機(jī)械效率 學(xué)案-2025年河北中考物理一輪復(fù)習(xí)（含答案）

第十四章簡單機(jī)械

第2節(jié)機(jī)械效率

2022課程標(biāo)準(zhǔn)

知道機(jī)械效率。了解提高機(jī)械效率的意義和途徑。

能說出人類使用的一些機(jī)械。了解機(jī)械的使用對社會發(fā)展的作用。

教材考點?深度梳理

考點一有用功、額外功、總功

有用功

我們需要的、必須要做的功叫做有用功，用卬有表示。

額外功

我們在做有用功的同時，還不得不多做的功叫做額外功，用W額表示。

總功

有用功與額外功之和是總共做的功，叫做總功用W總表示。用公式表達(dá)為①。

考點二機(jī)械效率

定義

物理學(xué)中，將②跟③的比值叫做機(jī)械效率，用④表示。

表達(dá)式

%

n=—。

說明

機(jī)械效率是一個比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示，由于有用功總⑤總功，故機(jī)械效率總⑥

1；機(jī)械效率的高低與使用的機(jī)械是省力還是費力⑦。

考點三測量滑輪組的機(jī)械效率

原理

_卬有_Gh

'W邙Fs

?過程

沿⑧方向⑨拉動彈簧測力計使鉤碼升高，測出鉤碼重力G、鉤碼提升的高度仄

拉力F、繩的自由端移動的距離s。

結(jié)論

同一滑輪組，提升重物越重,機(jī)械效率越⑩；提升相同重物，動滑輪越多，機(jī)械效率越

?，但越?力。

?提高機(jī)械效率的方法

?動滑輪的重;加潤滑油減小?；?物重O

教材圖片?解讀延伸

命題點:定滑輪的特點

如圖，工人提升重物用的是（選填“動”或“定”）滑輪，此滑

輪省力，但能改變力的。

（人教八下圖12.2-1）

命題點:定滑輪與動滑輪的特點

如圖甲，旗桿頂部的滑輪為滑輪，它可

甲乙以；如圖乙，電動起重機(jī)吊鉤處的滑輪為滑

（人教八下圖12.2-2）輪,它可以。

命題點:輪軸及其特點

-國飛支?如圖均為簡單機(jī)械的一種。它們都屬于（選填“杠桿”“滑

（人教八下圖12.2-5）

輪”或“輪軸”），可以省，但不能省功。

命題點:斜面及其特點

如圖為一處風(fēng)景區(qū)的盤山公路。之所以要把上山的公路修成這

樣，是因為盤山公路相當(dāng)于簡單機(jī)械中的，使用它可

（人教八下圖12.2-6）以。

重點難點?提升訓(xùn)練

重難點一滑輪組的相關(guān)判斷

而々2024.保定一模）體重較輕的小杰和體重較重的小華在科技館里看到一種升降座椅,它由滑

輪組控制升降，其簡化圖如圖所示。已知座椅和動滑輪的總重為150N,小華在10s內(nèi)將小杰勻速

拉高2m,小華拉力的功率為150W（不計繩重和摩擦），下列說法不正確的是（）

A.小華的拉力大小為750N

B.小杰的重力為600N

C.該滑輪組的機(jī)械效率為80%

D.若小杰和小華互換位置,讓小杰勻速拉起小華，則該滑輪組的機(jī)械效率將變高

___________圖圖恥毆_________/

（2024.石家莊一模改編）如圖所示用同一滑輪組先、后兩次將不同數(shù)量的鉤碼，均在1s內(nèi)勻速

提升0.3m,每個鉤碼重為1N,甲圖中繩端的拉力為0.4N,不計繩重和滑輪軸處摩擦，以下說法正

確的是（）

A.動滑輪的重力為0.2N

B.乙圖中滑輪組的總功率為0.22W

C.甲、乙兩次提升時拉力做功的有用功率相等

D.甲圖中滑輪組的機(jī)械效率比乙圖中滑輪組的機(jī)械效率大

重難點二機(jī)械效率的相關(guān)計算

麗72024.邯鄲模擬）如圖所示,建筑工地上的工人利用滑輪組將一質(zhì)量為80kg的鐵箱子A勻速

提升到10m高的樓上用時1min。已知動滑輪重40N,工人的質(zhì)量為80kg,不計繩重與摩擦。（g

取10N/kg）。求：

⑴在提升過程中,工人做功的總功率。

