，速度堪比电梯。若她的质量为60kg，当她3分钟爬楼的高度为60m，她克服重力所做的功为 J，她爬楼的功率为250W，则她爬楼的效率为_________%。（g取10N/kg）
【变式2-4】如图为某建设工地，一台起重机在2min内消耗电能106J将重为30000N的混凝土预制料匀速提升了24m。g取10N/kg，通过计算回答：在提升过程中。
（1）起重机对混凝土预制料做了多少功？
（2）起重机对混凝土预制料做功的功率是多少？
（3）起重机的效率是多少？
【考点3 机械效率的应用及改变方法】
【典例3-1】如图所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F做的功是有用功
B．拉力对物体做的功是额外功
C．绳子自由端移动的距离是物体移动距离的3倍
D．增加物体的重力可以增加滑轮组的机械效率
【典例3-2】十堰人民的人均收入越来越高，很多家庭都用上了家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是_________；若衣服和晾衣架的总重为120N，不计动滑轮重，绳重及摩擦，静止时绳的拉力F＝_________N。请你提出使用的提高手摇晾衣架机械效率的方法：________________________。
【典例3-3】做值日时，小阳将一桶水从一楼提到三楼。此过程中，小阳对水做的功是_________功，小阳克服自身重力做的功是_________功，一共做的功是_________功（以上均选填“有用功”、“额外功”、“总功”）。
【典例3-4】沈阳地铁3号线是即将建成运营的第六条地铁线路，建成后将有利于缓解道路交通压力、优化交通结构。如图是某处地铁施工时的起重机及其滑轮组的示意图。钢丝绳拉力F由电动机提供，拉力做功的功率为3000W，利用该滑轮组在30s内将质量为0.3t的沙土匀速吊出15m深的竖井。（g取10N/kg）求：​
（1）拉力移动的速度：
（2）拉力的大小：
（3）该滑轮组的机械效率。
【变式3-1】用如图所示的动滑轮提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．减小被提升物体的高度B．增大动滑轮的重力
C．减小绳子的拉力D．增大物体的重力
【变式3-2】在实践活动基地，小壮体验使用劳动工具对工作的影响。如图所示，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起相同的高度。每个滑轮重20N，两次物体均以0.5m/s的速度匀速上升，忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断正确的是（ ）
A．甲、乙两种方式都能省功
B．乙方式比甲方式更省力
C．甲、乙两种方式的机械效率相等
D．甲、乙两方式中拉力的功率之比为3：2
【变式3-3】如图所示，利用滑轮组帮助汽车脱困，汽车在5s内沿直线匀速前进1m，作用在绳子上的拉力F为1000N，拉力做功的功率为_________W；若该滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的阻力为_________N。
【变式3-4】小明利用假期去参加社会实践活动，他在建筑工地了解到如图甲所示的起重机在某次工作时，先将质量为10kg的长方体货物从地面上的A点匀速竖直提升到B点，再从B点匀速水平移动20s到达C点，所用时间及各点间距离如图乙所示，长方体货物与地面的接触面积为0.02m2，g取10N/kg。
（1）若货物静止在A点时，起重机的绳子对它的拉力为50N，则货物对地面的压强为多少？
（2）起重机将货物从A点移动到C点的整个过程中所做功的功率为多少？
（3）若要提高起重机的机械效率，请你说出一种可行的方法___________________________。
【考点4 有关机械效率的探究实验】
【典例4-1】）探究滑轮组机械效率实验：
（1）第二次试验时，测力计示数如图所示，此时绳子自由端受到的拉力为_________N，滑轮组机械效率为_________；
（2）分析实验数据，可初步得出的实验结论：同一滑轮组的机械效率与__________________有关。
【典例4-2】某兴趣小组对滑轮和杠杆的机械效率进行了实验探究。
（1）如图分别用甲、乙两相同滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，滑轮重力小于沙和桶的总重力。用甲滑轮绳端所施加的拉力为F1，做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮绳端所施加的拉力为F2，所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计摩擦和绳重，则：F1_________F2（＞/＜/＝），W1_________W2（＞/＜/＝），η1_________η2（＞/＜/＝）。
（2）如图丙所示，用竖直向上的力匀速拉动质量分布均匀的杠杆，杠杆转动过程中，拉力F的大小将_________（变大/变小/不变）。现用竖直向上的拉力将重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm，此时杠杆的机械效率为_________。若将重物的悬挂点由A点（为第1次）向右移至B点（为第2次），将重物提升相同的高度，两次有用功_________（相等/不等），第_________（1/2）次杠杆的机械效率高。
【典例4-3】（1）小芳把重10N的物体从水平地面竖直向上匀速提升2m。小芳对物体做的功为_________J。
（2）小明猜想：“图中斜面提升物体，接触面粗糙程度不变时，物体越轻，机械效率越高”。设计一个实验，多次测量斜面的机械效率，检验其猜想。
①实验步骤（已准备图中的斜面、有凹槽的物体，若需要可补充器材）：__________________________。
②写出测量第一次机械效率的表达式η＝___________________________。
③写出判断小明猜想是否正确的依据_____________________________________________。
【变式4-1】小张同学测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如表。
（1）第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为_________N。
（2）第2次实验时，滑轮组的机械效率是_________。
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越_________（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高。
【变式4-2】某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。回答下列问题：
（1）本次实验中，若提升的钩码重一定，不计装置的摩擦，则影响杠杆机械效率的主要因素是_____________________________________________。
（2）该杠杆机械效率的表达式是__________________。（用题中给出的字母表示）
（3）若将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________（变大/变小/不变）。请简要说明理由____________________________________。
【变式4-3】（2023•卧龙区校级一模）汽车沿着盘山公路，可以驶上高耸入云的山峰，请用弹簧测力计、斜面（尽量光滑）、刻度尺、带挂钩的小物块等器材，设计一个实验说明：上山的公路为什么修的弯弯曲曲如盘龙，而不是从山下直通山顶？操作步骤：
（1）________________________________________________________________________；
（2）________________________________________________________________________；
（3）改变斜面的倾斜角度，再次重复上述实验。
实验现象：________________________________________________________________________；
若已测出斜面的高和长分别h和L，则斜面的机械效率表达式为：___________________________。
1．关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．作用在物体上的力越大，对物体做功越多B．力对物体做功越快，功率就越大
C．力对物体做功越多，功率就越大D．有用功越多，机械效率就越大
2．10月1日清晨，北京天安门广场举行庄严的升国旗仪式，关于升旗过程中的一些数据，下列说法正确的是（ ）
A．一面国旗的质量约为50g
B．升国旗时国旗上升的速度约为5m/s
C．带动国旗上升的电动机的效率可达到100%
D．旗手的正常体温约为37℃
3．如图所示，用相同的滑轮和绳子分别组成甲、乙两个滑轮组，分别用甲、乙两个滑轮组在相同时间内将重为G的物体匀速提升相同的高度，不计绳重及摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．绳自由端的拉力F甲＜F乙B．拉力所做的功W甲＞W乙
C．拉力的功率P甲＞P乙D．滑轮组的机械效率η甲＝η乙
4．在生产和生活中经常使用各种机械，下列说法正确的是（ ）
A．使用任何机械都可以省力
B．使用任何机械都可以省功
C．使用机械时，有用功越大，机械效率越高
D．使用机械时，有用功占总功的比例越大，机械效率越高
