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第十二章 简单机械
课时12.4 机械效率
2025年课程标准 物理素养
物理观念：知道 三种功的定义，能区分有用功、额外功和总功 。
1、理解机械效率的定义。 科学思维：通过公式机械效率公式 ：η=W有/W总×100%，知道机械效率
2、掌握机械效率的计算公 η<1。
式。 科学探究：通过实验测量滑轮组或斜面的机械效率，学习数据记录与误差
3、知道机械效率的因素， 分析方法 。
并提出提高效率的方法 。 科学态度与责任：认识提高机械效率在节能减排中的现实意义，通过古代
机械与现代工程案例的对比，体会科技进步对机械效率的推动作用 。
知识点一、有用功和额外功
1.有用功定义：对人们有用的功，有用功是必须要做的功。
有用功的公式是W =Gh（提升重物）=W -W =ηW 。
有用 总 额 总
2.额外功定义：并非我们需要但又不得不做的功。
额外功的公式是W =W –W =W *（1-η）。
额 总 有 总
3.总功定义：有用功加额外功的和叫做总功。即动力所做的功。
公式：W =W +W 。
总 有用 额
特别提醒
1.混淆有用功与总功
错误：认为“拉力做的功就是有用功”（实际拉力做的是总功）。
正确：明确目标后再定义有用功（如提水时，水重做功为有用功，桶重做功为额外功）。
2.忽视额外功的多样性
错误：仅关注机械自重，忽略摩擦、绳重等其他因素。
正确：全面分析机械工作时的所有额外能耗来源 。
如图所示，用竖直向上的力F匀速拉动杠杆的右端，使重力为50N的物体缓
慢升高0.1m，测得拉力大小F=24N，A端移动的距离为0.25m，在这一过程中，有用
功为J，额外功为J，机械效率为。（保留小数点后1位）知识点二、机械效率的概念
1.机械效率的概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。
2.机械效率的计算公式：用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，
则： 。
由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。
特别提醒
（1）易错点：功率是表示物体做功快慢的物理量，与机械效率是两个完全不同的概念。
理解机械效率的定义，明确有用功、额外功和总功之间的关系是解决此类题目的关键。
如图所示，只让塔式起重机做功的功率变大，其机械效率将（选填
“变大”、“变小”或“不变”）。某次作业中起重机将900N的物体匀速吊起5m高，
拉力F为400N，则这次作业起重机所做有用功为J，机械效率为%。
知识点三、机械效率的计算和应用
1.机械效率表达式为 ，对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下：
2.机械效率的大小比较（1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率
高”或“总功大，机械效率低”。
（2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高。
（3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高。
（4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比
例就越大，机械效率就越高。
3.机械效率的应用
（1）有用功是由使用机械的目的所决定的，当用斜面提升物体时，克服物体重力做的功就
是有用功，W有=Gh。
（2）额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功，对于斜面而言，W =fs。
额
（3）总功是指动力对所做的功，一般情况下使用斜面时，动力做功W =Fs。
总
（4）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”，而机械克服阻力
所做的功就包含了有用功和额外功，即：W =W +W 。
总 有 额
（5）机械效率是有用功与总功的比值，只能小于 1（理想状态下可能等于1），并且无单
位
斜面的机械效率 ，在同一斜面上，由于倾斜程度相同，即 。
一定，故在同一斜面上拉同一物体（粗糙程度相同）时，在斜面上所移动的距离（或物体
被提升的高度）不同时，机械效率是相同的。
（6）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关，斜面粗糙程度相同时，斜
面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越
低。
4.提高机械效率的主要办法
（1）有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的
措施。
（2）额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重
力，充分发挥机械的作用。
特别提醒
（1）提高机械效率是在提高有用功的比例。
当有用功一定时，额外功越少，机械效率越高。
当额外功一定时，有用功越多，机械效率越高。
等电梯费时，爬楼梯费劲，如图所示是某女大学生发明的“爬楼”自行车，3
分钟爬20层楼，速度堪比电梯。若她的质量为60kg，当她3分钟爬楼的高度为
60m，她克服重力所做的功为J，她爬楼的功率为250W，总功为J，则