⑵該滑輪組的機(jī)械效率。（計算結(jié)果保留到0.1%）

⑶①工人提升的最大物重。

②滑輪組的最大機(jī)械效率。（計算結(jié)果保留到0.1%）

A

///7/ZZ//////////////

_____四圖肌鼠____

(2024.石家莊二模)如圖所示，工人師傅用豎直向下、大小為120N的拉力，使重為850N的物體

在1min內(nèi)沿水平地面勻速直線運動了6mo已知物體在運動時受到地面的摩擦力為物重的，，工

人師傅的質(zhì)量為70kg,工人師傅的腳與地面的總接觸面積為400cn?,不計繩重及滑輪軸處摩擦。

(g取10N/kg)求：

(1)拉動物體的過程中，工人師傅對地面的壓強(qiáng)。

(2)工人師傅拉動物體時，拉力的功率。

(3)該工人師傅使用該滑輪組的最大機(jī)械效率。

(2024.邯鄲期末)工人師傅要將質(zhì)量80kg的木箱搬到1.5m高的車廂里，他將一塊5m長的長

板擱在地面與車廂之間構(gòu)成斜面，然后站在車上用300N的拉力在20s內(nèi)將物體從斜面底端勻速

拉到車廂里，如圖所示,(g取10N/kg)求：

(1)工人做功的功率。

⑵斜面的機(jī)械效率。

(3)物體和斜面之間的摩擦力。

重點實驗?完全突破

實驗測量滑輪組的機(jī)械效率

實驗裝置圖

abc

實驗器材

、、細(xì)繩、動滑輪、定滑輪、鉤碼若干。

實驗原理

實驗方法

控制變量法:當(dāng)探究滑輪組的機(jī)械效率與物重的關(guān)系時，使用的滑輪組，改變所掛鉤碼的

數(shù)量;當(dāng)探究滑輪組的機(jī)械效率與動滑輪重力的關(guān)系時，控制所掛鉤碼的數(shù)量________，改變滑輪

組中的重力。

?實驗操作

⑴安裝好滑輪組，記下鉤碼和彈簧測力計的位置。

⑵緩慢拉動彈簧測力計,使鉤碼G升高，用刻度尺測量鉤碼上升的高度h和繩端移動的

距離s,填入表中。

⑶算出W有、W總、〃，填入表格中。

(4)改變鉤碼數(shù)量，重做兩次實驗。

?實驗結(jié)論

在其他條件相同時，動滑輪越重，機(jī)械效率越；在繩子所能承受的范圍內(nèi),所吊物體越重，機(jī)

械效率越。

交流與反思

⑴計算滑輪組的有用功。

⑵計算滑輪組的總功：卬總=。

⑶計算滑輪組的機(jī)械效率折準(zhǔn)=2

(4)實驗中豎直勻速拉動彈簧測力計的目的:保證拉力彈簧測力計的示數(shù)。

⑸繩子自由端移動的距離和物體上升高度的關(guān)系：s=("為作用在動滑輪上繩子的股

數(shù))。

(6)滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度及滑輪組的繞線方式o

⑺提高滑輪組機(jī)械效率的方法:繩與滑輪之間的摩擦,動滑輪的重力，增

加o

一_一__130圖綴_____________/

某實驗小組用如圖所示的實驗裝置測量滑輪組的機(jī)械效率，部分實驗數(shù)據(jù)如表所示。

實驗次數(shù)1234

鉤碼重G物/N0.51.01.52.0

鉤碼上升高度him0.10.10.10.1

繩端拉力F/N0.30.50.70.9

繩端移動距離s/m0.30.30.30.3

機(jī)械效率〃67%71%74%

(1)實驗中應(yīng)盡量豎直向上拉動彈簧測力計。

(2)第1次實驗中測得滑輪組的機(jī)械效率約為%o

⑶分析以上數(shù)據(jù)可知，使用同一個滑輪組提升重物時,被提升物體的重力越，滑輪組的機(jī)

械效率越高。

【補(bǔ)充設(shè)問】

(4)小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù)，彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定，應(yīng)該靜止讀數(shù)，你認(rèn)為他的