5．如图所示，关于简单机械，下列说法不正确的是（ ）
A．如图甲是一个省力杠杆B．如图乙使用定滑轮可以改变力的方向
C．如图丙使用斜面可以省功D．如图丁使用滑轮组可以省力
6．（2023•黄埔区一模）分别使用甲、乙两个滑轮组将重为10N的物体A在2s内匀速拉升20cm，拉力大小如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．甲更省力B．乙绳子自由端移动距离更大
C．两次所做的有用功都是200JD．此过程F1做的功比F2做的功多
7．（2022春•新野县期末）下列说法正确的是（ ）
A．两个力的合力，一定大于其中任何一个力
B．用力推桌子，桌子静止不动，因为推力小于摩擦阻力
C．排水管的“反水弯”呈U形利用了连通器的原理
D．用桶提水时，对桶所做的功是有用功
8．如图所示，重为15N的物体在大小为10N，水平向左的拉力F1作用下沿水平地面做匀速直线运动，5s运动了2m。若水平桌面对物体的摩擦力为10N则（）
A．拉力F1做的功等于为20JB．拉力F1的功率为4W
C．滑轮的机械效率为75%D．摩擦力做的功为20J
9．（多选）如图所示是用桔槔汲水的场景，其中桔槔左端用绳系一木桶，人向下拉绳让左端的水桶向下进入井中，同时右端的坠石升高。水桶装满水后放手，右端的坠石下降，水桶上升。下列说法正确的是（ ）
A．人向下拉绳时，装置可视为一个费力杠杆
B．人向下拉绳时，坠石受到的重力是阻力
C．水桶盛满水后向上升的过程中，装置可视为省力杠杆
D．水桶盛满水后向上升的过程中，装置的机械效率小于1
二、填空题。
10．机械效率是_______功跟_______功的比值，公式η＝_______，使用任何机械都要做_______功，所以机械效率总是_______。
11．小明利用如图甲所示的滑轮组，将不同的物体匀速提升1m，图乙所示为克服物体重力做的功和拉力做的功随物重变化的柱状图，不计绳重和摩擦。定滑轮的作用是_____________________，物重为150N时，小明做的有用功为_______J，动滑轮的重力为_______N。
12．（1）如图1所示，用刻度尺测量木块的长度，测量值为_______cm。
（2）飞机在跑道上滑行3000m后起飞升空，用时约50s，则飞机在滑行过程中的平均速度约为 km/h，起飞后以地面为参照物，飞机是_______（填“静止”或“运动”）的。
（3）如图2当运动员用船桨划水时，运动员手中使用的船桨属于_______（填“省力”或“费力”）杠杆，使用它_______（填“能”或“不能”）省功。
（4）我国“嫦娥工程”已经实施落月探测，物体在月球上所受重力只相当于地球上的。质量为140kg的玉兔号月球车在月球上的质量为_______kg，在月球上所受到的重力为_______N。（g＝10N/kg）
13．（2022•南京模拟）如图A所示的两种剪刀，正常使用时为了少移动距离，应使用_______剪刀（填“甲”或“乙”）；这两种剪刀在使用时都_______（选填“能”或“不能”）省功；如图B所示，工程车上的起重臂就是一个杠杆，使用它的好处是能够省_______；如图C所示，A装置是_______滑轮。
14．如图所示，用动滑轮将重为4.2N的物体匀速提升10cm，弹簧测力计的示数如图所示。使用动滑轮的好处是_______，动滑轮的机械效率为_______%。钓鱼用的钓鱼竿属于 （选填“省力杠杆”、“费力杠杆”或“等臂杠杆”）。
15．如图所示是工人用滑轮组提升货物的情景。当他用大小为200N的拉力拉动轻绳，可匀速提升重为360N的货物A。此时滑轮组的机械效率为_______%。（忽略绳重和摩擦）
三、实验探究题。
16．如图所示，某实验小组在做“测滑轮组机械效率”的实验。实验数据记录于表中。
（1）第1次实验，滑轮组的机械效率为_____________________；
（2）想提高此滑轮组的机械效率，以下措施中不可行的是______________。
A.选用轻质动滑轮 B.给滑轮的轴心加润滑油
C.增加物体被提升的高度 D.增大被提升的物体的重力
17．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，将重G为15N的物体的挂在一粗细相同、质量均匀的长硬棒的中点，手竖直提起棒的另一端，用10N的拉力使物体在2s内缓慢匀速提升了0.1m，拉力移动了0.2m的距离，如图所示（不计摩擦），则：
（1）小明利用杠杆所做的有用功_______J，杠杆的机械效率_______，长硬棒的重力_______N；
（2）若把重物远离支点移动一段距离，则将该重物缓慢匀速提升了0.1m时，杠杆的机械效率将 （填变大、变小或不变）。
18．（1）如图1所示，轻质杠杆在F1和F2的作用下处于静止状态，O为支点。
①该杠杆_______（选填“是”或“不是”）处于平衡状态；
②杠杆的平衡条件公式为______________，测出AO的距离为sAO，OB的距离为sOB，请分析为什么F1×sAO的数值不等于F2×sOB的数值？_____________________；
③保持F1不变，若把F2方向改为沿虚线方向，为了保持杠杆在原来的位置静止，则F2的大小将会 （选填“变大”“变小”或“不变”）；理由是：_____________________；
④若撤去F2，在B点施加另一个与F2大小相等、方向相反的力F′2，杠杆能否处于平衡状态？ （选填“能”或“不能”）。
（2）如图2所示，把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至高度为H的B点；用平行于斜面的拉力F把重也为G的物体乙从C点匀速拉至与B等高的D点，此过程绳的拉力对乙做的功为WCD，斜面的机械效率为_______（用题目中的物理量符号表示）。
19．在“探究斜面的机械效率”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置，下表是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据。
（1）表格中第三次实验的机械效率为_______（结果保留一位小数），分析表中信息可知该实验是探究_______（选填“小明”或“小聪”）的猜想，结论是：在其他条件一定时，斜面_______，机械效率越高；
（2）另一位同学为探究自己的猜想，设计了如下步骤。
①把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面；
②用弹簧测力计沿斜面把一木块_______拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率；
③保持斜面的______________不变，改变斜面的______________，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率；
④比较两次______________的大小，即可初步验证猜想是否正确。
20．（2023•庐阳区校级二模）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_______。
（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”）。
21．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点。
（1）他将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上_______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η＝_______（用已知或测量物理量的符号表示）。
（2）他将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h2，则弹簧测力计的示数将_______（大于/等于/小于）F1，此次弹簧测力计做的功将 （大于/等于/小于）第一次做的功，杠杆的机械效率将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）他将3只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为h2，则第3次杠杆的机械效率与前两次相比_______（最大/最小/三次相等）。
22．如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，此时，应把杠杆两端的平衡螺母向_______（选填“左”或者“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡。
（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码，杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为：______________（用字母表示）。他这样得出的结论_______（选填“合理”或“不合理”）；原因是：____________________________
________________________________________________________。
（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是：________________________________________________________。
（4）小明接着利用杠杆研究机械效率，如图丙所示。实验的主要步骤如下：
a.用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
