1、11.5 机械效率第 课时 机械效率及其计算提优点：1. 有用功、额外功和总功的含义及关系 2. 理解机械效率，并能进行简单的计算1. （2018镇江）小明通过机械将重100 N的重物在5 s内竖直向上匀速提升了2 m，机械效率为80%.则此过程中有用功W有 J，额外功W额 J，小明做功的功率P W.2. （2018河北）一台起重机在10 s内将重为3 600 N的货物匀速提高了4 m，起重机做的有用功是 .若起重机做的额外功是9 600 J，则机械效率是 ，起重机的总功率是 W.3. （2018云南）如图所示，用滑轮组把质量为80 kg的物体匀速提升3 m，若拉力F500 N，则滑轮组的机械
2、效率为 ，若不计绳重和摩擦，则动滑轮受到的重力为 N（g取10 N/kg）. 4. （2017来宾）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5. （2018福建）如图，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度.与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大.若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程（ ） A. 额外功较小 B. 额外功较大C. 总功较小 D. 总功较大6. （2017长沙）如图是建筑工人用滑轮组提升建筑材料的场景，在10s的时间
3、内，工人师傅用竖直向上的拉力将建筑材料匀速提升了1m，已知拉力F为400N，建筑材料的重力G为900N，求这个过程中：（1）绳子自由端移动的距离；（2）此滑轮组的机械效率；（3）拉力F的功率. 7. （2018德阳）如图所示，沿斜面把质量为12 kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F100 N，斜面长2 m、高1 m，则其机械效率是 %，物体所受摩擦力是 N.（取g10 N/kg） 8. （2018枣庄）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦.若GAGB，则甲 乙；若FAFB，则GA GB.（均填“”“”或
4、“”） 9. （2018眉山）如图所示，一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时，记录下了绳子自由端拉力F与对应所提升的物体的重力G，如下表： G/N123456F/N0.81.31.82.32.83.3根据上表数据分析可知，绳子自由端拉力F与物体重力G的关系式为F ；当物体重力G10 N时，此滑轮组的机械效率 .（第9题） （第10题） 10. 如图所示，甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度.若G1G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为1和2（忽略绳重和摩擦）.则下列选项正确的是（ ）A
5、. F1F2 12 P1P2B. F1F2 12 P1P2C. F1F2 12 P1P2D. F1F2 12 P1P211. 如图所示，把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A，若沿斜面的拉力F1F2，则斜面两边的机械效率B、C的大小关系是（ ） A. BC B. BC C. BC D. 不能确定（第11题） （第12题） 12. （2017随州）同一物体（质量为m）先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速提升，两次提升高度均为h，两次拉力大小均为mg，斜面长AB2h，则这两次提升物体的机械效率比较（ ）A. 甲乙 B. 甲乙 C. 甲乙 D. 条件不足，无法比较13. （2017
6、南通）工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2 m，此过程中拉力的功率为120W（g取10N/kg）.求：（1）有用功；（2）滑轮组的机械效率；（3）若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N，额外功占总功的20%，工人提升货物的重力. 14. 一位建筑工人要把建筑材料运送到楼上，他使用了如图所示的装置进行升降，已知吊篮的质量为m1，建筑材料的质量为m2，人对绳子的拉力为F，吊篮在拉力的作用下匀速上升了h，不计绳重和轮与轴的摩擦.下列表述正确的是（ ）A. 有用功为m2gh，滑轮组的机械效率为 B. 有用功为m2gh，动滑轮重为2F（m1m2）g C. 有用功为（m
