專題21 機械效率（知識點+例題+習題）-2024-2025學年八下物理期末考點專題（人教版2024）

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考點清單
知識點一有用功和額外功
演示：研究使用動滑輪是否省功
拓展
對于使用機械做功的理解
(1)不考慮摩擦和機械的自重的機械，稱為理想機械。在理想機械中，人們對機械做的功W=Fs與機械對物體做的功W'=Gh相等。
(2)考慮摩擦和機械的自重。在實際機械中，人們對機械所做的功W=Fs大于機械對物體所做的功W'=Gh,即W>W'。
(3)使用任何機械都不能省功，這是功的原理。功的原理對一切機械都適用，被譽為“機械的黃金定律”。
點撥
“不省功”有兩層含義:其一是對于理想機械，使用機械所做的功跟不用機械所做的功相等;其二是對于非理想機械，使用機被要費功，功是指使用機械時,人們所做的功要大子不用機械而直接用手所做的功，多做的那一部分功，就是克服機械自重和摩擦所做的功。
2.有用功、額外功和總功
(1)有用功：提升重物時，將重物提升一定高度所做的功叫作有用功，用W有用表示。有用功是為了達到某一目的而必須要做的功。
(2)額外功：若使用動滑輪提升重物，我們還不可避免地要克服動滑輪本身所受的重力及摩擦力等因素的影響而多做一些功，這部分功叫作額外功，用W額外表示。額外功是對人們沒有用但又不得不做的功。
(3)總功：有用功與額外功之和是總共做的功，叫作總功，用W總表示，W總=W有用+W額外。總功指拉力做的功，即動力做的功，即W總=Fs。
注意
有用功和額外功并不是絕對的。例如，從井中提水，對水做的功是有用功，對桶做的功是額外功；如果桶掉井里了，為了把桶提上來，那么,對桶做的功是有用功，對水做的功是額外功。
例題：建筑工地上，起重機幾分鐘就能把所需的磚運送到樓頂，如果人使用滑輪組來提升則需要幾個小時，其原因是（ ）
A．起重機的功率大，做功多
B．起重機的功率大，做功快
C．起重機的機械效率高，做的有用功多
D．起重機的機械效率高，做的額外功少
解：AB、使用起重機和滑輪組，將相同的磚送到樓頂，起重機的功率大，功率越大做功越快，故A錯誤，B正確；
CD、兩種方式做的有用功相同，但不知道額外功大小關系，不能確定總功大小關系，也就不知道機械效率大小關系，故CD錯誤。
故選：B。
例題：《天工開物》是我國第一部關于農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)的綜合性科技制作，蘊含了大量的物理知識，對下列場景所對應物理知識的分析錯誤的是（ ）
A．圖甲，六槳客船：停止劃水，船仍能前行是因為船有慣性
B．圖乙，獨輪推車：推獨輪車沒有推動時，推力小于摩擦力
C．圖丙，制糖：往桶里加水，水對桶底的壓強會逐漸變大
D．圖丁，桔槔汲水：利用了杠桿原理，能省力但不能省功
解：A、停止劃水，船仍能前進是因為具有慣性，故A正確；B、因為獨輪車沒有推動，所以處于靜止狀態(tài)，車受到平衡力的作用，所以水平方向的推力等于車所受的摩擦力，故B錯誤；C、往桶里加水，水的深度增加，由p=ρgh可知，水對桶底壓強逐漸變大，故C正確；D、由圖可知，用桔槔裝水，運用了杠桿原理，使用任何機械都不能省功，還要多做額外功，故D正確。故選：B。
知識點二機械效率
1.定義：有用功跟總功的比值叫作機械效率。
2.公式：η=W有用W總
3.物理意義：機械效率是標志機械做功性能好壞的物量，有用功占總功的比例越大，機械效率越高；這個機械的性能越好。
4.功、功率與機械效率辨析
注意
(1)機械效率是有用功與總功之比。
(2)使用機械做功，不可避免地存在摩擦等，因此額外功是不可避免的，所以有用功總小于總功，機械效率總是小于1。機械效率通常用百分數(shù)表示，如起重機的機械效率為40%~50%,抽水機的機械效率為60%~80%等。
(3)機械效率與功率是兩個不同的概念，它們之間無直接關系。
5.機械效率的計算
對于三種簡單機械的機械效率的計算總結如下：
點撥
一般情況下，使用各種機械的目的若是將物體舉高，則人們克服物體重力所做的功是有用功，克服其他力所做的功是額外功，動力所做的功一定是總功。若是水平拉動物體，克服物體與水平面間摩擦力所做的功為有用功，動力所做的功為總功。
例題：關于功、功率、機械效率，下列說法不正確的是（ ）
A．功率大的機器，做功不一定多
B．做功快的機器，功率一定大
C．機械效率高的機械，所做的有用功一定越多
D．有用功在總功中所占的比例越大，機械效率一定越高
解：A、由W=Pt可知，做功多少由于功率和做功時間有關，時間不確定無法比較做功多少，故A正確；
B、功率反映做功的快慢，功率大則做功快，功率小，則做功慢，故B正確；
C、機械效率是有用功與總功的比值，機械效率高的機械，所做的有用功不一定多，故C錯誤；
D、機械效率是有用功與總功的比值，有用功在總功中所占的比例越大，機械效率一定越高，故D正確。
故選：C。
知識點三測量滑輪組的機械效率
1.實驗：測量滑輪組的機械效率
◎拓展
η=GnF的推導過程
實驗中，如果滑輪組已經(jīng)組裝好，不用刻度尺測出s和h,也可以測出滑輪組的機械效率，其推導過程如下(n為承擔工作負
荷的繩子段數(shù)):η=W有用W總=G?Fs=G?Fn?=G?nF
注意
若用同一滑輪組提升相同的重物，在不計繩重和摩擦的情況下，只改變繞繩方式，由元GG+G動可知，機械效率大小不變。
◎拓展
探究影響斜面機械效率的因素實驗器材:桌面、木塊、木板、小車、刻度尺、彈簧測力計、細繩等。
實驗過程:①將木板用一木塊墊起，使其傾斜程度較小，彈簧測力計沿斜面將小車從斜面底端勻速拉到斜面頂端，記下小車移動的距離s,并測出斜面的高度h,拉力F,如圖12-4-7。②改變木板一端墊起的高度兩次,使斜面較陡和最陡，重復實驗過程，
實驗記錄:將數(shù)據(jù)記錄在下表中，并計算后填入相關值，以下為某次實驗的記錄。
得出結論：斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關，斜面越陡，機械效率越高。
機械效率與哪些因素有關
（1）與動滑輪重力、繩重和各部分的摩擦有關(W額外)。
（2）與提升物體的重力有關，G物越大，η越高(W有用)。
（3）機械效率的高低與是否省力、具體做功的多少、滑輪組繩子的繞法、提升物體的高度無關。
3.機械效率具有“可變性”
由公式：η=W有用W有用+W額外可知，如果該機械的額外功W額外一定，有用功W有用越大，機械效率η越高。比如用同一個滑輪組把一塊巨石和一塊較小石塊提起相同的高度，前者的機械效率較高。由此可見，對同一個機械，它的機械效率也是可變的，而不是某一固定值。