b.竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。
请你帮小明完成下列问题：
①杠杆机械效率的表达式为η＝_______（用已知或测量的物理量符号表示）。
②本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是：______________。
③若只将钩码的悬挂点由A移至C，而O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
四、计算题。
23．图甲是某落锤式打桩机实物图，打桩机是利用冲击力将桩打入地层的桩工机械。其原理示意图如图乙所示。桩锤由卷扬机用吊钩提升，释放后自由下落而打桩。已知桩锤的质量为400kg，桩锤底面积为0.1m2，桩顶面积为0.04m2。求：
（1）若桩锤下落打在桩上的瞬时压力为4×105N，此时桩锤对桩的压强；
（2）若卷扬机把桩锤匀速提升2m，所用时间为2s，在此提升过程中卷扬机的功率为8×103W，此过程中卷扬机的效率。
24．一辆重为6×104N的的汽车不慎陷入泥坑，司机用如图所示的滑轮组将汽车拖出，已知整个过程中，水平拉力是1×104N，汽车10s内沿水平方向匀速移动了4m，滑轮组的机械效率为80%，求：
（1）拉力F做的总功；
（2）拉力F做功的功率；
（3）汽车受到的摩擦力。
25．如图所示，工人师傅用动滑轮把一重物匀速提升到一定高度，不计绳重和摩擦。如果动滑轮的自重为5N，该装置的机械效率为75%，工人所做的总功为60J，求：
（1）工人所做的额外功。
（2）动滑轮上升的高度。
26．两个实心正方体A、B由密度均为ρ的同种材料制成，正方体A的质量为0.7kg，正方体B的质量为5.6kg，将A、B均放置在水平桌面上时，如图甲所示，两物体对桌面的压强分别是pA、pB；若将A物体浸没在水中，用甲滑轮组匀速提升，如图乙所示，匀速提升过程A物体一直没露出水面，此时滑轮组的机械效率为80%。已知动滑轮的重力为A物体重力的0.2倍，绳重和摩擦不计，ρ水＝1×103kg/m3，求：
（1）A物体的重量GA；
（2）A、B两物体对桌面的压强之比。
（3）A、B两个实心正方体的材料密度ρ。
五、解答题。
27．如图显示是甲、乙两机械的参数。
（1）甲的机械效率为η甲，乙的机械效率为η乙，则η甲_______η乙（选填“大于”或“等于”或“小于”）；
（2）根据如图提供的参数，若此图中甲做功10s，则甲的总功率是多少？
28．2014年9月河北省第十四届运动会在沧州市胜利闭幕，为迎接本次比赛的胜利召开，比赛前各场馆建设进行了认真准备，场馆建设工地上的工人用如图所示的滑轮组将重3000N的物体M以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动4m，拉力F大小为400N，物体M与地面间的滑动摩擦力大小是物体M重力的0.2倍，求：
（1）物体M与地面间的滑动摩擦力大小是多少？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？
（3）拉力F做功的功率是多少？
次数
钩码悬挂点
钩码总重G/N
钩码移动距离h/m
拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
A点
1.5
0.10
0.7
0.30
71.4
2
B点
2.0
0.15
1.2
0.30
83.3
GM
F甲
F乙
F丙
9N
10N
10N
10N
次数
物重N
提升高度/m
拉力N
绳端移动距离m
机械效率η
1
2
0.1
1.0
0.3
66.7%
2
4
0.1
0.3
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η
1
10
5
15
55.6%
2
1.5
5
0.8
15
3
20
5
10
15
66.7%
实验次数
钩码重G/N
钩码上升的
高度h/m
绳端的
拉力F/N
绳端移动的
距离s/m
机械效率
1
2
0.1
0.8
0.3
2
4
0.1
1.5
0.3
88.9%
3
4
0.15
1.5
0.45
88.9%
4
6
0.15
2.2
0.45
90.9%
实验
序号
斜面的
倾斜程度
物块的重力
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面的拉力
F/N
斜面长
s/m
机械效率
1
较缓
10
0.2
5.5
1
36.4%
2
较陡
10
0.4
7.0
1
57.1%
3
最陡
10
0.6
8.5
1
参考答案
【考点1 机械效率的概念】
【典例1-1】D
【分析】（1）机械效率是指有用功占总功的百分比；
（2）功率是表示做功快慢的物理量。
【解答】解：A、机械效率高是指做的功中有用功占的比例高，与是否省力无关，故A错误；
B、机械效率高是指做的功中有用功占的比例高，与做功的快慢，即功率无关，故B错误；
C、机械效率是指有用功占总功的百分比，由于总功未知，故不能确定甲机械做的有用功多，故C错误；
D、乙的机械效率较低，说明有用功占总功的比例小，相应的，额外功占总功的比例就比较大，故D正确。
故选：D。
【典例1-2】大；小于；列车。
【分析】（1）机械效率是指有用功和总功的比值，额外功在总功中占的比例越小，则机械效率越高；因为总功等于有用功加额外功，所以机械效率总小于1，机械效率的大小与额外功有关；
（2）影响动能大小的因素是物体的质量和速度，质量越大、速度越大，动能越大。
【解答】解：（1）机械效率越高的简单机械，有用功在总功中占的比例越大；
因为使用任何机械都要做额外功，且有用功与额外功之和等于总功，所以有用功一定小于总功，而机械效率等于有用功与总功的比值，所以机械效率总小于1；
（2）列车和小汽车以相同的速度行驶时，速度相同，列车的质量大，因此列车具有的动能大。
故答案为：大；小于；列车。
【变式1-1】D
【分析】①使用机械时，有用功与总功的比值叫机械效率；
②物体在单位时间完成的功叫功率，是表示做功快慢的物理量。
【解答】解：AD．机械效率是有用功跟总功的比值，这个比值越大机械效率越高，与机械是否省力无关，故A错误，D正确；
B．因为机械效率是用功跟总功的比值，所以做的有用功越多，机械效率不一定越大，故B错误；
C．功率是表示做功快慢的物理量，功率的大小与机械效率的高低没有关系，故C错误；
故选：D。
【变式1-2】杠杆；＜。
【分析】（1）根据使用桔槔时动力臂与阻力臂的关系判断杠杆的类型；
（2）由于存在额外功，机械效率小于1。
【解答】解：使用桔槔时，桔槔能绕悬挂点转动，桔槔属于杠杆；
用桔槔汲水时，要提升桔槔、水桶做额外功，使得有用功小于总功，机械效率η＜1。
故答案为：杠杆；＜。
【考点2 机械效率的计算和大小比较】
【典例2-1】B
【分析】（1）由图知，n1＝2，n2＝3，不计绳重和摩擦，利用F＝（G+G动），已知F1＝F2，比较G1和G2大小关系；
（2）根据W＝Fs比较功的大小；
（3）根据P＝比较功率大小；
（4）将重物匀速提升相同高度h，动滑轮重力相同，额外功相同，根据重力的关系判断出有用功的大小，根据η＝×100%判断机械效率。
【解答】解：A、左图中n1＝2，不计绳重和摩擦，则F1＝（GA+G动），提升重物的重力：GA＝2F1﹣G动；
右图中n2＝3，不计绳重和摩擦，则F2＝（GB+G动），提升重物的重力：GB＝3F2﹣G动；
因为F1＝F2，所以可得GA＜GB；故A正确；
B、A、B两个物体在相同时间内匀速提升相同的高度，则A中拉力移动的距离s1＝2h，B中拉力移动的距离s2＝3h，F1＝F2，W1＝F1s1，W2＝F2s2，所以W1＜W2，故B错误；
C、时间相同，W1＜W2，P1＝，P2＝，则P1＜P2，故C正确；
D、将重物匀速提升相同高度h，动滑轮的重力相同，则额外功相同，
因为GA＜GB，所以由W有用＝Gh可知W有用1＜W有用2，
所以乙图滑轮组的有用功在总功中所占的比例较大，则乙图滑轮组的机械效率较高，即η甲＜η乙，故D正确。
故选：B。
【典例2-2】＞；＝。
【分析】由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s＝nh，拉力F＝（G物+G轮）；
把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做的额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据机械效率公式判断两装置机械效率的大小关系。
【解答】解：由图可知，承担物重的绳子股数分别为：n1＝2，n2＝3；
不计绳重及摩擦，由F＝（G物+G轮）可知绳子自由端受到的拉力分别为：
F1＝（G物+G轮），F2＝（G物+G轮），
由此可知，F1＞F2；
动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额＝G轮h，W有用＝G物h；
利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功也相同，
由η＝×100%可知，两装置的机械效率相同，即η1＝η2。
故答案为：＞；＝。
【典例2-3】斜面；1000；20%。
【分析】这种千斤顶省力费距离是利用斜面的原理工作的；
根据G＝mg计算小车的重力，根据题意计算顶起小车后轮的力，根据W＝Fs计算有用功；
根据η＝×100%计算机械效率。
【解答】解；这种千斤顶是利用斜面的原理工作的；
小车的重力G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N，
顶起小车后轮的力F＝×1.5×104N＝5000N，
有用功W有用＝Fs＝5000N×0.2m＝1000J；
机械效率η＝×100%＝×100%＝20%。
故答案为：斜面；1000；20%。
【典例2-4】（1）货物上升的平均速度0.9m/s；