想法(選填“正確”或“不正確”)，因為他沒有考慮到對滑輪組機(jī)械效率的影響。

(5)若在第3次實驗中，物體上升的速度為0.1m/s,則拉力F的功率為Wo

⑹機(jī)械效率是機(jī)械性能好壞的重要標(biāo)志，結(jié)合生產(chǎn)生活實際，分析實驗數(shù)據(jù)可知，下列提高機(jī)械效

率的措施中，不可行的是。

A.增加所提物重B.減輕機(jī)械自重

C.機(jī)械加潤滑油D.增加重物上升高度

⑺根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知:隨著物重的增大，額外功(選填“變小”“變大”或“不變”)，原因

是_______________________________________________________________________________________

河北中考?真題體驗

命題點一滑輪'滑輪組及機(jī)械效率

(2022.河北)在老舊小區(qū)改造中,工人利用滑輪組將重380N的建筑材料提升到樓頂，如圖所示。

已知工人對繩子的拉力為200N,建筑材料在5s內(nèi)勻速上升5m,不計繩重及摩擦。此過程中，下

列說法正確的是（）

A.動滑輪所受重力為10N

B.滑輪組所做的有用功為2000J

C.工人所用拉力的功率為380W

D.滑輪組的機(jī)械效率為95%

（2019?河北改編）如圖所示，重為G的物體在拉力R的作用下，以v的速度勻速運動了s,已知物體

在水平桌面上運動時受到的摩擦阻力為物重的n分之一，不計繩重、輪與軸間的摩擦，下列說法正

確的是（）

A.使用該滑輪組一定省力

B.拉力的功率為Fv

C.額外功為｝（272RG）S

D.滑輪組的機(jī)械效率為《

ZF

（2018?河北）一臺起重機(jī)在10s內(nèi)將重為3600N的貨物勻速提高了4m,起重機(jī)做的有用功

是。若起重機(jī)做的額外功是9600J,則機(jī)械效率是，起重機(jī)的總功率

是Wo

（2021.河北）圖甲是一輛起重車的圖片，起重車的質(zhì)量為9.61。有四個支撐腳，每個支撐腳的面積

為0.3n?,起重時汽車輪胎離開地面，圖乙是起重機(jī)吊臂上的滑輪組在某次作業(yè)中將質(zhì)量為1200

kg的貨物勻速提升，滑輪組上鋼絲繩的拉力R為5000N,貨物上升過程中的圖象如圖丙所示。（不

考慮繩重,g取10N/kg）求：

⑴提升貨物過程中起重車對水平地面的壓強(qiáng)。

⑵拉力R的功率。

（3）提升貨物過程中滑輪組的機(jī)械效率。

A

乙

丙

命題點二斜面及機(jī)械效率

（2020?河北）斜面是一種簡單機(jī)械，在生活和生產(chǎn)中使用斜面的好處是可以省力,

如:o那么斜面的省力情況與哪些因素有關(guān)呢?（使用斜面的省力情況可以通過比較

沿斜面的拉力/與物體的重力G的比值大小來判定，比值越小，越省力）

小明做了如下猜想：

猜想一:與斜面的表面材料有關(guān)；

猜想二:與斜面的傾斜程度有關(guān)；

猜想三:與物體受到的重力大小有關(guān)。

小明為驗證上述猜想，利用如圖所示的裝置進(jìn)行了實驗。實驗中所用的物塊材料及其表面粗糙程

度相同，在沿斜面拉力的作用下,在斜面上做勻速直線運動。實驗中相關(guān)的記錄如表。

實驗序號123456

0102

斜面傾角eeee

(例＞。1)

斜面的表

木板毛巾木板木板木板木板

面材料

物塊重

2.02.04.06.02.02.0

G/N

沿斜面拉

1.351.522.704.051.521.70

力F/N

回答下列問題：

(1)通過對比實驗中的數(shù)據(jù)可知，使用斜面省力的情況與斜面的表面材料有關(guān)。

(2)通過對比實驗1、5、6中的數(shù)據(jù),得出的結(jié)論是在其他條件相同時,

⑶為驗證猜想三，小明做了實驗(填寫實驗序號)，分析實驗數(shù)據(jù)后，小明認(rèn)為這幾次實驗

省力情況相同，依據(jù)是_____________________________________________________________________