4.提高機械效率的方法
(1)盡量減少額外功，采取減輕機械本身的質(zhì)量和加潤滑油減小摩擦的辦法。
(2)當額外功一定時，在機械能承受的范圍內(nèi)增加所做的有用功(如使用滑輪組提升物體時，在繩子能承受拉力的范圍內(nèi)，盡可能增加每次提起的重物質(zhì)量),充分發(fā)揮機械的作用。
注意
機械效率高低的判斷方法
機械效率由有用功和總功兩個因素決定，分析機械效率高低時不能只考慮一個因素。①當總功一定時，機械所做的有用功越多，或額外功越少，機械效率就越高。②當有用功一定時，機械所做的總功越少，或額外功越少，機械效率就越高。③當額外功一定時，機械所做的總功越多，有用功在總功中所占的比例就越大，機械效率就越高。
例題：轆轤是從杠桿演變來的汲水工具。據(jù)《物原》記載：“史佚始作轆轤?！比鐖D所示，人們借助轆轤從井中汲水時，轉動搖把，使繩子在軸筒上不斷疊繞，從而將水桶從井中提出。轆轤作為古代的簡單機械，下列說法正確的是（ ）
A．將桶中的水盡量裝滿一些可以提高機械效率
B．使用更加沉重的木桶打水可以提高機械效率
C．更加快速的轉動搖把打水可以提高機械效率
D．用現(xiàn)代技術改良可以將機械效率提高到100%
解：：A、取水時克服水重做的功是有用功，克服桶重做的功是額外功，將桶中的水盡量裝滿一些，可以增大有用功，能提高機械效率，故A正確；
B、在有用功不變時，增加水桶的質(zhì)量可以增大額外功，則可以降低機械效率，故B錯誤；
C、增大轉動搖把的速度，在水的重力不變的情況下，有用功不變，額外功不變，因此機械效率不變，故C錯誤；
D、任何機械在使用過程中都會有額外功，特別是摩擦力做的功是無法避免的，因此通過現(xiàn)代科技改良后，轆轤的機械效率也不會達到100%，故D錯誤。
故選：A。
習題精選
1．在勞動實踐活動中，小明在水平地面與車廂間用木板搭一斜面，并用平行于斜面的250N推力，將重為600N的貨物勻速地從斜面底端推到頂端的車廂，如圖所示。已知斜面長L為6m，斜面高h為1.5m。不計空氣阻力，這一過程中（ ）
A．貨物受到木板的摩擦力沿斜面向上
B．貨物受到的摩擦力大小為100N
C．斜面可以省力也可以省功
D．小明所做的有用功為3600J
【答案】B
【解答】解：A、小明推著貨物沿斜面向上運動，則貨物受到木板的摩擦力沿斜面向下，故A錯誤；
BD、小明克服貨物重力做的有用功為：
W有＝Gh＝600N×1.5m＝900J，
小明所做的總功為：
W總＝FL＝250N×6m＝1500J，
根據(jù)W總＝W有+W額可知，小明做的額外功為：
W額＝W總﹣W有＝1500J﹣900J＝600J，
則物體受的摩擦力為：
f=W額L=600N6m=100N，故B正確、D錯誤；
C、由功的原理可知，使用斜面可以省力，但不能省功，故C錯誤。
故選：B。
2．如圖所示為我國古代勞動人民在建筑工地上運送大木料的情境，對于此圖片提供的信息，下列說法正確的是（ ）
A．大木料下放置小圓木是為了增大摩擦
B．支架下墊有石塊是為了增大地面所受的壓強
C．工人使用的橫桿相當于省力杠桿
D．抬起大木料的過程中使用橫桿可以省功
【答案】C
【解答】解：A、大木料下放置小圓木，這樣變滑動為滾動，是為了減少摩擦，故A錯誤；
B、支架下墊有石塊是為了增大受力面積，減小對地面的壓強，故B錯誤；
C、橫桿移動木料時，在使用過程中，動力臂大于阻力臂時，能夠省力，相當于省力杠桿，故C正確；
D、使用任何機械都不能省功，故D錯誤。
故選：C。
3．如圖展示了我國古代勞動人民的智慧成果，對其中所涉及的物理知識說法不正確的是（ ）
A．圖甲：古人用桔槔提水既省力又省功
B．圖乙：天壇圜丘利用了聲音的反射
C．圖丙：拔火罐利用了大氣壓
D．圖?。浩び皯蚶昧斯獾闹本€傳播
【答案】A
【解答】解：A、任何機械都不能省功，如圖丁，古人用桔槔提水可以省力但不能省功，故A錯誤；
B、天壇圜丘利用了聲音的反射，圜丘頂層的天心石上說話時，回聲與原聲混在一起，聲音得到加強，聲音特別洪亮，故B正確；
C、罐子會吸附在皮膚上，是因為罐內(nèi)氣壓小于外界的大氣壓，利用了大氣壓，故C正確；
D、皮影戲是利用了光沿直線傳播，故D正確。
故選：A。
4．中國古代的“四大發(fā)明”影響了世界，來自“一帶一路”沿線的20個國家的青年們，評選出了對人們的生活影響極大的中國“新四大發(fā)明”——高鐵、支付寶、共享單車、網(wǎng)購。關于“新四大發(fā)明”，下列說法中正確的是（ ）
A．高鐵站臺設置黃色安全線，是為了避免乘客過于靠近運行中的列車被“吸”進軌道
B．支付盒子靜止在水平桌面上時，它對水平桌面的壓力和桌面對它的支持力相互平衡
C．騎共享單車上坡走S形路線，相當于增加了斜面的長，可以省功，因而上坡更容易
D．行駛在平直路面的電動無人快遞車關閉電源后會停下，說明物體運動需要力來維持
【答案】A
【解答】解：A．人離高速列車比較近時，高速列車的速度很大，人和高速列車之間的空氣流動速度很大，壓強小，人外側的空氣流速小，壓強大，人受到外側壓強大于內(nèi)側受到的壓強，受到向外的壓力小于向內(nèi)的壓力，乘客在壓力差的作用下容易被“吸”進軌道，設置黃色安全線可以避免，故A正確；
B．支付盒子靜止于水平桌面上，它受到的重力和桌面對它的支持力大小相等、方向相反、作用在同一個物體上、作用在同一條直線上，它們是一對平衡力，使盒子平衡，而它對水平桌面的壓力和桌面對它的支持力是一對相互作用力不能使盒子平衡，故B錯誤；
C．騎共享單車上坡走S形路線，相當于增加了斜面的長，利用斜面可以省力，但不能省功，故C錯誤；
D．力不是維持物體運動的原因，關閉電源后電動無人快遞車會很快停下，是因為受到摩擦力的作用，是摩擦力改變了電動無人快遞車的運動狀態(tài)，故D錯誤。
故選：A。
5．如圖所示是小明參加勞動實踐活動的情景。下列說法正確的是（ ）
A．甲圖：在木箱下墊上圓木可以減小接觸面積來減小摩擦力
B．乙圖：吸盤被壓在墻上，吸盤受到的壓力與墻對吸盤的彈力二力平衡
C．丙圖：澆花的噴壺是利用流體的流速越大壓強越小的原理工作的
D．丁圖：利用斜面搬運貨物可以省力，也可以省功
【答案】B
【解答】解：A.甲圖中，在木箱下墊上圓木可以變滑動為滾動來減小摩擦力，故A錯誤；
B.乙圖中，吸盤被壓在墻上，水平方向吸盤受到的壓力與墻對吸盤的彈力二力平衡，故B正確；
C.丙圖中，澆花的噴壺是利用瓶內(nèi)氣體壓強大于大氣壓原理工作的，故C錯誤；
D.丁圖中，利用斜面搬運貨物可以省力，不能省功，故D錯誤。
故選：B。