（2）升降机做的有用功1.35×105J；
（3）升降机的机械效率54%。
【分析】（1）根据v＝计算货物上升的平均速度；
（2）根据W＝Gh计算升降机做的有用功；
（3）根据W＝Pt计算升降机做的总功，根据η＝×100%计算升降机的机械效率。
【解答】解；（1）货物上升的平均速度v＝＝＝0.9m/s；
（2）升降机做的有用功W有用＝Gh＝mgh＝1.5×103kg×10N/kg×9m＝1.35×105J；
（3）升降机做的总功W总＝Pt＝2.5×104W×10s＝2.5×105J，
升降机的机械效率η＝×100%＝×100%＝54%。
答：（1）货物上升的平均速度0.9m/s；
（2）升降机做的有用功1.35×105J；
（3）升降机的机械效率54%。
【变式2-1】D
【分析】机械效率是有用功与总功之比，从图示可看出，甲图使用的是定滑轮，乙图使用的是动滑轮，丙图是斜面，对它们的机械效率进行比较。
【解答】解：
A、从图中信息可知，甲不省力，乙和丙所使用的拉力相同，故乙和丙图中机械省力效果相等，故A错误。
B、使用甲、乙、丙图中的三种机械时，由表中数据可知，在乙图和丙图的机械应用中并没有省力，B选项错误。
CD、甲机械为定滑轮，且s＝h，则使用时的机械效率：η甲＝＝＝＝90%，
乙机械为动滑轮，且s＝2h，则使用时的机械效率：η乙＝＝＝＝45%，
丙机械为斜面，使用时的机械效率：η丙＝＝＝45%，
故甲的机械效率最大，故C错误，D正确。
故选：D。
【变式2-2】见试题解答内容
【分析】（1）根据W＝Gh＝mgh可知，搬运砖块的数量越多，上升相同的高度时，做的功越多；
（2）比较做功快慢有两种方法：①做相同的功，比较做功时间；②做功时间相同，比较做功的多少。
【解答】解：（1）由甲、乙两图可知，滑轮组与起重机搬运砖块的质量m、高度h均相同，根据W＝Gh＝mgh可知，两种机械做的功相等，
由图可知，滑轮组做功的时间比起重机长，所以乙图中起重机的机械功率较大；
（2）由丙、丁两图可知，滑轮组和起重机的做功时间相同，起重机搬运砖块多，根据W＝Gh＝mgh可知，起重机做的功多。
故答案为：乙；丁；多。
【变式2-3】3.6×104；80。
【分析】（1）已知女大学生的质量，由G＝mg可求得其重力，已知爬楼的高度，由W＝Gh可求得她克服重力所做的功；
（2）已知爬楼的功率的时间，由P＝公式变形可求得总功，由η＝×100%可求得她爬楼的效率。
【解答】解：若她的质量为60kg，则她的重力G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
她爬楼的高度为60m，则她克服重力做的功：
W有用＝Gh＝600N×60m＝3.6×104J；
已知她爬楼的功率P＝250W，所用时间t＝3min＝180s，
由P＝可得，则她做的总功：
W＝Pt＝250W×180s＝4.5×104J，
她爬楼的效率η＝×100%＝×100%＝80%。
故答案为：3.6×104；80。
【变式2-4】（1）起重机对混凝土预制料做的功为720000J；
（2）起重机对混凝土预制料做功的功率是6000W；
（3）起重机的效率是72%。
【分析】（1）根据W＝Gh计算起重机对混凝土预制料做的功；
（2）根据P＝计算起重机对混凝土预制料做功的功率；
（3）根据η＝×100%计算起重机的效率。
【解答】解：（1）起重机对混凝土预制料做的功W有用＝Gh＝30000N×24m＝720000J；
（2）起重机对混凝土预制料做功的功率P有用＝＝＝6000W；
（3）起重机的效率η＝×100%＝×100%＝72%。
答：（1）起重机对混凝土预制料做的功为720000J；
（2）起重机对混凝土预制料做功的功率是6000W；
（3）起重机的效率是72%。
【考点3 机械效率的应用及改变方法】
【典例3-1】D
【分析】用拉力F使物体竖直匀速上升，目的就是为了把物体提升一定的高度（提升重物做的功为有用功），拉力还要克服动滑轮重力和摩擦力做功（额外功），动滑轮上绳子段数为2段，增加提升物体重、保持良好的润滑都可以提高滑轮组的机械效率。
【解答】解：AB．提升物体做的功为有用功W有用＝Gh，拉力做的总功W总＝Fs，克服动滑轮重力和摩擦力做的功为额外功，故AB错误；
C．由图可知，n＝2，则s＝2h，即绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故C错误；
D．由η＝可知，提升的物重增加时，有用功增加，额外功不变，机械效率增加，故D正确；
故选：D。
【典例3-2】见试题解答内容
【分析】①定滑轮和动滑轮的主要区别是：动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动；
②由图可以看出连接动滑轮绳子的股数，不计动滑轮重、绳重及摩擦，根据F＝求出静止时绳的拉力；
③在额外功一定时，增加物重可提高机械效率。减轻动滑轮的重也可以提高机械效率。
【解答】解：（1）A滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮；
（2）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n＝4，不计动滑轮重、绳重及摩擦，
静止时绳的拉力：F＝＝＝30N；
（3）提高手摇晾衣架机械效率的方法有：增大提升的物重或减小晾衣架重等。
故答案为：B；30；增大提升的物重或减小晾衣架重。
【典例3-3】有用；额外；总。
【分析】小阳将一桶水从一楼提到二楼，目的是提水，对水做的功为有用功；把桶和自身提升做的功为额外功，有用功加上额外功等于总功。
【解答】解：小阳将一桶水从一楼提到三楼，目的是提水，则对水做的功为有用功，小阳克服自身重力做的功为额外功，小阳把水、桶、自身提升做的功为总功。
故答案为：有用；额外；总。
【典例3-4】（1）拉力移动的速度为1.5m/s；
（2）拉力的大小为2000N；
（3）该滑轮组的机械效率为75%。
【分析】（1）由速度公式计算沙土上升速度，根据v＝nv物计算拉力移动的速度：
（2）根据P＝＝＝Fv计算拉力的大小：
（3）由G＝mg计算沙土的重力，根据η＝＝＝计算滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）沙土上升的速度：
v沙土＝＝＝0.5m/s，
由图知，承担重物绳子的段数n＝3，
所以拉力移动的速度：
v＝nv沙土＝3×0.5m/s＝1.5m/s；
（2）由P＝＝＝Fv可得，拉力的大小：
F＝＝＝2000N；
（3）沙土的重力：
G＝mg＝0.3×1000kg×10N/kg＝3000N，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝75%。
答：（1）拉力移动的速度为1.5m/s；
（2）拉力的大小为2000N；
（3）该滑轮组的机械效率为75%。
【变式3-1】D
【分析】（1）提高动滑轮机械效率的方法：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；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）根据动滑轮的机械效率的计算公式可知，机械效率的高低与物体被提升的高度无关；若不计绳重和摩擦时，动滑轮的机械效率η＝＝；据此分析滑轮组机械效率与拉力大小无关。
【解答】解：A、由动滑轮的机械效率可知，机械效率的高低与物体被提升的高度无关，故A错误；
B、增大动滑轮的重力，在其他条件不变时，需要做的额外功增大，有用功不变，可以减小动滑轮的机械效率，故B错误；
C、若不计绳重和摩擦时，动滑轮的机械效率η＝＝；可以得出滑轮组机械效率与拉力大小无关，故C错误；
D、增大物体的重力，在其他条件不变时，所做的有用功会增大，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例就会增大，即动滑轮的机械效率增大，故D正确。
故选：D。
【变式3-2】C
【分析】（1）根据功的原理分析能否省功；
（2）由图可知承担动滑轮绳子的股数，利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）比较哪种方式更省力；
（3）利用不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝分析两种方式的机械效率；
（4）绳子自由端移动的速度v＝nv物，利用P＝＝＝Fv求拉力做功的功率，进而求出甲、乙两方式中拉力的功率之比。
【解答】解：A、由功的原理可知，使用任何机械都不省功，故A错误；
B、由图可知n甲＝3、n乙＝2，因为不计绳重和摩擦，所以F甲＝（G+G动）＝（400N+20N）＝140N，F乙＝（G+G动）＝（400N+20N）＝210N，因此甲方式更省力，故B错误；
C、两种方式中提升的物体重力相等，动滑轮的重力也相等，由不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝可知，两种方式的机械效率相等，故C正确；
D、两种方式中绳子自由端移动的速度：v甲＝n甲v物甲＝3×0.5m/s＝1.5m/s，v乙＝n乙v物乙＝2×0.5m/s＝1m/s，
由P＝＝＝Fv可知，甲、乙两方式中拉力的功率分别为：P甲＝F甲v甲＝140N×1.5m/s＝210W，P乙＝F乙v乙＝210N×1m/s＝210W，
因此甲、乙两方式中拉力的功率之比：P甲：P乙＝210W：210W＝1：1，故D错误。
故选：C。
【变式3-3】400；1600。
【分析】（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝ns物，利用W总＝Fs求拉力做的总功，利用P＝求拉力做功的功率；
（2）利用η＝＝＝＝求汽车受到的阻力。