7、1m2）g，滑轮组的机械效率为 D. 额外功为（2Fm2g）h，绳子移动的距离为3h第 课时 机械效率的测量与探究 ,提优点：1. 测量简单机械的机械效率 2. 知道影响机械效率的因素 3. 知道如何提高简单机械的效率)1. 如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18 N的物体缓慢升高0.1 m，拉力大小F8 N，拉力移动的距离为0.25 m.拉力所做的功为 J，有用功为 J，杠杆的机械效率为 %.（第1题） （第2题） 2. （2018巴中）如图所示，用滑轮组将30 kg的物体匀速提高1 m，拉力F为200 N，则有用功为 J，滑轮组机械效率为 .若增加所提物体的重力，滑轮组机械
8、效率 （填“变小”“变大”或“不变”）.（不计绳重和摩擦，g取10 N/kg）3. （2018宜昌）下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是（ ）A. 有用功越多，机械效率越高B. 同一起重机提起的货物越重，机械效率越高C. 额外功越少，机械效率越高D. 同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高4. （2018巴彦淖尔）如图所示，滑轮组的每个滑轮质量相同，用它们将重为G1、G2的货物匀速提高相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（ ） A. 用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变B. 若G1G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率C. 若G1G2，则拉力F1与F2所做的总功相等
9、D. 若G1G2，则甲、乙滑轮组所做的额外功相等5. （2018铜仁）如图所示，小刚做“测量滑轮组的机械效率”实验时，用20 N的拉力将重为30 N的物体匀速提升30 cm.求： （1）此滑轮组是由 段绳子承担动滑轮和物体的总重.（2）滑轮组的机械效率是 %.（3）测量滑轮组的机械效率时，下列因素中：a.动滑轮重力、b.绳子绕法、c.摩擦力、d.定滑轮重力、e.物体重力，对滑轮组机械效率有影响的是 . A. acde B. bce C. ace D. abcde6. （2017淮安）小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过
10、在斜面上拉动物体进行了探究（如图所示），测得的实验数据如表中所示： 实验次数斜面的倾斜程度物重G/N物体上升高度h/m沿斜面拉力F/N物体移动距离s/m有用功W有用/J总功W总/J机械效率1较缓5.00.101.60.500.500.8063%2较陡5.00.152.20.500.751.1068%3最陡5.00.253.10.501.55（1）沿斜面拉动物体时，应使其做 运动.（2）根据表中的数据可求出第3次实验中拉力所做的有用功为 J，机械效率是 .（3）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越 .（4）通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题
11、可获得的初步结论是：在其他条件不变的情况下，_. 7. （2018南京）用如图所示的滑轮组将重85 N的物体匀速提升2 m，拉力F为50 N（不计摩擦和绳重）.此过程中有用功为 J，总功为 J，滑轮组机械效率为 ，根据已知条件，以下四个物理量：动滑轮上升的高度、动滑轮的重力、额外功、拉力的功率，还能求出的有 、 和 （填序号）.8. 如图所示，沿竖直方向匀速拉动绳子的自由端，使挂在动滑轮下的重物G缓缓上升，动滑轮的重力不可忽略.现只改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率与物体重力G的关系可能符合下列图中的（ ） 9. 物理课上刘老师将规格完全相同的滑轮，用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，如图所示
12、，分别提起重为G1、G2的两个物体，比较它们的省力情况和机械效率，下面四位同学给出了四种猜测，你认为正确的是（不计绳重和摩擦）（ ） A. 甲同学说：“若G1G2，则F1F2，甲乙.” B. 乙同学说：“若G1G2，则F1F2，甲乙.” C. 丙同学说：“若G1G2，则F1F2，甲乙.” D. 丁同学说：“若G1G2，则F1F2，甲乙.” 10. 如图所示，利用动滑轮提升一个重为G的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为60%.要使此动滑轮的机械效率达到90%，则需要提升重力为G的物块的个数为（ ）A. 3个 B. 4个 C. 5个 D. 6个11. 质量为6t的货物在拉力作用下，沿斜面向上运动（