6．用如圖所示的裝置測量提升物體所做的功。經(jīng)測量，斜面長s＝0.6m，高h＝0.3m，圖甲中用彈簧測力計沿斜面勻速拉動小車至高度h處，測力計示數(shù)F1＝5.5N，圖乙中沿豎直方向勻速提升小車，使之上升高度h，測力計示數(shù)F2＝10N。關于該實驗，下列說法中錯誤的是（ ）
A．斜面可以省力，但不能省功
B．斜面可以省力，也可以省功
C．拉力F1做功為3.3J
D．拉力F2做功為3J
【答案】B
【解答】解：AB、根據(jù)斜面的工作特點和功的原理可知，利用斜面提高物體可以省力，但不能省功，故A正確、B錯誤；
C、由W＝Fs可知，拉力F1做功W1＝F1s＝5.5N×0.6m＝3.3J，故C正確；
D、拉力F2做功W2＝F2h＝10N×0.3m＝3J，故D正確。
故選：B。
7．中華文明源遠流長，古人的智慧除四大發(fā)明以外，還有許多值得我們學習的機械。絞車是與轆轤相似的另一種機械，它從唐代起便被普遍應用，成為建筑、軍事必備器械之一。如圖是我國古人利用絞車提升巨石的情景，下列說法正確的是（ ）
A．使用此裝置可以省功
B．上方的滑輪可以改變力的方向
C．使用此裝置可以省距離
D．絞車由動滑輪、定滑輪及輪軸組成
【答案】B
【解答】解：A、由功的原理可知，使用任何機械都不省功，所以此裝置不能省功，故A錯誤；
B、由圖可知，上方的滑輪屬于定滑輪，可以改變力的方向，故B正確；
C、輪軸的輪半徑大于軸半徑，使用時動力作用在輪上，省力但費距離，故C錯誤；
D、由圖可知，絞車由上方的定滑輪及下面的輪軸組成，沒有用到動滑輪，故D錯誤。
故選：B。
8．關于圖中所示的四個物理情境，下列說法中正確的是（ ）
A．圖甲中，人穿旱冰鞋推墻，人對墻的推力與墻對人的支持力是一對平衡力
B．圖乙中，人用力推石頭，石頭未動，是因為人的推力小于石頭受到的摩擦力
C．圖丙中，人用水平推力推著車在水平地面上做勻速直線運動，人對車做了功
D．圖丁中，人兩次將相同的鉤碼提升相同高度，使用動滑輪不僅省力還能省功
【答案】C
【解答】解：A、圖中人穿溜冰鞋推墻，她對墻的推力作用在墻上，墻對她的作用力作用在人上，二力不是作用在同一個物體上，所以不是一對平衡力，故A錯誤；
B、人用力推石頭，石頭未動，即石頭處于靜止狀態(tài)，受到平衡力作用，所以人的推力等于石頭受到的摩擦力，故B錯誤；
C、人用水平推力推著車在水平地面上做勻速直線運動，則車在水平推力的方向上移動了距離，所以推力對購物車做了功，故C正確；
D、使用動滑輪可以省力，動滑輪不能改變力的方向；使用任何機械都不能省功，省多少倍的力就要費多少倍的距離，這個結論叫功的原理，故D錯誤。
故選：C。
9．將規(guī)格完全相同的滑輪，用繩子繞成圖中的甲、乙滑輪組。使用甲、乙滑輪組分別勻速提升重力為G1、G2的兩物體，升高相同的高度。繩自由端施加的拉力大小分別為F1和F2，物重G1＞G2，不計繩重和摩擦。則此過程中，下列判斷正確的是（ ）
A．拉力F1一定大于F2
B．乙滑輪組的機械效率較高
C．甲、乙兩滑輪組完成的額外功相同
D．F1做功的功率大于F2做功的功率
【答案】C
【解答】解：A、物重G1＞G2，動滑輪重G動相同，由圖可知，甲、乙動滑輪上繩子股數(shù)n分別為3和2，由公式F=1n（G+G動）可知，F(xiàn)1與F2的大小關系不能確定；
BC、已知物體上升的高度h相同，且物重G1＞G2，動滑輪重G動相同，由公式W有＝Gh，W額＝G動h可知，甲的有用功大于乙的有用功，兩者的額外功相同，則拉力F1所做的總功較大，甲有用功占總功的比值大，即甲滑輪組的機械效率較高，故B錯誤、C正確；
D、由P=Wt可知，不知道做功時間，不能比較功率大小，故D錯誤。
故選：C。
10．如圖所示是一種吊運設備提升物體的簡化模型示意圖，圖中虛線框里是滑輪組（未畫出），滑輪組繩子的自由端由電動機拉動。用該設備將物體A勻速豎直向上提升時，電動機對滑輪組繩子自由端的拉力F1為200N，吊運設備對橫桿M點的拉力比不掛物體A時增大了640N。然后，將另一個物體B以0.2m/s的速度豎直向上提升時，電動機對滑輪組繩子自由端的拉力F2為280N，吊運設備對橫桿M點的拉力比不掛物體B時增大了960N。不計繩的質(zhì)量，不計滑輪與軸的摩擦。下列判斷正確的是（ ）
A．物體B受到的重力為320N
B．動滑輪受到的重力為260N
C．滑輪組提升物體A的機械效率為80%
D．拉力F2做功的功率為56W
【答案】C
【解答】解：A、電動機對滑輪組繩子自由端的拉力為F2時，吊運設備對橫桿M點的拉力比不掛物體B時增大了960N，增大的拉力應等于物體B重力，即物體B受到的重力為960N，故A錯誤；
B、電動機對滑輪組繩子自由端的拉力為F1時，吊運設備對橫桿M點的拉力比不掛物體A時增大了640N，增大的拉力應等于物體A重力，即物體A受到的重力為640N；此時物重與拉力的比為GAF1=640N200N=3.2，故該滑輪組繩子股數(shù)為4；
不計繩的質(zhì)量，根據(jù)F=1n（G+G動）可知，動滑輪受到的重力為：
G動＝nF1﹣GA＝4×200N﹣640N＝160N，故B錯誤；
C、不計繩的質(zhì)量，滑輪組提升物體A的機械效率為：
η=W有W總=W有W有+W額=GA?GA?+G動?=GAGA+G動=640N640N+160N×100%＝80%，故C正確；
D、拉力F2做功的功率為：
P=Wt=F2st=F2v'＝F2nv＝280N×4×0.2m/s＝224W，故D錯誤。
故選：C。
11．如圖甲所示的履帶式起重機可以用來吊裝重型材料，其前端滑輪組的放大圖如圖乙所示。某次作業(yè)中，起重機將9×103N的物體勻速吊起5m高，繩端拉力F為4×103N，下列說法正確的是（ ）
A．繩端移動的距離為10m
B．起重機做的有用功為9×104J
C．滑輪組的機械效率為75%
D．若只讓起重機做功的功率變大，其機械效率將變大
【答案】C
【解答】解：A、由圖乙可知，滑輪組中動滑輪上的繩子段數(shù)n＝3，
則繩端移動的距離s＝3h＝3×5m＝15m，故A錯誤；
B、起重機做的有用功：W有=G?=9×103N×5m=4.5×104J，故B錯誤；
C、繩端拉力做的總功：W總=Fs=4×103N×15m=6×104J，
滑輪組的機械效率：η=W有W總=4.5×104J6×104J×100%=75%，故C正確；
D、功率是指做功的快慢，機械效率是指有用功占總功的比，二者之間沒有關系，故讓起重機做功的功率變大，其機械效率不變，故D錯誤。
故選：C。
12．研學實踐活動時，小明在農(nóng)家樂看到一種農(nóng)具（如圖甲），他查閱資料后知道，這種農(nóng)具是農(nóng)民搗谷用的“舂”，其工作原理圖如圖乙，AOB為碓桿，O為支點，A處連接著碓頭，腳踏碓桿的B處可使碓頭升高，抬起腳，碓頭會落下去擊打稻谷，若碓頭的重力為30N，每踩一次碓頭上升的高度為60cm，AO長1.5m，OB長0.3m，則（ ）