【解答】解：（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝2×1m＝2m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝1000N×2m＝2000J，
拉力做功的功率：P＝＝＝400W；
（2）由η＝＝＝＝可知，汽车受到的阻力：f＝ηnF＝80%×2×1000N＝1600N。
故答案为：400；1600。
【变式3-4】（1）若货物静止在A点时，起重机的绳子对它的拉力为50N，则货物对地面的压强为2.5×103Pa；
（2）起重机将货物从A点移动到C点的整个过程中所做功的功率为20W；
（3）减小绳和机械之间的摩擦
【分析】（1）求出货物的重力，对货物进行受力分析，再求出货物对地面的压力，根据求出货物对地面的压强；
（2）根据W＝Fs计算出起重机将货物从A点移动到C点的整个过程中所做的功，再计算出整个过程所用的时间，根据可求出起重机做功的功率；
（3）提高机械效率的主要办法：
①在有用功一定时，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。
【解答】解：（1）货物的重力为：G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N，
货物对地面的压力为：F压＝G﹣F拉＝100N﹣50N＝50N，
则货物对地面的压强为：；
（2）起重机将货物从A点移动到C点的整个过程中所做的功为：
在从A到B的过程中，W＝Gs1＝100N×5m＝500J，
在从B到C的过程中，是水平移动，由于在力的方向上没有移动距离，拉力不做功，
所用的时间为：t＝t1+t2＝5s+20s＝25s，
起重机做功的功率为：；
（3）增加提升货物的重力；减小绳和机械之间的摩擦。
【考点4 有关机械效率的探究实验】
【典例4-1】1）1.8；74.1%；（2）提升物体的重力。
【分析】（1）根据测力计分度值读数，从而可知绳子自由端受到的拉力，根据机械效率公式得出滑轮组机械效率；
（2）纵向分析实验数据得出实验结论。
【解答】解：（1）第二次试验时，测力计示数如图所示，测力计分度值为0.2N，示数为1.8N，此时绳子自由端受到的拉力为1.8N，滑轮组机械效率：
η＝×100%≈74.1%；
（2）纵向分析实验数据，可初步得出的实验结论：同一滑轮组的机械效率与提升物体的重力有关。
故答案为：（1）1.8；74.1%；（2）提升物体的重力。
【典例4-2】（1）＞；＜；＞；（2）不变；90%；相等；2。
【分析】（1）由图可知甲是定滑轮，乙是动滑轮，定滑轮只改变力的方向，不能改变力的大小，定滑轮既可以改变力的大小，也可以改变力的方向；
利用乙滑轮做的额外功多，由“分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面”可知两种情况的有用功，再根据总功等于有用功加上额外功，可以比较出两种情况的总功大小。然后利用即可比较出二者机械效率的大小；
（2）由图示可知，当重物被提升的过程中，根据数学知识可知动力臂与阻力臂的关系，再根据杠杆平衡条件可知拉力的变化；
杠杆提升物体时，对物体做有用功，拉力做的功是总功，根据求出机械效率；
将物体的悬挂点从A点移至B点，物体还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，克服杠杆重做功减小，有用功不变，额外功减小，总功减小，进而判断机械效率的变化。
【解答】解：（1）设沙桶的重力是G，由图示可知，甲图中是定滑轮，若不计摩擦和绳重，拉力F1＝G，图乙是动滑轮，拉力，滑轮重力小于沙和桶的总重力，所以F1＞F2；
因为分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，所以两种情况的有用功相同；
当有用功一定时，甲中所做的总功为对一桶沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，机械效率就越高；
又因为乙是动滑轮，乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功，利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低，即W1＜W2，η1＞η2；
（2）由图示可知，当重物被提升的过程中，根据数学知识可知动力臂与阻力臂的比值不变，且重物的重力不变，由杠杆平衡条件可知拉力不变；
物体上升的高度h＝10cm＝0.1m，拉力移动的距离为s＝25cm＝0.25m，
此时杠杆的机械效率为：；
杠杆提升物体时，对物体做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W有用+W额＝W总；
设杠杆重心升高的距离为h，所以，Gh1+G杠杆h＝Fh2，G不变，h1不变，G杠杆不变，
物体从A点到B点，物体还升高相同的高度，有用功不变；
杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小；
则Gh1+G杠杆h变小，所以Fh2也变小；根据可知，总功变小，有用功不变，所以η变大，即第2次杠杆的机械效率高。
故答案为：（1）＞；＜；＞；（2）不变；90%；相等；2。
【典例4-3】（1）20；（2）①弹簧测力计、刻度尺、钩码；②×100%；③在凹槽中添加不同数量的钩码，多次实验，求出每次的机械效率并进行比较，如果添加钩码较少时，机械效率高，则小明的猜想是正确的，否则就是错误的。
【分析】（1）根据W＝Gh求出小芳对物体做的功；
（2）①根据η＝＝×100%和探究的目的分析；
②根据η＝＝×100%写出第一次机械效率的表达式；
③根据探究的目的分析。
【解答】解：（1）小芳对物体做的功为：W＝Gh＝10N×2m＝20J；
（2）①由η＝×100%＝×100%可知，实验过程中需要测量拉力、物重、物体移动的距离，物体上升的高度，所以需要弹簧测力计和刻度尺；
又因为实验过程中需要改变物重，所以还需要钩码；
②设凹槽受到的重力为G凹槽，凹槽在斜面上运动的距离为s凹槽，
则测量第一次机械效率的表达式η＝×100%＝×100%；
③本实验是探究斜面提升物体，接触面粗糙程度不变时，物体越轻，机械效率越高的猜想是否正确，所以判断小明猜想是否正确的依据是：在凹槽中添加不同数量的钩码，多次实验，求出每次的机械效率并进行比较，如果添加钩码较少时，机械效率高，则小明的猜想是正确的，否则就是错误的。
故答案为：（1）20；（2）①弹簧测力计、刻度尺、钩码；②×100%；③在凹槽中添加不同数量的钩码，多次实验，求出每次的机械效率并进行比较，如果添加钩码较少时，机械效率高，则小明的猜想是正确的，否则就是错误的。
【变式4-1】（1）0.6；（2）62.5%；（3）大。
【分析】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小；根据弹簧测力计分度值得出弹簧测力计示数；
（2）根据W有＝Gh得出第2次实验时所做的有用功，根据W总＝Fs得出第2次做的总功，根据η＝求出滑轮组的机械效率；
（3）分析1、2、3次实验的数据得出结论。
【解答】解：（1）测力计分度值为0.1N，第1次实验时，弹簧测力计示数为0.6N。
（2）第2次实验时所做的有用功为：
W有＝Gh＝1.5N×0.05m＝0.075J；
第2次做的总功为：
W总＝Fs＝0.8N×0.15m＝0.12J，
滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝62.5%，
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高。
故答案为：（1）0.6；（2）62.5%；（3）大。
【变式4-2】（1）杠杆自身的重力；（2）×100%；（3）变大；钩码的重力和上升高度均不变，则有用功不变，但杠杆重心上升的高度减小，额外功减小，总功减小，根据机械效率的公式可知杠杆的机械效率变大。
【分析】（1）机械效率是有用功和总功的比值，它反映了有用功在总功中所占比例的大小，影响机械效率的因素从有用功和额外功两方面考虑；
（2）使用杠杆克服钩码的重力做功，有用功等于克服钩码重力做的功，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；
（3）将钩码的悬挂点由A移至C，仍将钩码提升相同的高度，有用功不变；额外功是克服杠杆重力做的功，分析杠杆重心上升高度的变化，可知额外功和总功的变化情况，据此结合机械效率的公式分析。
【解答】解：
（1）影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力。
（2）有用功为W有＝Gh1，总功W总＝Fh2，则机械效率的表达式η＝×100%＝×100%；
（3）若将钩码的悬挂点由A移至C，而O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则有用功不变，但杠杆重心上升的高度减小，额外功减小，总功减小，根据机械效率的公式η＝可知杠杆的机械效率变大。
故答案为：
（1）杠杆自身的重力；（2）×100%；（3）变大；钩码的重力和上升高度均不变，则有用功不变，但杠杆重心上升的高度减小，额外功减小，总功减小，根据机械效率的公式可知杠杆的机械效率变大。
【变式4-3】见试题解答内容
【分析】操作步骤：用弹簧测力计测量不同斜面坡度下拉力大小，通过比较得出斜面有省力的作用。
计算斜面的机械效率：利用W＝Gh求拉力做的有用功，利用W＝Fs求拉力做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
操作步骤：
（1）用弹簧测力计竖直拉起小木块，记下弹簧测力计的示数G；
（2）把木块放在斜面上，用弹簧测力计拉小木块沿斜面向上运动，当小木块匀速运动时记下弹簧测力计的示数F；
实验现象：
