10.5機(jī)械效率（原卷版）

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)：W有單位：焦耳（J）?！局R(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有用＝Gh（提升重物）=W總－W額=W總η；斜面：W有用=Gh。W有用＝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、繩重等所做的功是額外功。在解題過(guò)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額=W總－W有用=G動(dòng)h（忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組）；斜面：W額=fL。3.總功：有用功與額外功之和或動(dòng)力所做的功。公式：W總=W有用＋W額=FS=W有用／η；斜面：W總=fL+Gh=FL。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：。

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?！緦?shí)驗(yàn)原理】【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)、刻度尺?！緦?shí)驗(yàn)步驟】=1\*GB3①用所給器材組裝如圖所示滑輪組。=2\*GB3②將鉤碼掛在滑輪組下方，記錄下所掛鉤碼的重力，用彈簧測(cè)力計(jì)豎直拉住繩子自由端。=3\*GB3③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\*GB3④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末位置。=5\*GB3⑤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有用＝Gh和Ｗ總＝FS計(jì)算出有用功和總功，按，計(jì)算該滑輪組的機(jī)械效率。=6\*GB3⑥改變所掛鉤碼的重力，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟。=7\*GB3⑦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?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】=1\*GB3①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\*GB3②同一滑輪組，提起的物重越重，滑輪組的機(jī)械效率越高；=3\*GB3③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\*GB3①動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。=2\*GB3②提升重物越重，做的有用功相對(duì)就多。=3\*GB3③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(méi)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)的目的是什么？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(guò)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?！疽族e(cuò)點(diǎn)】η是一個(gè)沒(méi)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，只是一個(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)?！疽?guī)律總結(jié)】1.常考機(jī)械的有用功、總功、機(jī)械效率計(jì)算簡(jiǎn)單機(jī)械有用功總功額外功機(jī)械效率杠桿W有用=hW總=FsW額=W總－W有用滑輪組（豎直提升重物）W有用=GhW總=FsW總=Gh+G動(dòng)h（不計(jì)繩重和摩擦）W額=W總－W有用W額=G動(dòng)h（不計(jì)繩重和摩擦）滑輪組（水平拉動(dòng)重物）W有用=flW總=Fs斜面W有用=GhW總=FlW總=Gh+fl（f為摩擦力）W額=W總－W有用W額=fl（f為摩擦力）說(shuō)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，f為摩擦力，l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下工作，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_(kāi)___________J，該滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)___________。【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·山東菏澤·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的貨物用滑輪組以0.2m/s的速度勻速提升，忽略摩擦及繩重，該過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率為80%，則（）A．工人所用的拉力為200NB．動(dòng)滑輪的重力為100NC．拉力的功率為150WD．提升重力不同的貨物時(shí)，此滑輪組機(jī)械效率不變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(shuō)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(shuō)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(shuō)法正確的是（）A．拉力F為80N B．10s內(nèi)繩子自由端移動(dòng)2mC．3s內(nèi)物體重力做功180J D．拉力F的功率為16W5．（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200N。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%，50W B．66.7%，100W C．75%，50W D．75%，100W6．（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F1、F2分別把質(zhì)量相同的重物G1、G2提升到相同的高度，則（）A．F1做功的功率大B．F1、F2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)們體驗(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的物體勻速向上提起相同的高度。已知每個(gè)滑輪重，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B．乙方式中人對(duì)繩子的拉力為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F，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(guò)程中克服摩擦力做功500J，下列說(shuō)法正確的是（）A．機(jī)械效率為75% B．F=300NC．摩擦力為50N D．推力做的總功為3000J9．（2023秋·江蘇南京·九年級(jí)南京市中華中學(xué)?？计谥校┤鐖D甲所示的裝置是用來(lái)探究滑輪組的機(jī)械效率η與物重G物的關(guān)系，改變G物，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，計(jì)算并繪出η與G物的關(guān)系圖像，如圖乙所示，若不計(jì)繩重和摩擦，則下列說(shuō)法正確的是（）①此滑輪組動(dòng)滑輪的重力為3N；②當(dāng)時(shí)，滑輪組機(jī)械效率；③當(dāng)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η隨G物的增大而增大，最終將達(dá)到100%。A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①②二、填空題10．（2023秋·廣東廣州·九年級(jí)執(zhí)信中學(xué)?？计谀┯脠D甲、乙兩種方式勻速提升重為的物體，所用拉力分別為、，甲、乙的機(jī)械效率分別為、，已知滑輪重、繩重和摩擦力不計(jì)。則______，機(jī)械效率______。（兩空均選填“>、<或=”）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F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_(kāi)______。12．（2023春·四川內(nèi)江·九年級(jí)威遠(yuǎn)中學(xué)校?？计谥校┯萌鐖D甲所示的滑輪組運(yùn)送貨物上樓，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(guò)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_(kāi)_____N；當(dāng)某次運(yùn)送4件貨物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是______。（不考慮繩重和摩擦）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(guò)程中有用功為_(kāi)_____，額外功為_(kāi)_____，滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_____。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___________。現(xiàn)將重1.5×104N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(guò)程提升重物的有用功為_(kāi)__________J，滑輪組機(jī)械效率為_(kāi)__________%，繩端拉力為_(kāi)__________N。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_(kāi)_______，重物受到的摩擦力為_(kāi)___________N.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h/m繩端拉力F/N繩端移動(dòng)距離s/m機(jī)械效率η140.12.70.274%240.11.80.3/380.13.10.386%480.12.580%（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向______緩慢拉動(dòng)彈簧測(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F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)，得出表中第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(guò)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。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30.31.813最陡30.42.0160%請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)解答下列問(wèn)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(guò)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_(kāi)__________J，斜面的機(jī)械效率為_(kāi)__________，斜面對(duì)木塊的摩擦力為_(kāi)__________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：___________。四、計(jì)算題18．（2023秋·廣東茂名·九年級(jí)統(tǒng)考期末）如圖所示，重為40N的物體A在拉力F的作用下，5s內(nèi)被勻速提高了0.5