A．舂相當于簡單機械中的省力杠桿
B．不計碓桿的重力和摩擦，腳至少用15N的力才可以將碓頭抬起
C．每踩一次對碓頭做的功是1800J
D．若1min將B踩下30次，舂的機械效率為60%，則人做功的功率是15W
【答案】D
【解答】解：A、由圖乙可知，OB小于OA，動力臂小于阻力臂，故舂相當于簡單機械中的費力杠桿，A錯誤；
B、碓頭的重力為G，OB為動力臂L2，腳對B點的力為F，OA為阻力臂L1，根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2，
有F=G×OAOB=30N×，
腳至少用150N的力才可以將碓頭抬起，B錯誤；
C、每踩一次對碓頭做的功W有用=G?=30N×60×10?2m=18J，C錯誤；
D、設人每踩一次做的總功為W總，機械效率為η，則總功W總=W有用η=18J60%=30J，
若1min將B踩下30次，則人做的總功W總’＝30×W總＝30×30J＝900J，
功率P=W總’t=900J1×60s=15W，D正確。
故選：D。
13．如圖甲所示裝置，小歡用力F向下拉繩子，使物體M在水平地面勻速移動，地面ab、bc段粗糙程度不同。物體M重為400N，動滑輪重為5N，ab＝2m，bc＝3m。物體M從a點到c點過程中，拉力F與M移動距離的關系如圖乙，忽略繩重及摩擦，下列說法正確的是（ ）
A．物體M從a點到c點過程中，繩子自由端移動的距離為15m
B．物體M從a點到c點過程中，拉力F做的總功為420J
C．物體M從ab段到bc段，滑輪組的機械效率不變
D．物體M從a點到c點過程中，克服摩擦力做功為815J
【答案】D
【解答】解：A、由圖可知，n＝2，物體M從a點到c點過程中，繩子自由端移動的距離為s'＝ns＝n（sab+sbc）＝2×（2m+3m）＝10m，故A錯誤；
B、ab＝2m，bc＝3m，繩子自由端移動的距離分別為：
s1＝2×2m＝4m，s2＝2×3m＝6m，由圖乙知繩子的拉力分別為60N和100N，拉力做的功為：
W＝W1+W2＝F1s1+F2s2＝60N×4m+100N×6m＝840J，故B錯誤；
C、使物體M在水平地面勻速移動，根據(jù)二力平衡，物體受到的滑動摩擦力等于水平面上繩子的拉力的大小，因100N大于60N，故可知bc段物體受到的滑動摩擦力大，滑輪組的機械效率為：
η=W有W總=W有W有+W額=fsfs+G動s=ff+G動=11+G動f；
動滑輪的重力不變，物體從ab段到bc段，滑動摩擦力變大，故滑輪組的機械效率變大，故C錯誤；
D、忽略繩重及摩擦，根據(jù)F=1n（f+G動）可知，ab段物體M受到的摩擦力為：
f1＝nF1﹣G動＝2×60N﹣5N＝115N，
同理，bc段物體M受到的摩擦力為：
f2＝nF2﹣G動＝2×100N﹣5N＝195N，
則物體M從a點到c點過程中，克服摩擦力做功為：
W'＝f1sab+f2sbc＝115N×2m+195N×3m＝815J，故D正確。
故選：D。
14．用如圖所示的裝置提升重為800N的物體A，動滑輪重為200N。在卷揚機對繩子的拉力F作用下，物體A在5s內(nèi)豎直勻速上升了1m。在此過程中，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（ ）
A．物體A上升的速度為0.5m/s
B．滑輪組的有用功為1000J
C．拉力F的功率為100W
D．滑輪組的機械效率為80%
【答案】D
【解答】解：A、物體A上升的速度為：
v=st=1m5s=0.2m/s，故A錯誤；
B、滑輪組的有用功為：
W有＝Gh＝800N×1m＝800J，故B錯誤；
C、不計繩重和摩擦，拉力F做的總功為：
W總＝（G+G動）h＝（800N+200N）×1m＝1000J，則拉力F的功率為：
P=W總t=1000J5s=200W，故C錯誤；
D、不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率為：
η=W有W總=W有W有+W額=G?G?+G動?=GG+G動=800N800N+200N×100%＝80%，故D錯誤。
故選：D。
15．如圖所示是古代人利用滑輪打水的場景。并架上安裝一個滑輪，繞過滑輪的繩索一端懸吊水桶，當人用力向下拉動繩索的另一端，即可讓水桶上升。以下方法能提高滑輪提水的機械效率的是（ ）
A．增大桶內(nèi)的水量B．增大滑輪的質(zhì)量
C．增大拉繩的速度D．增大水桶的重力
【答案】A
【解答】解：A．增大桶內(nèi)的水量，提升的水的高度不變時，做的有用功變大，額外功不變，由
η=W有W總×100%=W有W有+W額×100%=1?W額W有+W額×100%
可得，此時機械效率變大，故A正確；
B．圖中滑輪為定滑輪，提水過程中，沒有對滑輪做功，故增大滑輪的質(zhì)量，無法改變滑輪提水的機械效率，故B錯誤；
C．機械效率與拉繩的速度無關，故C錯誤；
D．增大水桶的重力，提升的水的高度不變時，做的有用功不變，額外功變大，由
η=W有W總×100%=W有W有+W額×100%
可得，此時機械效率變小，故D錯誤。
故選：A。
16．下列各措施中能提高滑輪組機械效率的是（ ）
A．減小提升高度
B．增大提升速度
C．改用質(zhì)量大的定滑輪
D．增大被提升物體的質(zhì)量
【答案】D
【解答】解：AB．滑輪組的機械效率η=W有用W總=G?Fs=G?F×ns=GFs，所以減少提升高度或增大提升速度，不能改變有用功和總功的比值，即滑輪組的機械效率不變，故AB不符合題意；
C．改用質(zhì)量大的定滑輪，不能減小額外功，不能改變有用功和總功的比值，即滑輪組的機械效率不變，故C不符合題意；
D．增大被提升物體的質(zhì)量，可以增加提升物體的重力，可以提高有用功，而額外功幾乎不變，這樣有用功在總功中所占的比值增大，即增加提升重物重力可以提高滑輪組的機械效率，故D符合題意。
故選：D。
17．如圖所示，用甲、乙、丙三種簡單機械分別提起同一重物G，已知滑輪重20N，杠桿（AB＝OA）重10N，手的拉力始終沿豎直方向，忽略繩重及摩擦，下列說法錯誤的是（ ）
A．甲圖：該裝置不省力也不省距離
B．乙圖：該裝置的機械效率比甲圖的低
C．丙圖：在勻速拉動物體上升的過程中，拉力F3逐漸變小
D．若提升的物體越重，乙、丙的機械效率就會越高
【答案】C
【解答】解：A.甲圖：該裝置是定滑輪，不省力也不省距離，故A正確，不符合題意；
B.乙圖：該裝置的機械效率比甲圖的低，故B正確，不符合題意；
C.丙圖：在勻速拉動物體上升的過程中，重物G與杠桿重之和為阻力不變，動力臂與阻力臂之比為2：1，拉力F3不變，故C錯誤，符合題意；