她爬楼的效率为%。（g取10N/kg）知识点四、有关机械效率的探究实验
1.滑轮（组）机械效率的测量实验
（1）实验目的：测量滑轮组的机械效率。
（2）实验原理： 。
（3）注意事项
①匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变；
②为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数；
③多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值；
实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。
2.斜面机械效率的测量实验
（1）实验目的：探究斜面的机械效率。
（2）实验原理： 。
（3）实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。
3.杠杆机械效率的测量实验
用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使
挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。
（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数 F为0.5N，钩码总重G为1.0N，
钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为66.7%．请写出
使用该杠杆做额外功的一个原因：由于使用杠杆时需要克服摩擦做功。
（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩
码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：
钩 码 总 重 钩码移动距 测力计移动距离 机械效率
次数 钩码悬挂点 拉力F/N
G/N 离h/m s/m η/%
1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.42 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”
的结论？答：不能；
请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②仅根据一次对比实验所得
结论是不可靠的。
提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重
要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素
作出如下猜想：
猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关；
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关；
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关；
根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表
所示；
实验次 钩码的重力 钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动的距离 机械效率
序 G/N h/m F/N s/m η
1 2 0.1 0.90 0.3 74.1%
2 4 0.1 1.50 0.3 88.9%
3 4 0.1 1.25 0.4
4 4 0.2 1.50 0.6 88.9%
(1)实验时应沿竖直方向缓慢向上拉动弹簧测力计；
(2)分析表中数据可知：第3次实验是利用了图的装置完成的，它的机械效率
；
(3)比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是（选填“正确”或“错误”）的；
(4)通过比较（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，
物重越大，滑轮组的机械效率越高；
(5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越
重，滑轮组的机械效率；
(6)为提高滑轮组的机械效率，可减小轮与轴间的摩擦。若忽略摩擦，也不考虑绳重，下列方法中，还能提高滑轮组的机械效率的是_______（填字母）。
A．增加滑轮的个数 B．减小动滑轮的重力
C．减小钩码升高的高度 D．增大钩码升高的速度
问题一：有用功和额外功
【角度1】有用功和额外功
【典例1】无人机应用广泛，现在无人机的很多钢材部件用密度更小的碳纤维替换，来减
轻机身重量。如图所示，用碳纤维替换后的无人机与未替换前相比，将同一个快递包裹
从地面运送到五楼，可以（ ）
A．减少有用功 B．增大有用功
C．减少额外功 D．增大总功
1、有用功可以是任何力做功，要看具体情况决定。
2、任何机械都不省功，都不可能避免的需要做额外功。
【变式1-1】某同学总结了机械的几条“规律”，其中总结正确的是（ ）
A．克服摩擦力做的功一定是额外功
B．机械效率大的机械，做的有用功一定越多
C．使用任何机械都一定不能省功
D．机械的功率越大，机械效率也一定越大
【变式1-2】电梯将乘客从低楼层运送到高楼层的过程中，对乘客做的功是功，克服
电梯自身重力做的功是功。
