专题12.3 机械效率
课前预习
1.有用功 (W有用）：人们为了达到工作目的____必须____要做的功。 2.额外功(W额）：利用机械时不想需要但___不得不做____的功。 3.总功(W总）：外力所做的功，即有用功和额外功的总__和___。
4.定义：机械效率是有用功与总功的比值，分析判定一个机械的机械效率高低要分析两个因素：有用功与总功。任何机械的机械效率都小于___1___. 5.计算公式:___ η=
W有用W总×100％_____。
6.提高机械效率的途径：尽可能增加提升物体的___重力___；减轻机械的___自身___重量；合理地减少部件间的有害___摩擦____。
知识点解读与例题突破
知识点1：有用功和额外功
1.有用功：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用= Gh
2.额外功：使用机械时，对人们没有用但不得不做的功叫额外功。
3.额外功的主要来源：①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。
4.人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的之和。即：W总=W有用+W额 5.若人对机械的动力为F，则：W总= FS
【例题1】（2019山东威海）如图是一款健身拉力器原理图，斜面的倾角为30°，重500N的物块与固定在斜面底端的弹簧相连，小明通过定滑轮拉着物块沿斜面向上匀速运动2m的过程中（此过程弹簧始终处于被拉伸状态），小明对绳的拉力所做的功为1000J，克服弹簧拉力做功300J，则克服物块重力做的功为 J，物块与斜面之间摩擦力的大小为 N．（忽略绳重、滑轮与轴的摩擦）
【答案】500；100。
【解析】已知斜面的倾角为30°，物块沿斜面向上匀速运动2m，则斜面的高度h＝s＝×2m＝1m， 克服物块重力做的功W有用＝Gh＝500N×1m＝500J； W额＝W总﹣W1﹣W有用＝1000J﹣500J﹣300J＝200J， 由W额＝fs可得，物块与斜面之间摩擦力的大小f＝知识点2：机械效率
（1）定义：有用功与总功的比值，叫机械效率。 （2）公式：η=
＝
＝100N。
W有用W总×100％
【例题2】（2019湖北荆州）湖北省第二届园林博览会将于2019年9月28日在荆州开幕。在某场馆建设中，采用了如图所示的装置提升重物，当工人师傅们用1000N的拉力F向下拉绳，使重1600N的重物匀速上升了5m，此过程中克服绳重和摩擦做功500J，下列说法中正确的是（ ）
A．拉力F做功为5×103 J
B．缠绕在动滑轮上每股绳的拉力为800N C．动滑轮重为300N D．滑轮组的机械效率为75% 【答案】C
【解析】A．由图知，n＝2，拉力端移动距离：s＝2h＝2×5m＝10m，
拉力F做功：W总＝Fs＝1000N×10m＝1×104J，故A错；
B．已知绳子末端的拉力F为1000N，则缠绕在动滑轮上每股绳的拉力都为1000N，故B错； C．拉力做的有用功：W有用＝Gh＝1600N×5m＝8×103J，
拉力做的额外功：W额总＝W总﹣W有用＝1×104J﹣8×103J＝2×103J， 此过程中克服绳重和摩擦做功W额1＝500J，
提升动滑轮做的额外功：W额2＝W额总﹣W额1＝2×103J﹣500J＝1.5×103J， 由W＝Gh可得动滑轮重力： G轮＝
＝
＝300N，故C正确；
D．滑轮组的机械效率：η＝＝×100%＝80%，故D错。
【例题3】（2019湖北荆州）为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重1200N的木箱A搬到高h＝2m，长L＝10m的斜面顶端。如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时50s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力F的功率为80W．求： （1）拉力F的大小；
（2）该斜面的机械效率是多少；
（3）木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。
【答案】（1）拉力F的大小为400N； （2）该斜面的机械效率是60%；
（3）木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是160N。 【解析】（1）由P＝得，拉力所做的功： W 总＝Pt＝80W×50s＝4×103J， 由W＝FL得，拉力F的大小：
F＝＝＝400N。
（2）克服物重做功：
W 有＝Gh＝1200N×2m＝2.4×103J， 则斜面的机械效率： η＝
×100%＝
×100%＝60%。
（3）木箱 A 在斜面上匀速运动时克服摩擦做功： W额＝W总﹣W有＝4×103J﹣2.4×103J＝1.6×103J，
由W额＝fL得，木箱 A 在斜面上匀速运动时受到的摩擦力： f＝
＝
＝160N。
习题精练
一、选择题
1．下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是（ ） A．指甲剪是省力省功的机械 B．定滑轮不省力，但能改变力的方向 C．滑轮组既省力，又省距离，还省功 D．斜面的机械效率可以达到100% 【答案】B．
【解析】（1）根据指甲剪的结构和功的原理分析； （2）定滑轮的实质是等臂杠杆； （3）根据滑轮组的特点可做出判断； （4）机械效率永远小于1．
A．指甲剪由三条杠杆组成，其中既有省力杠杆也有费力杠杆，但其最终可以达到省力的目的，所以为省力机械，但使用任何机械都不省功，故A错误；
B．定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变力的方向，故B正确； C．滑轮组可以省力，但费距离，且不可能省功，故C错误；
D．使用任何机械都要做额外功，所以机械效率不可能达到100%，故D错误．
2．（2019湖北宜昌）如图所示的吊车有大小两个吊钩，在确保安全的前提下，下列关于吊车机械效率说法正确的是（ ）
A．吊起相同货物，使用小吊钩机械效率高 B．吊起相同货物，上升速度快机械效率高 C．每次吊起的货物越少，机械效率越高 D．货物升高的高度越高，机械效率越高 【答案】A
【解析】在物理学中，我们把有用功与总功的比值称为机械效率，即机械效率的高低与有用功的大小、总 功的大小或额外功的大小有关；故利用控制变量的方法分析判断即可。
（1）使用小吊钩吊起相同货物时，小吊钩（小动滑轮）的重力小，做的额外功少，在有用功一定的情况下，总功小，其机械效率高，故A正确；
（2）由机械效率公式η可知，机械效率的高低与上升速度、货物升高的高度无关，故BD错误； （3）每次吊起的货物越少，有用功越少，有用功在总功中所占比例越小，所以机械效率越低，故C错误。 3．（2019湖南株洲）在测量图甲所示滑轮组机械效率η的实验中，通过改变物重G或动滑轮重G动进行多次实验，得到了形如图乙所示的效率与物重或动滑轮重的关系，图中纵轴表示机械效率的倒数η1，若不计绳重与摩擦，则橫轴可能表示（ ）
﹣
A．G 【答案】BC
【解析】由图可知，物体由3段绳子承担，
B．G1
﹣
C．G动 D．
2020人教版八年级下册物理精讲精练 12-3 机械效率(解析版)