D.若提升的物體越重，乙、丙的機械效率就會越高，故D正確，不符合題意；
故選：C。
18．如圖所示，用甲、乙、丙三種簡單機械分別提起同一重物G，已知滑輪重20N，杠桿（OB＝2OA）重10N，手的拉力始終沿豎直方向，忽略繩重及摩擦，下列說法錯誤的是（ ）
A．甲圖：該裝置不省力也不省距離
B．乙圖：該裝置的機械效率比甲圖的低
C．丙圖：在勻速拉動物體上升的過程中，拉力F3逐漸變小
D．若提升的物體越重，乙、丙的機械效率就會越高
【答案】C
【解答】解：A、甲圖是定滑輪，定滑輪的實質(zhì)是等臂杠桿，使用定滑輪不省力也不省距離，故A正確，不符合題意；
B、利用三個裝置，將同一重物提升相同的高度，即做相同的有用功，已知滑輪重20N，杠桿（OB＝2OA）重10N，即乙圖滑輪比丙圖杠桿重，乙克服機械重力所做的額外功最大，由η=W有W有+W額可知，乙的機械效率最低，故B正確，不符合題意；
C、若始終保持拉力F3的方向豎直向上，則在杠桿勻速拉動物體上升過程中，動力臂總是阻力臂的2倍，由杠桿平衡條件可知，拉力F3保持不變，故C錯誤，符合題意；
D、若提升的物體越重，提升相同的高度，所做的有用功越大，而額外功不變，由η=W有W有+W額=11+W額W有可知，機械效率就會越高，故D正確，不符合題意。
故選：C。
（多選）19．某飯店利用傳菜電梯將一樓廚房的菜品傳至三樓餐廳。假設傳菜電梯在上升或下降的過程中速度相同，下列說法正確的是（ ）
A．上升的過程中，電梯對菜品做的是額外功
B．單次運送的菜品質(zhì)量越大，傳菜電梯做的功就越多
C．單次運送的菜品質(zhì)量越大，傳菜電梯的功率就越大
D．單次運送的菜品質(zhì)量越大，傳菜電梯的機械效率越高
【答案】BCD
【解答】解：A、上升的過程中，電梯的目的是提升物體，因而克服物體重力對菜品做的功是有用功，故A錯誤；
B、根據(jù)W＝Gh＝mgh，單次運送的菜品質(zhì)量越大，傳菜電梯做的功就越多，故B正確；
C、單次運送的菜品質(zhì)量越大，總重力越大，傳菜電梯的速度不變，因為P＝Fv＝Gv＝mgv，可知質(zhì)量越大，功率越大，故C正確；
D、單次運送的菜品質(zhì)量越大，傳菜電梯的機械效率就越高，因為額外功一定，菜品質(zhì)量越大，有用功越大，η=W有W總所以機械效率越大，故D正確；
故選：BCD。
（多選）20．《物原》記載：“史佚始作轆轤。”如圖，人們借助轆轤從井中汲水時，轉動搖把，使繩子在軸筒上不斷疊繞，從而將水桶從井中提出。以下方法可以提高轆轤機械效率的措施是（ ）
A．增大桶內(nèi)的水量
B．增大水桶的重力
C．增大轉動的速度
D．減小軸筒與軸之間的摩擦
【答案】AD
【解答】解：
A、增大桶內(nèi)的水量，有用功會變大，桶的重力不變，額外功不變，根據(jù)η=W有W總=W有W有+W額可知，機械效率會變大，故A正確；
B、增大水桶的重力，在水的重力不變的情況下，有用功不變，額外功變大，根據(jù)η=W有W總=W有W有+W額可知，機械效率會變小，故B錯誤；
C、根據(jù)η=W有W總=W有W有+W額可知，增大轉動的速度不會改變機械效率的大小，故C錯誤；
D、減小軸筒與軸之間的摩擦，可以減少額外功，根據(jù)η=W有W總=W有W有+W額可知，機械效率會變大，故D正確。
故選：AD。
（多選）21．小明用滑輪組從井內(nèi)提水，以下能夠提高滑輪組機械效率的做法是（ ）
A．換用更重的桶B．讓桶盡量裝滿水
C．換用更輕的動滑輪D．換用更輕的定滑輪
【答案】BC
【解答】解：A、用滑輪組從井內(nèi)提水時，對桶做的功是額外功，則換用更重的桶會使得額外功增大，滑輪組的機械效率降低，故A不符合題意；
B、對水做的功是有用功，讓桶盡量裝滿水，有用功增大，在額外功不變時，有用功在總功中所占的比例增大，滑輪組的機械效率變大，故B符合題意；
C、對動滑輪做的功是額外功，換用更輕的動滑輪，在有用功不變時，額外功減少，總功減小，則有用功與總功的比值增大，滑輪組的機械效率變大，故C符合題意；
D、使用滑輪組時不需要提升定滑輪，則換用更輕的定滑輪對機械效率無影響，故D不符合題意。
故選：BC。
（多選）22．如圖所示，桔槔是我國古代的一種汲水工具。在豎立的架子上支起一根長直桿，直桿的一端用繩子懸掛水桶，另一端用繩子懸掛石塊作為配重。人用力向下拉繩，將桶放入井內(nèi)打水，松手后這桶水在配重的作用下被向上提起（不計摩擦和直桿自重）。下列關于桔槔說法正確的是（ ）
A．人向下拉繩時，該機械可以省力
B．將配重向右移，可以提起更重的水
C．水桶上升過程中，配重的重力勢能增大
D．提取一桶水比提取半桶水的機械效率要高
【答案】ABD
【解答】解：A、根據(jù)題圖可知：動力臂比阻力臂長，所以人向下拉繩時，該機械可以省力，故A正確；
B、將配重向右移，可以增大阻力臂，根據(jù)杠桿原理F2=F1L1L2可知：可以提起更重的水，故B正確；
C、水桶上升過程中，配重下降，它的重力勢能減小，故C錯誤；
D、對桶做的功是額外功，所以提取一桶水比提取半桶水的機械效率要高，故D正確。
故選：ABD。
（多選）23．小陽為了搬運重物，設計了如圖所示的甲、乙兩種不同的滑輪組，在相同時間內(nèi)分別將兩物體勻速提升相同高度，已知物體受到的重力GA＞GB，滑輪組的機械效率η甲＜η乙，忽略繩重和輪與軸之間的摩擦，下列說法正確的是（ ）
A．兩滑輪組繩端移動的速度相等
B．甲滑輪組拉力的總功率比乙的大
C．兩滑輪組繩子自由端的拉力F甲＜F乙
D．甲滑輪組的動滑輪比乙的重
【答案】BD
【解答】解：
A、由圖可知，甲滑輪組動滑輪上有三段繩子，即n甲＝3，乙滑輪組動滑輪上有兩段繩子，即n乙＝2。根據(jù)v＝nv物（v是繩端移動速度，v物是物體移動速度），兩物體勻速提升相同高度且時間相同，則物體移動速度v物相同，但n甲＞n乙，所以兩滑輪組繩端移動的速度不相等，故A錯誤。
B、根據(jù)η=W有W總=G?Fs=GnF，可得W總=W有η=G?η。因為GA＞GB，兩物體提升高度h相同，η甲＜η乙，所以W總甲＞W(wǎng)總乙。又因為時間相同，根據(jù)P=Wt，可知甲滑輪組拉力的總功率比乙的大，故B正確。
C、甲滑輪組繩子段數(shù)n甲＝3，乙滑輪組繩子段數(shù)n甲＝2，但無法確定GA+G動甲3與GB+G動乙2的大小關系，即無法確定F甲與F乙的大小關系，故C錯誤。
D、忽略繩重和輪與軸之間的摩擦，根據(jù)F=G+G動n，η=GG+G動，可得G動=Gη?G。因為GA＞GB，η甲＜η乙，所以G動甲＞G動乙，故D正確。
故選：BD。