问题二：机械效率的概念
【角度1】机械效率的定义
【典例1】下列有关功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ）
A．做功越快的机械，功率越大
B．越省力的机械，机械效率越高
C．功率越大的机械，机械效率越高
D．做有用功越多的机械，机械效率越高（1）功率是表示物体做功快慢的物理量，与机械效率是两个完全不同的概念。
（2）理解机械效率的定义，明确有用功、额外功和总功之间的关系是解决此类题目的关键。
【变式1-1】机械效率越高的简单机械必定是（ ）
A．越省力 B．越省功
C．额外功越多 D．有用功占总功的比例越大
【变式1-2】根据“单位”推出对应的物理公式是常用的记忆方法。功的单位 ，就可
以推出对应的公式为 ；在物理学中，把有用功与总功的，
叫做机械效率。
【角度2】影响机械效率大小的因素
【典例2】如图所示是古代人利用滑轮打水的场景。井架上安装一个滑轮，绕过滑轮的绳
索一端悬吊水桶，当人用力向下拉动绳索的另一端，即可让水桶上升。以下方法能提高
滑轮提水的机械效率的是（ ）
A．增大桶内的水量 B．增大滑轮的质量
C．增大拉绳的速度 D．增大水桶的重力
提高机械效率是在提高有用功的比例。
当有用功一定时，额外功越少，机械效率越高。
当额外功一定时，有用功越多，机械效率越高。
【变式2-1】如图所示的是某提升重物的装置，用拉力F匀速提升重物，不计摩擦和绳重，
则下列说法正确的是（ ）
A．拉力F的大小等于物体重力G的二分之一
B．绳端移动的距离是物体上升高度的二倍
C．该装置提升重物做功的机械效率为100%D．增加提升物体的重力，可以增大机械效率
【变式2-2】如图所示，用动滑轮将物体匀速提升0.2m，绳子自由端的拉力F为6N。如果
使用该滑轮提升更重的物体，机械效率会（选填“增大”或“减小”）。
问题三：机械效率的计算和应用
【角度1】滑轮、滑轮组机械效率的计算
【典例1】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)拉力做的功；
(2)拉力F的功率；
(3)此滑轮组的机械效率。
不管是杠杆、滑轮还是斜面，计算机械效率要抓住功，也就力和距离。
【变式1-1】如图所示，工人用滑轮组运送货物上楼，绳重和摩擦忽略不计，每个滑轮重
，工人对绳端的拉力 ，此时货物匀速上升，则货物重N，滑轮
组机械效率为；若工人重 ，一次能举起 的重物，则工人用该滑轮
组最多一次性能运送N的货物，此时滑轮组的机械效率将（选填“提高”“降低”或“不变”）。
【变式1-2】如图所示，工人体重600N，用由A、B两个滑轮组成的滑轮组向上提升
1000N的重物C，提升的过程中，用大小为550N且竖直向下的力拉动绳子，使重物C
以0.4m/s的速度匀速上升，若不计绳重及轮与轴的摩擦。求：
(1)本次提升重物时拉力的功率；
(2)本次提升重物时滑轮组的机械效率；（百分号前保留一位小数）
(3)工人使用该滑轮组能够提起的最大物重。（解答时，要求有必要的文字说明、公式
和计算步骤等，只写最后结果不得分）
【角度2】斜面机械效率的计算
【典例2】如图所示，斜面长1m，高0.4m，小明在沿斜面用5N的拉力向上匀速拉动一个
重为10N的物体到斜面顶端的过程中，物体所受斜面的摩擦力为N。
不管是杠杆、滑轮还是斜面，计算机械效率要抓住功，也就力和距离。【变式2-1】如图所示，小明用沿斜面向上150N的推力，将总重为500N的小车匀速推到
长5m、高1.2m的斜面顶端，用时20s。此过程中，小车受到的支持力对小车
（选填“做功”或“不做功”）；小明的推力做功的功率为W；该斜面的机械
效率为。
【变式2-2】如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢
省力多了。某工人用沿斜面向上的推力将重800N的货物从地面匀速推上车厢，已知
斜面长3m、高1.2m，在这个过程中，工人所做的额外功为240J。
(1)工人如果直接把货物徒手搬上车，则至少要对货物做多少功？
(2)斜面的机械效率是多大？
(3)工人对箱子沿斜面向上的推力是多大？
(4)不改变斜面倾斜角和货物质量，提高斜面的机械效率方法是。
【角度3】杠杆的效率计算
【典例3】小明用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，
使挂在杠杆下面的物体缓缓上升（支点和杠杆的摩擦不计）。问：
(1)重为5N的物体挂在A点时，人的拉力F为2.5N，物体上升0.15m时，动力作用点
C上升0.5m，此时机械效率η 为；
1
(2)小明为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，仅将物体
移到B点，再次缓慢提升杠杆，使物体上升相同的高度，实验测得此时的机械效率为
η η（选填“>”“<”或“=”），并简述理由：。
2 1不管是杠杆、滑轮还是斜面，计算机械效率要抓住功，也就力和距离。
【变式3-1】如图所示OB是一杠杆，O为支点，将重30N的物体悬挂在B点，当杠杆在
水平位置平衡时，若A点施加的动力使重物向上移动了10cm，此时的杠杆机械效率为
（不计摩擦），保持重物悬挂点不变，如果动力作用点由A点向支点O靠近一些后
再把该物体提升10cm，此时机械效率为 。则 。（选填“＞”“＜”或
“=”）。
【变式3-2】如图所示，OA是一个质量分布均匀的杠杆， ，O是支点，B是OA
的中点，在B点悬挂一个重为 的重物。将杠杆从如图甲位置匀速提升到乙位
置，重物上升的高度为 ，拉力 。试求：