竖直拉小木块时用的力最大，沿斜面拉小木块时，斜面坡度越小，用的力越小；斜面坡度越大，用的力越大。
计算斜面的机械效率：
拉力做的有用功：W有用＝Gh，
拉力做的总功：W总＝FL，
斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%。
故答案为：
（1）用弹簧测力计竖直拉起小木块，记下弹簧测力计的示数G；
（2）把木块放在斜面上，用弹簧测力计拉小木块沿斜面向上运动，当小木块匀速运动时记下弹簧测力计的示数F；
竖直拉小木块时用的力最大，沿斜面拉小木块时，斜面坡度越小，用的力越小；斜面坡度越大，用的力越大；
η＝×100%。
1．B
【分析】（1）功等于力与力方向上的距离的乘积，即W＝Fs；
（2）功率表示物体做功快慢的物理量，即P＝；
（3）机械效率等于有用功与总功的比值，反映了有用功在总功中所占比例的大小。
【解答】解：A、作用在物体上的力越大，对物体所做的功不一定越多，因为在力方向上的距离不明确，故A错误；
B、功率表示物体做功快慢的物理量，物体做功越快，功率越大，故B正确；
C、力对物体做功越多，功率不一定越大，因为所用的时间不明确，故C错误；
D、机械做的有用功越多，机械效率不一定越高，因为有用功在总功中占的比例不明确，故D错误。
故选：B。
2．D
【分析】此题考查对生活中常见物理量的估测，结合对生活的了解和对物理单位的认识，找出符合实际的选项。
【解答】解：A、一面国旗的质量约为200g左右，故A错误；
B、升国旗时，一首国歌时长约50s，旗杆高约10m，国旗上升的速度约为v＝＝＝0.2m/s＝20cm/s，故B错误；
C、带动国旗上升的电动机要克服阻力做功效率不可能达到100%，故C错误；
D、人体的正常体温约为37℃，并且变化的幅度很小，故D正确。
故选：D。
3．D
【分析】（1）不计绳重及摩擦，由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，由F＝（G+G动）分析拉力大小；
（2）利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同；
（3）利用功率公式判断拉力做功功率的大小关系；
（4）根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】解：A、甲滑轮组有两段绳子承担物重，乙滑轮组有三段绳子承担物重，不计绳重及摩擦，F甲＝（G+G动），F乙＝（G+G动），则F甲＞F乙，A错误；
B、因忽略绳重与摩擦时，克服物体重力做的功为有用功，且两滑轮组将物体提升相同高度，由W有＝Gh可知，两滑轮组做的有用功相等．利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，则两滑轮组拉力做的总功相等，即W甲＝W乙，B错误；
C、两滑轮组拉力所做功相同，做功时间相同，所以两个滑轮组拉力的功率相同，即P甲＝P乙，C错误；
D、两滑轮组做的有用功即为克服物重所做的功，因此有用功相同、总功相同，故两滑轮组的机械效率相同，D正确。
故选：D。
4．D
【分析】（1）使用机械可以在省力、改变动力的方向或移动的距离上得到好处，给人们带来方便，做到方便快捷等；使用机械有这么多的好处，这正是人们使用机械的目的，但使用任何机械都不能省功。
（2）机械效率指的是有用功和总功之比。
【解答】解：A、使用有的可以省力，有的费力，例如费力杠杆，故A错误；
B、使用机械时，省力的机械费距离，省距离的机械费力，不能省功，故B错误；
CD、使用机械时，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，故C错误，D正确。
故选：D。
5．C
【分析】（1）杠杆的种类有三种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力；
（2）使用定滑轮可以改变力的方向；
（3）任何机械都不能省功；
（4）滑轮组可以改变力的大小，也可以改变力的方向，也可以既改变力的大小又改变力的方向。
【解答】解：A．图中杠杆的动力臂大于阻力臂，能够省力，是省力杠杆，故A正确；
B．使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向，故B正确；
C．任何机械都不能省功，使用斜面可以省力、但不可以省功，故C错误；
D．使用滑轮组可以省力，故D正确。
故选：C。
6．D
【分析】（1）使用两个滑轮组分别提升同一物体A，比较绳端的拉力大小，即可判断哪个更省力；
（2）确定两个滑轮组承担物重的绳子股数n，绳子自由端移动距离s＝nh，据此得出绳子自由端移动距离的大小关系；
（3）利用W＝Gh比较所做有用功的关系；
（4）利用W＝Fs计算拉力做的功（总功），进而比较大小关系。
【解答】解：
A、使用两个滑轮组分别提升同一物体A，即提升物体的重力相同，使用甲滑轮组时拉力F1＝9N，使用乙滑轮组时拉力F2＝6N，所以乙更省力，故A错误；
B、物体被提升的高度h＝20cm＝0.2m，由图知滑轮组承担物重的绳子股数分别为n1＝3、n2＝2，
绳子自由端移动的距离分别为s1＝n1h＝3×0.2m＝0.6m，s2＝n2h＝2×0.2m＝0.4m，即s1＞s2，所以甲绳子自由端移动距离更大，故B错误；
C、物体被提升的高度都为20cm，由W＝Gh可知，所做的有用功相同，都为：W有用＝Gh＝10N×0.2m＝2J，故C错误；
D、使用甲滑轮组时拉力做的功W总1＝F1s1＝9N×0.6m＝5.4J，
使用乙滑轮组时拉力做的功W总2＝F2s2＝6N×0.4m＝2.4J，
所以，此过程F1做的功比F2做的功多，故D正确。
故选：D。
7．C
【分析】（1）同一直线、同方向二力的合力大小等于二力大小之和，方向与二力的方向相同；同一直线、反方向二力的合力大小等于二力大小之差，方向与二力中较大力的方向一致。
（2）保持静止或匀速直线运动的物体不受力或受到平衡力的作用，一对平衡力的大小是相等的。
（3）连通器：上端开口、下端连通的容器。
（4）要判断什么是有用功，要首先判断做功的目的是什么。此题目的是提水，所以克服水的重力做的功是有用功。
【解答】解：A、因为同一直线、反方向二力的合力大小等于二力之差，因此合力大小不一定大于其中任何一个力，故A错误；
B、用水平力推桌子，桌子不动，保持静止状态，说明受到平衡力的作用，且水平方向上推力和摩擦力平衡，所以推力等于摩擦力，故B不正确；
C、排水管的“反水弯”呈U形，上端开口、下部连通，利用的是连通器原理，故C正确；
D、目的是提水，所以对水做的功是有用功，故D错误。
故选：C。
8．D
【分析】（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝ns物，利用W总＝Fs求拉力做的总功；
（2）利用P＝求拉力做功的功率；
（3）利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率；
（4）利用W有＝fs物求摩擦力做的功。
【解答】解：A、由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝2×2m＝4m，
拉力做的总功：W总＝F1s＝10N×4m＝40J，故A错误；
B、拉力做功的功率：P＝＝＝8W，故B错误；
C、滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝50%，故C错误；
D、摩擦力做的功：W＝fs物＝10N×2m＝20J，故D正确。
故选：D。
9．ACD
【分析】（1）当人向下拉绳让左端的水桶向下进入井中时，人对桔槔施加的拉力为动力，右端的坠石对桔槔施加的拉力为阻力，根据动力臂与阻力臂的大小关系，确定是省力杠杆还是费力杠杆；
（2）桶装满水后放手，右端的坠石下降，水桶上升，右端的坠石对桔槔施加的拉力为动力，水桶对桔槔施加的拉力为阻力，根据动力臂与阻力臂的大小关系，确定是省力杠杆还是费力杠杆；
（3）有用功跟总功的比值叫做机械效率。
【解答】解：AB、人向下拉绳时，人对桔槔施加的拉力为动力，右端的坠石对桔槔施加的拉力为阻力，此时动力臂小于阻力臂，所以桔槔相当于一个费力杠杆，故A正确，B错误；
C、水桶盛满水后向上升的过程中，右端的坠石对桔槔施加的拉力为动力，水桶对桔槔施加的拉力为阻力，此时动力臂大于阻力臂，所以桔槔相当于一个省力杠杆，故C正确；
D、水桶盛满水后向上升的过程中，要克服摩擦、提升机械做额外功，使得有用功小于总功，因而装置的机械效率小于1，故D正确。
故选：ACD。
10．见试题解答内容
【分析】任何机械本身都受到重力的作用，机械各部件之间又存在摩擦，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功。这时动力所做的总功等于有用功加额外功。有用功跟总功的比值叫机械效率。
【解答】解：
在使用机械时，人们为了完成某项任务而做的功叫有用功，对完成任务没有用但不得不做的功叫额外功，有用功与额外功之和叫总功。
有用功与总功之比是机械效率，计算公式为η＝，
使用任何机械不可避免的做额外功，所以机械效率总小于1。
故答案为：有用；总；；额外；小于1。
11．改变力的方向；150；50。
【分析】（1）结合定滑轮的工作特点分析解答；
（2）利用W＝Gh计算小明做的有用功；不计绳重和摩擦，由图乙得出额外功，然后利用W额＝G动h可求动滑轮的重力。
【解答】解：（1）定滑轮的作用是改变力的方向；
（2）小明做的有用功：W有用＝Gh＝150N×1m＝150J；
由图乙可得，不计绳重和摩擦，额外功为W额＝W总﹣W有用＝200J﹣150J＝50J，
则根据W额＝G动h可得，动滑轮的重力为G动＝＝＝50N。
故答案为：改变力的方向；150；50。
12．（1）3.00；（2）216；运动；（3）费力；不能；（4）140；233。
【分析】（1）使用刻度尺时，注意它的分度值，测量结果要有准确值和估算值。