（多選）24．工人通過如圖所示裝置在30s內(nèi)將重為400N的物體勻速提高了3m，所用拉力為250N，每個滑輪均重為60N，下列說法正確的是（ ）
A．繩端移動的距離為9m
B．拉力做功的功率為25W
C．該裝置的機械效率為80%
D．該過程克服繩重及摩擦所做的額外功為120J
【答案】CD
【解答】解：A、由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝2×3m＝6m，故A錯誤；
B、拉力做的總功：W總＝Fs＝250N×6m＝1500J，拉力做功的功率：P=W總t=1500J30s=50W，故B錯誤；
C、拉力做的有用功：W有＝Gh＝400N×3m＝1200J，滑輪組的機械效率：η=W有W總×100%=1200J1500J×100%＝80%，故C正確；
D、總的額外功：W額＝W總﹣W有＝1500J﹣1200J＝300J，克服動滑輪重力做的額外功：W動＝G動h＝60N×3m＝180J，則克服繩重及摩擦所做的額外功：Wf＝W額﹣W動＝300J﹣180J＝120J，故D正確。
故選：CD。
（多選）25．用彈簧測力計將鉤碼勻速地提升某一高度，運動中彈簧測力計的示數(shù)如圖甲所示。如圖乙所示，用彈簧測力計并借助一個動滑輪將同樣的鉤碼勻速地提升到相同高度，運動中彈簧測力計的示數(shù)為1.2N，不計繩重和摩擦。則（ ）
A．甲圖中拉力做的功等于乙圖中的額外功
B．乙圖中動滑輪的重為0.4N
C．乙圖中動滑輪的機械效率為83.3%
D．適當增加乙圖中鉤碼的重力，動滑輪的機械效率會降低
【答案】BC
【解答】解：A、甲圖中拉力做的功為克服鉤碼重力做的功，相當于乙圖中的有用功，故A錯誤；
B、由圖甲可知，彈簧測力計的分度值是0.2N，指針指在刻度線“2”的位置，因此示數(shù)是2N，即鉤碼重為G＝F甲＝2N；
動滑輪繩子股數(shù)為2，不計繩重和摩擦，根據(jù)F=1n（G+G動）可知，乙圖中動滑輪的重為：
G動＝nF﹣G＝2×1.2N﹣2N＝0.4N，故B正確；
C、乙圖中動滑輪的機械效率為：
η=W有W總=G?Fs=G?Fn?=GnF=2N2×1.2N×100%≈83.3%，故C正確；
D、增加乙圖中鉤碼的重力，做的有用功就變大，而額外功不變，因此機械效率變大，故D錯誤。
故選：BC。
（多選）26．小力用由A、B兩個相同的滑輪組成的滑輪組向上提升重為900N的物體C，如圖所示。提升過程中，小力用大小為500N且豎直向下的力拉動繩子，使物體C以0.4m/s的速度豎直勻速上升。小力質(zhì)量為60kg，g取10N/kg。若不計繩重及輪與軸的摩擦下列說法正確的是（ ）
A．小力拉力的功率為200W
B．小力對地面的壓力大小為100N
C．天花板受到滑輪A的拉力大小為1100N
D．提升物體C時滑輪組的機械效率為90%
【答案】BCD
【解答】解：A、由圖可知，n＝2，小力拉力的功率為：
P=Wt=Fst=Fv'＝Fnv＝500N×2×0.4m/s＝400W，故A錯誤；
B、小力對地面的壓力等于人的重力與繩的拉力之差，即F壓＝G人﹣F＝m人g﹣F＝60kg×10N/kg﹣500N＝100N，故B正確；
C、不計繩重和摩擦時F=1n（G+G動），則動滑輪的重力：G動＝nF﹣G＝2×500N﹣900N＝100N，
天花板受到滑輪A的拉力：F拉＝2F+G動＝2×500N+100N＝1100N，故C正確；
D、該滑輪組的機械效率為：
η=W有W總=G?Fs=G?Fn?=GnF=900N2×500N×100%＝90%，故D正確。
故選：BCD。
27．如圖所示，裝卸工人用如圖所示的滑輪組勻速提升質(zhì)量為100kg的貨物，所用的拉力F為550N，繩子自由端在50s內(nèi)被拉下2m，在此過程中拉力F所做的功率為 22W ，滑輪組的機械效率是 91% 。（保留整數(shù)，g取10N/kg）
【答案】22W；91%。
【解答】解：由題意可知，所用的拉力F為550N，繩子自由端在50s內(nèi)被拉下2m，則在此過程中裝卸工人拉力做的功為：
W總＝Fs＝550N×2m＝1100J，
在此過程中拉力F所做的功率為：
P=W總t=1100J50s=22W，
貨物重力為：
G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N，
滑輪組的動滑輪繞繩子的段數(shù)為2段，貨物上升的高度為：
?=12s=12×2m=1m，
克服貨物重力所做的有用功為：
W有＝Gh＝1000N×1m＝1000J，
滑輪組的機械效率為：
η=W有W總×100%=1000J1100J×100%≈91%。
故答案為：22W；91%。
28．為方便殘疾人上下臺階，很多公共場所設計了如圖所示的專用通道。沿專用通道至入口和直接上臺階相比較，可以 省力 （選填“省力”“省功”或“省距離”）。若將總重為600N的殘疾人和輪椅沿8m長的斜面推至2m高的入口處，沿斜面所用的推力為200N，則在此過程中推力做的功為 1600 J，克服人和輪椅重力做的功為 1200 J，樓梯斜面的支持力對輪椅做的功為 0 J。斜面的機械效率為 75% 。
【答案】省力；1600；1200；0；75%
【解答】解：使用斜面可以省力，且高度一定時，斜面越長越省力。專用通道和樓梯都屬于斜面，由圖可知，專用通道更長，所以和直接上臺階相比較，沿專用通道可以省力，但費距離，同時由功的原理可知，使用任何機械都不省功；
推力所做的功，即總功：W總＝Fs＝200N×8m＝1600J，
克服人和輪椅重力做的功，即有用功：W有＝Gh＝600N×2m＝1200J，
斜面的機械效率：η=W有W總×100%=1200J1600J×100%=75%；
樓梯斜面的支持力垂直斜面向上，與輪椅移動的方向垂直，因此支持力對輪椅不做功，即做功為0J。
故答案為：省力；1600；1200；0；75%。
29．如圖所示，利用斜面將箱子推進車廂，通常要比把箱子直接從地面搬進車廂省力多了，某同學用力沿斜面向上勻速推動箱子，已知箱子質(zhì)量為20kg，斜面長3m，斜面高1.2m，且斜面的機械效率為80%，則箱子受到的摩擦力為 20 N。（g＝10N/kg）
【答案】20
【解答】解：克服箱子重力所做的有用功：
W有＝Gh＝mgh＝20kg×10N/kg×1.2m＝240J，
根據(jù)η=W有W總可得，推力做的總功：W總=W有η=240J80%=300J，
克服物體所受摩擦力做的額外功：
W額＝W總﹣W有＝300J﹣240J＝60J，
由W額＝fs可得，物體所受的摩擦力：
f=W額s=60J3m=20N。
故答案為：20。