【拓展】完成實驗后,小明沿斜面用L8N的拉力，將重為4.5N的物體從斜面底端勻速拉到了頂

端。已知斜面長1.2m、高0.3m,則斜面的機(jī)械效率是%□

【詳解答案】

教材考點?深度梳理

①W總=卬有+皿額②有用功

③總功④〃⑤小于⑥小于

⑦無關(guān)⑧豎直⑨勻速⑩高?低

?省?減小?摩擦?增加

教材圖片?解讀延伸

1.定不方向

2.定改變力的方向動省力

3.輪軸力

4.斜面省力

重點難點?提升訓(xùn)練

重難點一

例1.A解析:由題圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)片3,則繩子自由端移動的距離ST比=3x2m=6m,由可知,

小華拉力做的功W,a=Pz=150WxlOs=l500J,由W=Fs可得，小華的拉力F=—=^4^=250N,故A不正確;不計

繩重和摩擦，由F=；（G+G動）可得，小杰的重力G=〃FG動=3x250N-150N=600N,故B正確;小華拉力做的有用功

W^=Gh=600Nx2m=l200J,該滑輪組的機(jī)械效率〃=言=喘=80%,故C正確;不計繩重和摩擦,該滑輪組的機(jī)

械效率，尸能=77七=/=+，由題意可知，小華的體重較重，所以小杰和小華互換位置，讓小杰勻速拉起小華,

〃總（G+G動MG+G動，/動

1+丁

該滑輪組的機(jī)械效率將變高，故D正確。

變式訓(xùn)練

1.A解析:由題圖知，承擔(dān)重物繩子的有效股數(shù)w=3,不計繩重和滑輪軸處摩擦,甲圖中，提升1N鉤碼時，繩端的

拉力為0.4N,由Q3G+G動）可得,動滑輪的重力G動=3F-G=3x0.4N-lN=0.2N,故A正確;由乙圖知，提升的鉤碼

重力G'=2N,繩端拉力F=?G+G動）=x（2N+0.2N）=||N,由s=nh和v=；可得，乙圖中繩端速度尸詈母瀉=0.9

m/s,滑輪組的總功率尸q=?=Fv喂Nx0.9m/s=0.66W,故B錯誤;兩次將鉤碼均在1s內(nèi)勻速提升0.3m,乙圖

提升的鉤碼重力大，由WkG/z知，乙圖滑輪組做的有用功多，時間相等，由尸考知，乙圖中拉力做功的有用功率大,

故C錯誤;兩次提升鉤碼使用的是同一滑輪組，乙圖滑輪組提升的鉤碼重力大，所以乙圖滑輪組的機(jī)械效率大，故

D錯誤。

重難點二

UTU-,

例2.解:(1)由題圖知，由3段繩子吊著動滑輪，不計繩重與摩擦，則工人的拉力/=會=

mg+G動80kgxlON/kg+4ON2goN

n3'

繩子自由端移動的距離:s=Mz=3xlOm=30m,

拉力做的總功:卬總=八=280Nx30m=8400J,

在提升過程中，工人做功的總功率:尸T喂黑=140Wo

⑵拉力做的有用功:WkG/?=〃2g/z=8OkgxlON/kgxlOm=8000J,

該滑輪組的機(jī)械效率:〃點嘿肄95.2%。

⑶①工人對滑輪組施加的最大拉力等于工人的重力,最大為F最大=G人=加入g=80kgxlON/kg=800N,

工人提升的最大物重:G最大=〃尸最大-G動=3x800N-40N=2360N;

②滑輪組的最大機(jī)械效率/=汗1=遙/人=益儒潸8.3%。

變式訓(xùn)練

2.解:⑴拉動物體的過程中，工人對地面的壓力等于人的重力減去繩子對人的拉力，即Fs=Gx-F=m人g-F=70

kgxlON/kg-120N=580N,

則工人對地面的壓強(qiáng)茄察需=1.45x104Pao

⑵由題圖可知,〃=2,拉力的功率:P衛(wèi)=空=%」20N*m=24W。

ttt1X6。S

(3)不計繩重及滑輪軸處摩擦，根據(jù)F=^f+G動片gG+G動)可知，動滑輪重為G^=nF-|G=2xl20N-|x850N=70N,

工人師傅施加的最大拉力等于自身的重力，尸=G人=%人g=70kgxlON/kg=700N,

滑輪組能克服物體與地面之間最大的摩擦力:六"尸-G動=2x700N-70N=1330N,

該滑輪組最大機(jī)械效率:〃=能=*=詈=4=懸黑=95%。

1

W總f.FsF'nsnF2x700N

3.解:(1)工人做的功：

Ws=Fs=300Nx5m=l500J,

工人做功的功率：

P=?=*=75W;