13、不考虑空气的阻力），斜面长40m，高8m；货物上升的ht图像如图所示，0至6s内的拉力为F1，6至12s内的拉力为F2，g取10N/kg.下列说法正确的是 （ ） A. 拉力F1不等于拉力F2 B. 货物在012s内一直做匀速直线运动 C. 在06s内的机械效率比612s内的机械效率小 D. 在06s内所做的额外功比612s内所做的额外功多12. （2018南通）小华用图示装置探究滑轮组的机械效率，实验数据记录如下：次数物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N机械效率120.101.066.7%230.101.471.4%360.102.5 （1）实验中应竖直向上 拉动弹簧测力计，绳端移动距离为
14、 m.（2）第3次实验的机械效率为 %.（3）分析数据可知，提高同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是 ；小华所用动滑轮的重一定小于 N.13. 小明在探究“斜面的机械效率”的实验中，用长度s0.50 m的木板搭成一个斜面，用弹簧测力计将重力G5.0 N的物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端.（1）小明在实验中，调整斜面的高度为h0.22 m，将物块从斜面底端匀速拉至顶端的过程中，弹簧测力计的示数F4.0 N，则有用功为 J，机械效率为 .（2）小明利用上述器材进一步研究发现，木板搭成倾角不同的斜面时，将物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中，额外功W额外与斜面的水平长度L（木板在水平面上的正投影长
15、度）有如下关系：L/m0.450.400.350.30W额外/J0.900.800.700.60通过数据分析，小明得出初步结论：W额外与L成 比，小明查阅资料后证实此结论是正确的.根据此结论，当斜面的水平长度L0.40 m 时，斜面的机械效率为 ；当木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为 N. 14. 如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为9.0103 N的重物匀速吊起10 m、作用在绳端的拉力为4.0103 N.（1）求提升重物做的有用功.（2）求滑轮组的机械效率.（3）若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为有用功的0.3倍，求动滑轮的重. 15. 工人用如图甲所示的滑轮
16、组运送建材上楼，每次运送量不定.滑轮组的机械效率随建材重量变化的图像如图乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg.（1）若某次运送建材的质量为50kg，则建材的重力是多少？（2）若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m，作用在钢绳上的拉力为200N，求拉力的功率.（3）当滑轮组的机械效率为60%时，运送建材的重力是多大？ 甲 乙 16. 为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了如图甲所示的滑轮组装置.当用如图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）.下列
17、计算结果正确的是（ ） A. 01s内，地面对物体的支持力是10N B. 12s内，拉力F做的功是187.5J C. 23s内，拉力F的功率是100W D. 23s内，滑轮组的机械效率是62.5%五、机械效率第1课时 机械效率及其计算1. 200 50 50 2. 1.44104 J 60% 2 400 3. 80% 200 4. D 5. D 6. (1)3m (2)75% (3)120W 解析：(1)由题图可知，n3，则绳子自由端移动的距离：snh31m3m；(2)有用功：W有用Gh900N1m900J，总功：W总Fs400N3m1 200J，此滑轮组的机械效率：100%100%75%；(