（2）根据v＝计算速度；被研究物体相对于参照物，位置发生了变化，就说物体是运动的；反之，就是静止的。
（3）费力杠杆使用时，阻力臂大于动力臂；任何机械都不能省功。
（4）质量是物体的一种基本属性，与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关，根据重力公式算出重力，再推算在月球上的重力。
【解答】解：（1）如图1所示，刻度尺的分度值为1mm，测量值为3.00cm。
（2）飞机在滑行过程中的平均速度约为：
v＝＝＝60m/s＝216km/h；起飞后以地面与飞机的位置发生了变化，以地面为参照物，飞机是运动的。
（3）船桨使用时，阻力臂大于动力臂，它是费力杠杆，任何机械都不能省功。
（4）质量为140kg的玉兔号月球车在地球上的重力为：
G＝mg＝140kg×10N/kg＝1400N；把它带到月球上时，质量不变，还是140kg；
它的重力为：G＝×1400N≈233N。
故答案为：（1）3.00；（2）216；运动；（3）费力；不能；（4）140；233。
13．乙；不能；距离；定。
【分析】（1）杠杆主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力。结合图中的杠杆可做出判断；
（2）使用任何机械都不能省功。
（3）轴固定不动的滑轮为定滑轮，它可以改变力的方向，但不能省力。
【解答】解：如图A所示的两种剪刀，甲剪刀属于省力杠杆，使用时省力，但是不省距离，乙剪刀属于费力杠杆，使用时可以省距离，但是不省力。因此正常使用时为了少移动距离，应使用乙剪刀。
根据功的原理，使用任何机械都不能省功，省力的杠杆费距离，费力的杠杆省距离，这两种剪刀在使用时都不能省功。
如图B所示，工程车上的起重臂就是一个杠杆，它的动力臂是O点到伸缩臂的垂直距离，阻力臂是O点到悬挂重物的垂直距离，前者小于后者，是一个费力杠杆，使用它的好处是省距离。
如图C所示，A装置的轴不随物体运动，是定滑轮，定滑轮的动力臂等于阻力臂，它的实质是一个等臂杠杆。
故答案为：乙；不能；距离；定。
14．省力；87.5；费力杠杆。
【分析】（1）使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向；
（2）根据弹簧测力计的分度值读出绳子自由端的拉力，动滑轮绳子的有效股数为2，根据η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%求出动滑轮的机械效率；
（3）判断杠杆的类型可结合生活经验和动力臂与阻力臂的大小关系来判断。
【解答】解：（1）动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮的好处是可以省力，但不能改变动力的方向；
（2）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，绳子自由端的拉力F＝2.4N，
动滑轮绳子的有效股数n＝2，
则动滑轮的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝87.5%；
（3）钓鱼竿在使用的过程中手移动的距离小于鱼移动的距离，并且动力臂小于阻力臂，所以它属于费力杠杆。
故答案为：省力；87.5；费力杠杆。
15．90
【分析】由图可知，吊起动滑轮的绳子股数n＝2，忽略一切摩擦力，利用η＝＝＝＝计算出滑轮组的机械效率。
【解答】解：由图可知，吊起动滑轮的绳子股数n＝2，
忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝90%。
故答案为：90。
16．（1）83.3%；（2）C
【分析】（1）根据η＝＝求出第一次实验的机械效率；
（2）明确滑轮组机械效率的影响因素，据此回答。
【解答】解：（1）第1次实验，滑轮组的机械效率为：η＝＝＝≈83.3%；
（2）影响滑轮组的机械效率的因素有：提升物体的重、动滑轮自重、摩擦；滑轮组的机械效率与提升物体的高度、提升物体的速度无关，故选C。
故答案为：（1）83.3%；（2）C。
17．见试题解答内容
【分析】（1）根据W有用＝Gh求出有用功；根据图中信息，求出拉力移动距离，根据W总＝Fs求出总功，根据η＝求出机械效率；
在提升物体的过程中，克服硬棒的重力做的功是额外功，根据W额＝G棒h求出硬棒的重力。
（2）先根据杠杆平衡的条件判断该过程中拉力的变化，然后根据有用功、额外功以及总功的变化，并结合根据η＝进行分析。
【解答】解：已知：物重G＝15N，拉力F＝10N，高度h＝0.1m，
（1）有用功：W有用＝Gh＝15N×0.1m＝1.5J；
由图可知：拉力移动距离s＝2h＝2×0.1m＝0.2m，
总功W总＝Fs＝10N×0.2m＝2J，
杠杆的机械效率η＝×100%＝×100%＝75%；
克服硬棒的重力做的额外功
W额＝W总﹣W有用＝2J﹣1.5J＝0.5J，
W额＝G棒h，
长硬棒的重力G棒＝＝＝5N。
（2）如果将该物体的悬挂点离支点远一点，物体被提升相同的高度，要把杠杆提升较低的高度，克服杠杆重力做的功减少，即额外功减少，所以杠杆的机械效率将变大。
故答案为：（1）1.5；75%；5；（2）变大。
18．（1）①是；②F1L1＝F2L2；sAO不是力臂；③变大；F2的力臂变小；④不能。
（2）。
【分析】（1）杠杆静止时，处于平衡状态。
杠杆的平衡条件是：F1L1＝F2L2。
杠杆的力臂发生变化时，力的大小会随之变化。
杠杆上的两个力的作用效果分别是使杠杆沿顺时针转动和逆时针转动。
（2）利用W＝GH求出有用功，再根据机械效率的公式可得出机械效率的表达式。
【解答】解：（1）①因为杠杆是静止的，所以杠杆是平衡状态。
②杠杆的平衡条件公式为：F1L1＝F2L2。
由图可知，杠杆是倾斜的，则AO的距离为SAO不是F1的力臂，所以F1×sAO的数值不等于F2×sOB的数值。
③因为虚线方向上力的力臂较小，根据杠杆平衡原理，F1L1不变，力F2就得变大。
④若撤去F2，在B点施加另一个与F2大小相等、方向相反的力F′2，则F1与F′2，均使杠杆沿逆时针转动，所以杠杆不能处于平衡状态。
（2）把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，物体上升的高度为H，则有用功为：W有＝GhAB＝GH，
拉力做功为总功，即W总＝WCD，
则斜面的机械效率为：η＝＝。
故答案为：（1）①是；②F1L1＝F2L2；sAO不是力臂；③变大；F2的力臂变小；④不能。
（2）。
19．（1）70.6%；小聪；越陡；（2）②匀速；③倾斜程度；粗糙程度；④机械效率。
【分析】（1）结合表中数据，利用机械效率的计算公式求得第三次实验的机械效率；不变量是物块的重力和斜面的粗糙程度，变量是斜面的倾斜程度，机械效率也不相同；
（2）探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系，应控制斜面的倾斜程度不变，改变斜面的粗糙程度，根据记录的数据计算机械效率，验证猜想。
【解答】解：（1）第三次实验的机械效率为：η＝＝≈70.6%。
由表中实验数据可知，斜面的粗糙程度相同而斜面的倾斜程度不同，因此该实验探究的是机械效率与斜面倾斜程度的关系，验证的是小聪的猜想；由表中实验数据可知，在其它条件不变的情况下，斜面越陡斜面的机械效率越高，斜面越陡越费力。
（2）小明要做验证他的猜想﹣﹣机械效率与粗糙程度的关系，就应控制物块重力和斜面倾斜程度不变而改变斜面的粗糙程度；实验步骤为：
①把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面。
②用弹簧测力计沿斜面把一木块匀速拉上去，进行相关测量，计算出斜面的机械效率。
③保持斜面的倾斜程度不变，改变斜面的粗糙程度，再进行相关测量，并计算出斜面的机械效率。
④根据记录的数值，计算出机械效率的大小，即可验证猜想是否正确。
故答案为：（1）70.6%；小聪；越陡；（2）②匀速；③倾斜程度；粗糙程度；④机械效率。
20．（1）66.7%；（2）变大。
【分析】（1）由图可读出弹簧测力计拉力大小；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，克服杠杆自重所做的功是额外功；根据杠杆的机械效率η＝计算即可；
（2）将钩码的悬挂点从A点移至B点，抓住有用功、额外功、总功的变化情况，再应用机械效率公式分析出杠杆的机械效率的变化情况。
【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＝＝66.7%；
（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%；（2）变大。
21．（1）匀速；×100%；（2）大于；小于；变大；（3）最大。
【分析】（1）使用杠杆克服钩码的重力做功，有用功等于克服钩码重力做的功，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；
（2）从图中可以看出，将2只钩码悬挂在C点时，重力的力臂大于在B点重力的力臂，而动力臂不变，根据杠杆平衡的条件可知弹簧测力计的示数的变化情况，再分析有用功和额外功的变化，根据总功等于有用功和额外功之和得出弹簧测力计做功的变化情况。
（3）分析有用功、额外功的变化，然后根据机械效率公式即可得出正确结果。
【解答】解：（1）在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，有用功为W有＝Gh1＝2mgh2，总功W总＝Fh1，则机械效率的表达式η＝×100%＝×100%＝×100%。
（2）钩码的悬挂点在B点时，由杠杆的平衡条件得F1•OA＝G•OB；悬挂点移至C点时，由杠杆的平衡条件得F2•OA＝G•OC；从图中可以看出，由OB到OC力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大；