(2)工人做的有用功：

W^=Gh=mgh=80kgxlON/kgxl.5m=l200J,

斜面的機(jī)械效率：

“一?有用一i2ooj_Rn%.

(3)克服摩擦力所做的額外功：

W額=皿總一皿有=1500J-1200J=300J,

由W?=fs可得,物體和斜面之間的摩擦力:

戶包警=60N。

Js5m

答:(1)工人做功的功率為75W;

(2)斜面的機(jī)械效率為80%;

(3)物體和斜面之間的摩擦力為60N?

重點實驗?完全突破

實驗

2.彈簧測力計刻度尺3所片

4.相同相同動滑輪

5.⑵勻速6.低高

7.(l)Gh(2)Fs(4)等于

(5)nh(6)無關(guān)⑺減小減小物重

即時演練

⑴勻速⑵56⑶大

(4)不正確摩擦力(5)0.21(6)D

(7)變大隨著重物的增加，滑輪與軸之間、繩與滑輪之間的摩擦力增大，克服摩擦力做的額外功增加

解析：(1)勻速直線運動屬于平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)下的物體所受的拉力大小等于物體的重力大小，故應(yīng)豎直勻速拉

動彈簧測力計。(2)由機(jī)械效率公式=笑鼠昔$56%。(3)由表中數(shù)據(jù)可知鉤碼越重,機(jī)械效率越高，即

使用同一滑輪組提升重物時，被提升物體的重力越大，滑輪組的機(jī)械效率越高。(4)如果讓彈簧測力計靜止時讀

數(shù)，則減小了一部分由于摩擦造成的額外功，因此測得的機(jī)械效率偏大，所以這種想法是不正確的。(5)在第3次

實驗中，戶=0.7N,物體上升的速度為0.1m/s,則繩子自由端的速度v=3x0.1m/s=0.3m/s,則拉力F的功率P岑=

Y=FV=0.7NX0.3m/s=0.21W?(7)分別利用表格中的數(shù)據(jù)計算W^=Gh和卬總=7應(yīng)W額=卬總-卬有,通過比較可知

隨著物重增加，額外功增大。物體越重,對滑輪軸的壓力越大，則摩擦力越大,從而導(dǎo)致克服摩擦力做的額外功增

加。

河北中考?真題體驗

1.D解析:由圖可知，有2段繩子拉著動滑輪，不計繩重及摩擦，根據(jù)F=i(G+G動)可知，動滑輪的重力為G動=2

G=2x200N-380N=20N,故A錯誤;滑輪組所做的有用功為W*G〃=380Nx5m=l900J,故B錯誤;繩端移動的

距離:s=2/?=2x5m=10m,拉力做的總功:皿總=氏=200NxlOm=2OOOJ,拉力的功率:「=?=嚶匕400W,故C錯誤;

該滑輪組的機(jī)械效率忻會調(diào)=95%,故D正確。

2.C解析:由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)〃'=2,由于不計繩重、輪與軸間的摩擦，所以繩端的拉力F=l(/+Ga),

由于7與G動的大小關(guān)系未知，所以無法比較產(chǎn)與了的大小,則使用該滑輪組不一定省力，故A錯誤;繩端移動的

速度:v繩=〃仿2匕則拉力的功率:P=Fv繩=28,故B錯誤;由題意可知，物體運動時受到的摩擦阻力盧拉，克服摩擦

阻力做的功為有用功，則卬有于=拉5,繩端移動的距離:s繩=wb=2s,拉力F做的總功:皿總=打繩=2打，則額外功:W額

1-1W士AfZc

二卬總-W有二2尸s-7Gs尸-G)s,故C正確;滑輪組的機(jī)械效率:片苗=抗=五r？故D錯誤。

3.l.44xlO4