18、3)拉力F的功率：P120W.7. 60 40 解析：有用功：W有用Ghmgh12 kg10 N/kg1 m120 J，拉力做的总功：W总Fs100 N2 m200 J，斜面的机械效率：100%100%60%；额外功：W额W总W有用200 J120 J80 J，由W额fs可得，物体所受的摩擦力：f40 N.8. 解析：不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，则滑轮组的机械效率：100%100%100%100%，因物体的重力G越大，越小，越大，且动滑轮的重力相等，所以，GAGB时，甲乙；由图可知，n甲2，n乙3，由F(GG动)可得，提升物体的重力：GnF
19、G动，则FAFB时，提升物体的重力关系为GAGB.9. 0.5G0.3 N 94.3% 解析：由表格数据可知，重力G每增大1 N，绳子自由端的拉力F增大0.5 N，所以F与G成一次函数关系，设F与G关系的表达式为FkGb，由表格第一组数据，G1 N，F0.8 N，得：0.8 Nk1 Nb，由表格第二组数据，G2 N，F1.3 N，得：1.3 Nk2 Nb，可得k0.5，将k0.5代入解得b0.3 N，所以拉力F与物体所受重力G的关系式：F0.5G0.3 N当物体重力G10 N时，此时的拉力：F0.510 N0.3 N5.3 N由图可知，有两段绳子拉着动滑轮，滑轮组的机械效率为：100%100%
20、100%100%100%94.3%.10. B 解析：不计绳重及摩擦，因为拉力F(GG轮)，n12，n23，所以绳子受到的拉力分别为：F1(G1G轮)，F2(G2G轮)，因G1G2，故F1F2，故C、D错误；因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额G轮h，W有用G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同由100%可知，机械效率相同，12，又因为所用时间相同，由P可知，拉力做功的功率P1P2，故A错误，B正确11. C 解析：同一物体升高的高度相同，根据公式WGh可知有用功相同；因为CABA，拉力相同，根据公式WFs可知F2做的总功大于F1做的总功；因为100%，所以总功越
21、大，机械效率越低，即BC.12. C 解析：两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据公式W有用Gh可知，有用功是相同的；两次的拉力是相同的，由题图甲可知，有两段绳子拉着动滑轮，则绳子自由端通过的距离为物体上升高度的两倍，即2h；物体在斜面上通过的距离为2h，即物体在拉力方向的距离都是相同的，根据公式W总Fs可知，总功也相同；有用功相同且总功相同，则根据机械效率的公式可知，机械效率也相同13. (1)900J (2)75% (3)720N 解析：(1)货物的重力：Gmg45kg10N/kg450N；有用功：W有用Gh450N2m900J；(2)拉力做的总功：W总Pt120W10s1 200J；滑
22、轮组的机械效率：100%100%75%；(3)由题图可知n3，已知额外功占总功的20%，则此时的机械效率120%80%；此时的机械效率：，所以提升物体的重力：GnF80%3300N720N.14. B 解析：由题图知：作用在动滑轮上的绳子有两段，绳子拉下的长度是2h，有用功为W有用Ghm2gh；总功为W总FsF2h2Fh；机械效率为；额外功为W额W总W有用2Fhm2gh(2Fm2g)h；对吊篮做的功为W1G1hm1gh；对动滑轮做的功为W动滑轮W额W1(2Fm2g)hm1gh(2Fm2gm1g)h，动滑轮的重力为G动滑轮2F(m1m2)g.第2课时 机械效率的测量与探究1. 2 1.8 90
23、2. 300 75% 变大 3. B 4. B 5. (1)3 (2)50 (3)C 解析： (3)总功等于有用功加额外功，减小动滑轮重力，可以减小额外功，从而减小总功，有用功不变，根据100%可知，可以提高滑轮组的机械效率，故a有影响；根据100%100%100%可知，改变绳子绕法、减小定滑轮重力，滑轮组的机械效率不变，不能提高滑轮组机械效率，故b、d无影响；总功等于有用功加额外功，减小绳子与滑轮之间的摩擦，额外功减小，总功减小，有用功不变，可以提高滑轮组的机械效率，故c有影响；根据100%100%100%可知，增大重物重力，可以提高滑轮组的机械效率，故e有影响故选C.6. (1)匀速直线
24、(2)1.25 80.6% (3)省力 (4)斜面越陡，机械效率越大7. 170 200 85% 解析： 因为动滑轮和物体一起运动，动滑轮上升的高度等于物体上升的高度，为2 m；不计摩擦和绳重，拉力F(GG轮)，据此可求动滑轮重力；额外功等于总功减去有用功，W额W总W有用200 J170 J30 J；因为不知道做功时间，所以无法计算拉力的功率可见，还能求出的有、.8. B 解析：动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重以及绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功，从摩擦角度考虑，随着物体重力的增加，滑轮与绳子间的摩擦会有一定程度增大同时，物重增大，有用功逐渐增大，有用功占总功的比值在增大，所以机械效率逐