30．某次作業(yè)中，工人將繩子自由端豎直向下勻速拉動4m后，重450N的重物被提升到施工平臺處，該過程中工人拉力F恒為320N，則這次作業(yè)中工人的拉力做的有用功為 900 J，滑輪組的機械效率為 70.3 （結果精確到0.1%）%。
【答案】900；70.3。
【解答】解：由圖可知，n＝2，重物上升的高度為：
h=sn=4m2=2m，
拉力做的有用功為：
W有＝Gh＝450N×2m＝900J；
該滑輪組的機械效率為：
η=W有W總=G?Fs=G?Fn?=GnF=450N2×320N×100%≈70.3%。
故答案為：900；70.3。
31．箱式電梯是一種以電動機驅動的垂直升降機，用于高層建筑乘人或運載貨物。假設早上的上班高峰，電梯從一樓開始上升時里面有很多乘客，在到達頂層的過程中有乘客在不同樓層陸續(xù)離開電梯，但始終沒有再上新的乘客，則在電梯由一樓上升至頂層的過程中：電梯自身的重力勢能將 變大 （選填“變大”、“變小”或“保持不變”）；作為一種特殊的運載機械，這一過程中其機械效率將 降低 （選填“提高”、“降低”或“保持不變”）。
【答案】變大；降低。
【解答】解：在電梯由一樓上升至頂層的過程中，高度變大，電梯自身的重力勢能將變大，電梯上升過程中，克服乘客重力做功為有用功，克服電梯重做功為額外功，額外功一定的情況下，乘客重力越小，有用功越少，電梯效率將降低。
故答案為：變大；降低。
32．如圖，轆軛是一種汲水工具，通過轉動搖把使繩子在軸筒上疊繞，將水桶提起。使用該裝置 不能 省功；將桶中的水盡量裝滿一些， 能 提高該裝置的機械效率；若以更快的速度提升水桶， 不能 提高該裝置的機械效率。（以上均選填“能/不能”）
【答案】不能；能；不能。
【解答】解：轆轤從井中汲水時相當于一個輪軸，可以省力，但不能省功；取水時克服水重做的功是有用功，克服桶重做的功是額外功，將桶中的水盡量裝滿一些，能提高機械效率。若以更快的速度提升水桶，不能提高該裝置的機械效率。
故答案為：不能；能；不能。
33．如圖，手握修枝剪刀的把手末端，可輕松剪斷樹枝。這時修枝剪刀屬于 省力 杠桿，支點在 B 點；使用時，若在軸上加潤滑油，可以 提高 （提高/降低）它的機械效率。
【答案】省力；B；提高。
【解答】解：剪刀屬于杠桿，支點是B點，動力作用在A點，阻力作用在C點，使用時動力臂大于阻力臂，因此是省力杠桿；
使用時，若在軸上加潤滑油，可以減小軸的摩擦，從而減小額外功，可以提高杠桿的機械效率。
故答案為：省力；B；提高。
34．如圖，拉力F通過滑輪組將正方體金屬塊從水中勻速拉出至水面上方一定高度處。金屬塊上表面剛露出水面直至全部露出水面的過程中，該滑輪組的機械效率 變大 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【答案】變大。
【解答】解：金屬塊上表面剛露出水面直至全部露出水面的過程中，排開水的體積變小，所受的浮力變小，勻速拉出時，金屬塊受到向上的拉力和浮力及向下重力的作用，三個力是平衡力，則拉力變大，相當于滑輪組提升的物重變大，所做的有用功變大，而額外功不變，根據(jù)機械效率公式可知，則機械效率變大。
故答案為：變大。
35．如圖所示是某建筑公司的電動高空升降作業(yè)平臺，其寬大的平臺和較高的承載能力使高空作業(yè)范圍更大。但是工作人員反應此類機器機械效率較低，主要原因是 機器提升起升架所做額外功較多 ，若要提高該平臺的機械效率，你認為可以采取什么措施？ 增加工人及工具的重力（或加潤滑油） 。
【答案】機器提升起升架所做額外功較多；增加工人及工具的重力（或加潤滑油）。
【解答】解：此類機器的起升架笨重，機器提升起升架所做額外功較多，根據(jù)η=W有W總=W有W有+W額外×100%知，機器的機械效率一般較低；
提高該平臺的機械效率的措施：由于平臺各器材不可替換，因此可以通過增加工人及工具的重力（或加潤滑油）來提高該平臺使用時的機械效率。
故答案為：機器提升起升架所做額外功較多；增加工人及工具的重力（或加潤滑油）。
36．如圖所示，利用功的原理來說明一下：盤山公路為什么要修成環(huán)山盤繞的樣子，使上山的距離變長？
【答案】由功原理的Gh＝Fs，Gh不變，盤山公路相當于簡單機械中的斜面，斜面加長了運動距離，s增大，F(xiàn)減小，故可以省力。
【解答】解：由功原理的Gh＝Fs，Gh不變，盤山公路相當于簡單機械中的斜面，斜面加長了運動距離，s增大，F(xiàn)減小，故可以省力。
答：由功原理的Gh＝Fs，Gh不變，盤山公路相當于簡單機械中的斜面，斜面加長了運動距離，s增大，F(xiàn)減小，故可以省力。
37．山區(qū)的公路修得盤旋曲折，延長了爬坡的距離，這樣使上山的汽車減小了牽引力，請解釋原因。
【答案】盤山公路相當于斜面，盤山公路修成環(huán)繞山坡的盤山路線，就是在斜面高一定時，增加了斜面長，所以更省力，這樣車輛向上行駛可以減小汽車所需牽引力。
【解答】解：盤山公路相當于斜面，盤山公路修成環(huán)繞山坡的盤山路線，就是在斜面高一定時，增加了斜面長，所以更省力，這樣車輛向上行駛可以減小汽車所需牽引力。
38．小明和小聰要把重100N的沙子運上三樓。圖中畫了三種辦法，哪種辦法最好，哪種辦法最不好，為什么？
【答案】右邊的做法使用動滑輪和口袋的辦法最好，左邊的做法的辦法最不好，原因是右邊的做法機械效率最高，左邊的做法機械效率最低。
【解答】解：依據(jù)題意可知，將重100N的沙子從一樓運上三樓的過程中，所做的有用功相同，即W有＝G沙h＝100N×2×3m＝600J；
左邊的做法直接用桶提著沙子上樓，其額外功為W額1＝（G人+G桶）h＝（400N+20N）×2×3m＝2520J；
中間的做法用動滑輪和桶時做的額外功W額2＝（G桶+G動）h＝（20N+10N）×2×3m＝180J；
右邊的做法用動滑輪和口袋時做的額外功W額3＝（G袋+G動）h＝（5N+10N）×2×3m＝90J；
由η=W有W有+W額可知，W額越小，效率越高；
故右邊的做法使用動滑輪和口袋的辦法最好，左邊的做法的辦法最不好，原因是右邊的做法機械效率最高，左邊的做法機械效率最低。
故答案為：右邊的做法使用動滑輪和口袋的辦法最好，左邊的做法的辦法最不好，原因是右邊的做法機械效率最高，左邊的做法機械效率最低。
39．如圖所示，塔式起重機上的滑輪組既可以 省力 ，又可以改變施力的方向，若用它將900牛的物體勻速吊起5米高，拉力為400牛，則滑輪組的機械效率為 75% 。
【答案】省力；75%。
【解答】解：
（1）在圖中的滑輪組中，使用下面的動滑輪可以省力，使用上面的定滑輪可以改變用力的方向，所以使用圖中的滑輪組，即可以省力，也可以改變施力的方向；
（2）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝900N×5m＝4500J；