两次钩码上升高度都为h2，有用功不变，但第二次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，所以此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功。
（3）因为第1与第2的有用功相等，并且第2的额外功小，因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第1的机械效率小于第2的机械效率；根据η＝×100%知机械效率变大。
将3只钩码悬挂在C点时，物体升高的高度不变，物重增加，由W有＝Gh2可得，有用功变大，但杠杆提升的高度与第2相同，额外功与第2相同，又因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第3的机械效率大于第2的机械效率。
综上所述，第3的机械效率最大。
故答案为：（1）匀速；×100%；（2）大于；小于；变大；（3）最大。
22．（1）左；（2）F1L1＝F2L2；不合理；实验中只通过一次实验就总结得出实验结论，结论具有偶然性，不具有普遍性；（3）杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重对杠杆平衡有影响；（4）①；②杠杆的自重；③变大。
【分析】（1）杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点右侧，向左调节平衡螺母应使杠杆重心左移；
（2）用实验探究物理问题时，要多进行几次实验，总结的实验结论才具有普遍性，避免偶然性；
（3）杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小；杠杆的重心过支点，消除杠杆重对杠杆平衡的影响；
（4）①使用杠杆克服钩码的重力做功，有用功等于克服钩码重力做的功，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；
②本次实验中，若提升的钩码重一定，根据表达式来确定影响杠杆机械效率的主要因素；
③将钩码的悬挂点从A点移至C点，改变了钩码拉力的力臂，根据公式进行分析。
【解答】解：（1）将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉，应把平衡螺母向左端移动，直到杠杆在水平位置静止；
（2）杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，公式为F1L1＝F2L2；实验中只通过一次实验就总结得出实验结论，结论具有偶然性，不具有普遍性，所以他这样得出的结论是不合理的；
（3）如图乙示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重对杠杆平衡有影响；
（4）①有用功为W有＝Gh1，总功W总＝Fh2，则机械效率的表达式；
②由①知，本次实验中，若提升的钩码重一定，F随杠杆自重的变化而变化，则影响杠杆机械效率的主要因素是：杠杆的自重；
③钩码的悬挂点在A点时，由杠杆的平衡条件得G•OA＝F•OB；悬挂点移至C点时，由杠杆的平衡条件得G•OC＝F•OB，经对比发现，由OA到OC力臂变大，所以拉力F也变大，但是在此过程中，把钩码提升的高度相同，即有用功不变，杠杆重心的提升也变小，（不计摩擦）也就是额外功也变小，根据可知，机械效率变大。
故答案为：（1）左；（2）F1L1＝F2L2；不合理；实验中只通过一次实验就总结得出实验结论，结论具有偶然性，不具有普遍性；（3）杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重对杠杆平衡有影响；（4）①；②杠杆的自重；③变大。
23．（1）桩锤对桩的压强是1×107Pa。
（2）卷扬机的效率是50%。
【分析】（1）已知压力和受力面积，根据压强公式P＝，可求出桩锤对桩的压强；
（2）利用W有＝Gh＝mgh求出卷扬机克服重力做的功，利用W总＝Pt求出总功，根据效率公式η＝×100%可求出卷扬机的效率。
【解答】解：（1）桩锤对桩的压强是：
P＝＝＝1×107Pa；
（2）卷扬机克服重力做的有用功是：
W有＝Gh＝mgh＝400kg×10N/kg×2m＝8×103J，
卷扬机做的总功是：
W总＝Pt＝8×103W×2s＝1.6×104J，
卷扬机的效率是：
η＝×100%＝×100%＝50%。
答：（1）桩锤对桩的压强是1×107Pa。
（2）卷扬机的效率是50%。
24．（1）拉力F做的总功为1.2×105J；
（2）拉力F做功的功率为1.2×104W；
（3）汽车受到的摩擦力为2.4×104N。
【分析】（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝ns物，利用W总＝Fs求拉力做的总功；
（2）利用P＝求拉力做功的功率；
（3）利用η＝＝＝＝求汽车受到的摩擦力。
【解答】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝3×4m＝12m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝1×104N×12m＝1.2×105J；
（2）拉力做功的功率：P＝＝＝1.2×104W；
（2）由η＝＝＝＝可知，汽车受到的摩擦力：f＝ηnF＝80%×3×1×104N＝2.4×104N。
答：（1）拉力F做的总功为1.2×105J；
（2）拉力F做功的功率为1.2×104W；
（3）汽车受到的摩擦力为2.4×104N。
25．（1）工人所做的额外功为15J；
（2）动滑轮上升的高度为3m。
【分析】（1）利用η＝×100%求工人所做的有用功，利用W总＝W有+W额求工人所做的额外功；
（2）不计绳重和摩擦时，克服动滑轮重力做的功为额外功，根据W额＝G动h求动滑轮上升的高度。
【解答】解：（1）由η＝×100%可知，工人所做的有用功：W有＝ηW总＝75%×60J＝45J，
则工人所做的额外功：W额＝W总﹣W有＝60J﹣45J＝15J；
（2）不计绳重和摩擦时，克服动滑轮重力做的功为额外功，
由W额＝G动h可知，动滑轮上升的高度：h＝＝＝3m。
答：（1）工人所做的额外功为15J；
（2）动滑轮上升的高度为3m。
26．（1）A物体的重力为7N；
（2）A、B两物体对桌面的压强之比为1：2；
（3）A、B两个实心正方体的材料密度为5×103kg/m3。
【分析】（1）根据G＝mg求A物体的重力；
（2）根据密度公式和体积公式求出A、B两物体的边长之比，根据p＝＝＝＝＝＝ρgL求出A、B两物体对桌面的压强之比；
（3）根据动滑轮的重力为A物体重力的0.2倍求出动滑轮的重力；根据不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝求出物体A没露出水面之前物体A受到的拉力，根据力的平衡条件求出物体A受到的浮力，根据阿基米德原理求出物体A排开水的体积，根据物体浸没在液体中时物体排开液体的体积等于物体的体积求出物体A的体积，根据密度公式求出A、B两个实心正方体的材料密度。
【解答】解：（1）A物体的重力：GA＝mAg＝0.7kg×10N/kg＝7N；
（2）由ρ＝可知，A、B两物体的体积之比：＝＝＝＝，
由V＝L3可知，A、B两物体的边长之比：＝＝＝＝，
由p＝＝＝＝＝＝ρgL可知，A、B两物体对桌面的压强之比：＝＝＝；
（3）由题意可知，动滑轮的重力：G动＝0.2GA＝0.2×7N＝1.4N，
由不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝可知，
物体A没露出水面之前物体A受到的拉力：F拉＝动＝×1.4N＝5.6N，
由力的平衡条件可知，物体A受到的浮力：F浮＝GA﹣F拉＝7N﹣5.6N＝1.4N，
由F浮＝ρ液gV排可知，物体A排开水的体积：V排＝＝＝1.4×10﹣4m3，
因为此时物体A浸没在水中，所以物体A的体积：VA＝V排＝1.4×10﹣4m3，
则A、B两个实心正方体的材料密度：ρ＝＝＝5×103kg/m3。
答：（1）A物体的重力为7N；
（2）A、B两物体对桌面的压强之比为1：2；
（3）A、B两个实心正方体的材料密度为5×103kg/m3。
27．（1）小于；（2）甲的总功率是360W。
【分析】（1）已知机械甲额外与总功的比值为75%；根据η＝得出甲的机械效率；同理得出乙的机械效率，据此比较大小；
（2）根据η＝得出机械甲做的总功，根据功率公式得出甲的总功率。
【解答】解：
（1）机械甲额外与总功的比值为75%；甲的机械效率为：
η＝；
故甲的机械效率为25%；
乙的机械效率为30%，故则η甲小于η乙；
（2）机械甲中，
η＝；
25%＝，
故W总＝3600J；
则甲的总功率是：
P＝。
故答案为：（1）小于；（2）甲的总功率是360W。
28．见试题解答内容
【分析】（1）根据滑动摩擦力与物重的关系即可求出；
（2）由图示可知，滑轮组承重绳子的股数n＝2，根据η＝＝＝求出滑轮组的机械效率；
（3）根据W＝Fs求出拉力做的功，由速度的变形公式求出时间，然后根据P＝求出拉力的功率。
【解答】解：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力：f＝0.2G＝0.2×3000N＝600N；
（2）滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%；
（3）拉力做的功：W＝F×2s＝400N×2×4m＝3200J，
由v＝可得：t＝＝＝10s；
拉力的功率：P＝＝＝320W。
答：（1）物体A与地面间的滑动摩擦力大小是600N；
（2）该滑轮组的机械效率是75%；
（3）拉力F做功的功率是320W。