25、渐增大；但由于摩擦也在增大，故机械效率与物体重力G的关系并不成正比，故B正确，A、C、D错误9. D 解析：由题知，甲、乙滑轮组都是一定一动，动滑轮重力G轮相同，不计绳重和摩擦，拉力F1(G1G轮)，拉力F2(G2G轮)如果物重G1G2，则拉力F1F2；机械效率100%100%100%，物重相同、动滑轮重相同，机械效率相同，故A、B错误；如果物重G1G2，则拉力F1F2.物重越大，有用功将越大，不计绳重和摩擦，额外功不变，机械效率100%100%100%，所以机械效率将越大，即乙的机械效率高，故C错误，D正确10. D 解析：提升一个重为G的物块时，因不计绳重和摩擦，由100%100%100%
26、可得，动滑轮的重力：G动GGG.设提升n个物块时，滑轮组的机械效率为90%，则100%，即90%100%，解得：n6.故选D.11. D 解析：斜面倾角一定，所以物体沿斜面运动的路程s与上升高度h的比值是一定的，即5，则：s5h；由题图可知，货物前6s和后6s都是做匀速直线运动，故受力平衡，物体受到的重力、支持力和摩擦力不变，故拉力不变，即F1F2，但前后的速度不同v1v2，故A、B错误；斜面的机械效率100%100%100%，由于拉力和重力均不变，故斜面的机械效率相等，故C错误；由题图可知，06s内物体的速度较大，所以物体在06s内运动的路程比612s内长，由W额fs可知W额1W额2，故D正
27、确12. (1)匀速 0.3 (2)80 (3)增加物重 1解析：(3)由1、2、3次数据知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高，故增加物重可以提高同一滑轮组的机械效率；当物体越重时，对滑轮的压力越大，摩擦力越大，所以第一次实验受摩擦力的影响最小，此时滑轮的重力为：G动nFG物31 N2 N1 N小华所用动滑轮的重一定小于1 N.13. (1)1.1 55% (2)正 65.2% 2解析：(1)有用功W有用Gh5 N0.221.1 J，总功W总Fs4 N0.5 m2 J，斜面的效率100%100%55%.(2)由表中实验数据可知，W额外与L成正比；当斜面的水平长度L0.40 m时，斜面高度h0
28、.3 m，此时有用功W有用Gh5 N0.3 m1.5 J，总功W总W有用W额外1.5 J0.80 J2.3 J，机械效率100%100%65.2%；当木板平放在水平桌面上，斜面的水平长度Ls0.50 m，设此时的额外功为W，则，W1 J，因为Wfs，所以f2 N，物块做匀速运动，由平衡条件得：弹簧测力计的拉力Ff2 N.14. (1)9.0104 J (2)75% (3)300 N解析：(1)提升重物做的有用功：W有Gh9.0103 N10 m9.0104 J.(2)滑轮组的机械效率：100%100%100%100%75%.(3)W总1.2105 J，克服动滑轮做的功：W动W总W有0.3W有1
29、.2105 J9.0104 J0.39.0104 J3103 J；由W动G动h可得，G动300 N.15. (1)500N (2)80W (3)600N 解析：(1)建材的重力：Gmg50kg10N/kg500N.(2)由题图甲可知，n2，则1min内钢绳自由端移动的距离s2h212m24m，拉力做的功：WFs200N24m4 800J，拉力的功率：P80W.(3)由题图乙可知，当50% 时，重物G400N，因为100%100%100%100%，所以，50%100%，解得G动400N，当60% 时，100%，即60%，解得G600N.16. B 解析：由题图乙可知，在01s内，拉力F30N.取
30、动滑轮和物体为研究对象，受到向下的重力G和G动，向上的支持力F支，三根绳子向上的拉力F作用，处于静止状态；地面对物体的支持力F支GG动FG3F拉G动100N330NG动G动10N，故A错误；由题图可知在23s内，物体做匀速运动，v32.5m/s，拉力F340N，因为从动滑轮上直接引出的绳子段数(承担物重的绳子段数)n3，所以拉力F的作用点下降的速度v33v332.5m/s7.5m/s，拉力做功功率(总功率)：P总F3v340N7.5m/s300W，故C错误；23 s内，滑轮组的机械效率：100%100%100%83.3%，故D错误；在12s内，拉力F250N，物体上升高度h21.25m，拉力F的作用点下降的距离s23h231.25m3.75m，拉力做的功：WF2s250N3.75m187.5J，故B正确