(1)力F做的有用功是多大？
(2)将重物匀速提升时，杠杆的机械效率是多大？
(3)若不计绳重和摩擦，杠杆自身的重力G 是多少N？
杆
问题四：有关机械效率的探究实验
【角度1】测量滑轮组的机械效率
【典例1】韩彪实验小组测一滑轮组机械效率的数据如下表：
试验 动滑轮重 钩码重 钩码上升高 动力F 动力作用点移 滑轮组的机
次数 G /N G /N 度h /m /N 动距离s /m 械效率η
动 物 物 动 动
1 0.53 1 0.1 0.7 0.3 47.6%2 2 0.1 1.1 0.3
3 4 0.1 0.3 66.6%
(1)请你在图中画出本实验的绕绳方法；
(2)请将表格空白处填上数据（第一空保留一位小数，第二空保留整数）；
(3)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度：克服动滑轮的重所做的额外功
（相同/不同）；提升的物重增加时，克服摩擦和绳重所做的额外功如何变化？
滑轮组的机械效率如何变化？（以上两问都填：变大/变小/不变）；
(4)多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率，目的是为了（ ）（填字母）；
A．减小摩擦
B．多次测量取平均值减。小误差
C．获得多组数据纳出物理律
(5)由本实验（填“能”或“不能”）。推断：任何机械的机械效率跟物重均
有关。
（l）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变。
（2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数。
（3）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均
值。
【变式1-1】在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同
一滑轮组提升不同数量的钩码，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如下：钩码 钩码上升的距 弹簧测力计的 弹簧测力计上升 机械效
次数
重/N 离/cm 示数/N 的距离/cm 率/%
1 2 3 1 9 67%
2 4 3 1.8 9
3 6 3 2.4 9 83%
(1)在实验中，应该用弹簧测力计沿方向拉着绳子，当钩码（选填
“匀速上升”或“静止”）时读取测力计示数。
(2)进行第2次测量时，滑轮组的机械效率约为%。（结果精确到1%）
(3)分析实验数据得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与有关。
【变式1-2】小明在做“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用滑轮安装了如图甲、乙所
示的滑轮组，实验测得的数据如下表所示。
实验次 钩码所受的重力 提升高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率
数 G/N h/m F/N s/m
1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7%
2 2.0 0.2 1.0 0.6 66.7%
3 2.0 0.3 1.0 0.9 66.7%
4 3.0 0.3 1.4 0.9 71.4%
5 4.0 0.3 1.8 0.9(1)利用甲图的滑轮组进行实验，要测量绳子自由端所受的拉力，应在弹簧测力计
（选填“保持静止”或“匀速上升”）时读数；
(2)表中的实验数据是利用（选填“甲”或“乙”）图所示的滑轮组测得的：第5
次实验测得的滑轮组机械效率是（保留一位小数）；
(3)分析表中数据，可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度，与所提升物体的
重力大小；（均选填“有关”或“无关”）
(4)采用甲滑轮组进行实验，若弹簧测力计没有竖直向上拉，测得的机械效率将
（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【角度2】测量斜面的机械效率
【典例2】如图所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率“实验装置及实验数据记录表：
沿斜面
物块重
斜面的倾斜程度 斜面高（m） 拉力 斜面长（m） 机械效率
（N）
（N）
较缓 10 0.1 5.0 1 20%
较陡 10 0.3 6.7 1 45%
最陡 10 0.5 8.4 1 60%
(1)实验时，沿斜面拉动木块尽量使木块做运动；
(2)比较表中的数据，可知斜面是一种（选填“省力”或“费力”）的简单机械；
(3)本实验研究了对斜面机械效率的影响；
(4)在实验中，若只增加物重，则测得的机械效率将（变大/变小/不变）。
斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。
【变式2-1】小楠同学用如图所示的装置测定斜面的机械效率，实验记录结果如下表：
实验次 斜面粗糙程 物体重 斜面高度 拉力 斜面长 机械效率数 度 G/N h/m F/N s/m η
1 玻璃面 2 0.1 0.6 0.5 66.7%
2 玻璃面 2 0.15 0.8 0.5
3 玻璃面 2 0.2 1.0 0.5 80.0%
4 棉布面 2 0.2 1.2 0.5 66.7%