由圖知，承擔物重的繩子股數(shù)n＝3，拉力端移動的距離：s＝3h＝3×5m＝15m，
拉力做的總功：
W總＝Fs＝400N×15m＝6000J，
滑輪組的機械效率：
η=W有用W總=4500J6000J×100%＝75%。
故答案為：省力；75%。
40．我們生活在一個講效率的現(xiàn)代社會中，做任何事都要求高效率。甚至，我們在學習時也注意提高學習效率，尤其是課堂效率。想一想，我們平常所說的效率與機械效率有什么相似之處？如何提高機械效率和學習效率？
【答案】我們平常所說的效率與機械效率的相似之處是都表示某一情境下有用的部分在總量中所占的百分比；機械效率是指有用功占總功的百分比，
學習效率是有效學習時間占總時間的百分比；
提高機械效率可以減小機械的自重、增大被提升物體的重力、減小摩擦等；提高學習效率應做到明確學習目標、集中精力不走神、采用合理的學習方法等。
【解答】答：我們平常所說的效率與機械效率的相似之處是都表示某一情境下有用的部分在總量中所占的百分比；機械效率是指有用功占總功的百分比，
學習效率是有效學習時間占總時間的百分比；
提高機械效率可以減小機械的自重、增大被提升物體的重力、減小摩擦等；提高學習效率應做到明確學習目標、集中精力不走神、采用合理的學習方法等。
實驗思路
直接用彈簧測力計將一個重物緩慢地提升一定的高度,彈簧測力計的拉力對重物做的功為W1;再用彈測為計通過一個動滑輪吊起重物,使重物上升相同的高度,彈簧測力計的拉力做的功為W2，比較W1和W2的大小
實驗器
彈簧測力計、鉤碼、:直尺、細繩、動滑輪、鐵架臺
實驗過程
(1)如圖所示,用彈簧測力計勻速拉動鉤碼上升一定距離讀出彈簧測力計的示數(shù)F,并記下鉤碼上升的高度。
(2)用彈簧測力計拉著動滑輪勻速上升,使鉤碼上升相同的高度,讀出此時彈簧測力計的示數(shù)F和繩子自由端移動的距離,記人表格中。
實驗過程
力
移動的距離
力做的功
F=2N
h=0.2m
W1=Fh=0.4J
F'=1.2N
s=0.4m
W2=F'3=0.48J
(3)更換鉤碼,進行多次實驗
分析與論證
從表中記錄的實驗數(shù)據(jù)可以看出,使用動滑輪做的功比不使用動滑輪做的功多,這是因為在使用動滑輪提升物體時,拉力不但對物體做功,還要對動滑輪做功以及克服繩重及動滑輪上的摩擦做功,因此,W2>W1
實驗結論
使用動滑輪不省功
項目
功
功率
機械效率
物理意義
力的作用顯示出的成效
做功的快慢
有用功在總場中所占的比例
概念
力與物體在力的方向上移動距離的乘積
單位時間內(nèi)做的功
有用功與總功的比值
符號
W
P
η
公式
W=Fs
P=wt
η=W有用W總
關系
功率與功的關系是,但功率與機械效率無關
項目
杠桿
滑輪組
斜面
豎放
橫放
圖示
有用功
提升重物所做的功W有用=Gh
提升重物所做的功W有用=Gh
克服物體與地面間的摩擦力所做的功W有用=FS物
提升重物所做的功W有用=Gh
額外功
①克服杠桿自身重力和摩擦力所做的功W額外=W總-W有用
②忽略摩擦時，克服杠桿自身重力做功為額外功
W額外=G桿H
①克服動滑輪自身重力、繩重、摩擦力所做的功W額外=W總-W有用
②忽略繩重和摩擦時，克服動滑輪自身重力做功為額外功W額外=G動h
克服機械之間的摩擦力所做的功
W額外=W總-W有用
克服重物與斜面間的摩擦力所做的功
W額外=W總-W有用或
W額外=Ffl
總功
對杠桿(動力F)所做的功W總=Fs
繩端拉力所做的功W總=Fs
繩端拉力所做的功W總=FS繩
拉力所做的功W總=Fl
機械
效率
η=W有用W總=G?Fs
1.η=W有用W總=G?Fs=GnF
2.不計繩重和摩擦
η=GhGh+G動h=GG+G動
η=W有用W總=FfS繩FS繩=FfnF
η=W有用W總=G?Fl
η=W有用W總=G?G?+Ffl
說明
s為拉力移動的距離，h為重物被提升的高度，H為杠桿重心上升的高度
s為繩子自由端移動的距離，h為重物被提升的高度，n為承擔重物的繩子的段數(shù)
S繩為繩子自由端移動的距離，s物為物體運動的距離，n為承擔物體所受摩擦力的繩子的段數(shù)
h為斜面高度，1為斜面長度
實驗
原理
η=W有用W總=G?Fs
實驗
器材
定滑輪和動滑輪組成的滑輪組、彈簧測力計、鉤碼、刻度尺
實驗
過程
(1)用彈簧測力計測出鉤碼所受的重力G,按照圖甲所示安裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端的位置。
(2)如圖乙所示，豎直勻速緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，讀出拉力F的值，并用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s,將這三個量填人表格
(3)應用公式W有用=Gh、W總=Fs、η=W有用W總分別求出有用功W有用、總功W總、機械效率η,并填入表格。
(4)改變鉤碼的數(shù)量，再做兩次上面的實驗，如表格第1~3次實驗。
實驗
表格
實驗序號
1
2
3
4
鉤碼所受的重力G/N
1.5
3
4.5
1.5
提升高度h/m
0.4
0.4
0.4
0.4
有用功W有用/J
0.6
1.2
1.8
0.6
拉力FN
0.7
1.2
1.7
0.6
繩端移動的距離s/m
1.2
1.2
1.2
2
總功W/J
0.84
1.44
2.04
1.2
機械效率η
71%
83%
88%
50%
實驗
分析
由1、2、3次實驗可知,提升的鉤碼重力增加時,有用功增加額外功基本不變(克服摩擦力及動滑輪重力做的功基本不變)
η=W有用W總=W有用W有用+W額外可知,機械效率會升高。同一裝置的械效率與被提升的物重有關，物重增大,機械效率升高。由1、4兩次實驗可知,使用兩個滑輪組提升相同的鉤碼,做的有用功相同,但滑輪組丙的動滑輪個數(shù)多,所做的額外功多，由η=W有用W有用+W額外可知,當有用功相同時,額外功越多,機械效率越低,故滑輪組丙的機械效率小于滑輪組甲的機械效率
探究
歸納
①同一裝置的機械效率并不是固定不變的，與被提升的物重有關，物重增大，機械效率升高；
②機械效率還與機械裝置本身有關，與其結構、輕巧程度以及潤滑程度都有關系
斜面的傾斜程
度
小車重力
GN
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面長
s/m
有用功W有用/J
總功W總/J
機械效率η
較緩
5
0.2
1.98
1
1
1.98
51%
較陡
5
0.4
2.92
1
2
2.92
68%
最陡
5
0.6
3.8
1
3
3.8
79%