(1)根据表格中数据，第2次实验的机械效率是；
(2)分析第1、2、3次实验的数据可以得到的初步结论是：，机械效率越大；
(3)分析第4与第次实验数据可知，在斜面的倾斜程度相同时，斜面越粗糙，斜
面的机械效率越低。
【变式2-2】在“探究斜面的机械效率”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的
粗糙程度有关，小华猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置。
(1)表格中第三次实验的机械效率为%（结果保留一位小数），分析表中信息
可知该实验是探究（选填“小明”或“小华”）的猜想，结论是：在其他条件
一定时，斜面，机械效率越高；
实验 斜面的倾 物块的重 斜面高度 沿斜面的 斜面长
机械效率
序号 斜程度 力G/N h/m 拉力F/N s/m
1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4%
2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1%
3 最陡 10 0.6 8.5 1
(2)另一位同学为探究自己的猜想，设计了如下步骤。
①用弹簧测力计沿斜面匀速拉动木块，进行相关测量，计算出斜面的机械效率；
②保持斜面的不变，改变斜面的，再进行相关测量，并计算出斜面的
机械效率；
③比较两次实验，即可初步验证猜想是否正确。
【角度3】测量杠杆的机械效率
【典例3】某班同学利用杠杆做了以下的实验：(1)要使杠杆在水平位置平衡，应进行操作，这样做的好处是，同时
消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响。
(2)小明同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态，测出此时的拉力大小为 ，
发现 ，其原因是：。
(3)如图丙所示装置，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处摩擦忽略不计）。他将2
个钩码悬挂在B点，在A点用竖直向上的拉力 匀速拉动弹簧测力计，测得A、B两点
上升的高度分别为 、 ，则此次杠杆的机械效率 （用题中所给的符号表
示）。
测量机械效率，抓住该物理量的源头—功，它包括力和距离两个要素，所以测算机械效率
需要测量力和距离，然后计算机械效率。
【变式3-1】某实验小组利用图示装置探究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①将质地均匀的杠杆O点悬挂，能自由转动，在A点悬挂总重为6N的钩码，在B点用
弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆保持水平静止，其中AO＝10cm，AB＝20cm；
②竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体上升5cm（保持O点位置不变），在此
过程中弹簧测力计的读数为3N，回答下列问题：
(1)在步骤①中，若杠杆自重和摩擦不计，弹簧测力计示数应为N；
(2)步骤②中，计算出杠杆的机械效率为（精确到0.1%）；
(3)若将测力计的悬挂点由B移至C，O、A位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠
杆的机械效率将（选填“变大”“不变”或“变小”）。
【变式3-2】在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧
测力计、刻度尺、 细线和质量相同的钩码若干个。(1)实验前，杠杆静止时如图甲所示，此时杠杆处于（平衡/非平衡）状态，要使
杠杆在水平位置平衡，应将左边的平衡螺母向（左/右）调；
(2)杠杆在水平位置平衡后，小明在杠杆A点处挂上个钩码做为动力F ，B 点处
1
挂上1 个钩码做为阻力F ，杠杆恰好在水平位置平衡，如图乙所示，分别测量出两个
2
力的力臂l 和l， 计算后发现： ， 便得出杠杆的平衡条件是： 。
1 2
但小红认为小明这 种实验处理方法是不完善的，理由是；
(3)接着，小明提出新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否
仍然成 立?”于是小明利用如图丙所示装置进行探究，在杠杆D 点处挂上2个钩码，用
弹簧测力计 在 C 点处竖直向上拉使杠杆在水平位置处于平衡状态，以弹簧测力计的
拉力为动力F '，钩 码重力为阻力F '，多次调整力和力臂的大小进行测量，发现：
1 2
F 'l'总是大于F 'l'，其原因主要是 ；
1 1 2 2
(4)小明再利用杠杆测量机械效率。如图丁所示，实验时，小明竖直匀速拉动弹簧测力
计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。将杠杆拉至图中虚线位置，记录钩码重G，
测力计的示F，钩码上升的高度h，测力计上升高度h，则杠杆的机械效率η=
1 1
（用所测量的字 母表示）；
(5)如图戊所示，若只将钩码的悬挂点由B移至C点，O、A位置不变，仍将钩码提升相
同的高度，则杠杆的机械效率将（变大/变小/不变）。
【基础强化】
1．有两台机器，甲的机械效率为90%，乙的机械效率为80%。下列说法正确的是
（ ）
A．甲做的有用功一定比乙做的有用功多
B．两台机器做的总功相等时，甲做的有用功一定比乙做的有用功多
C．甲一定比乙更省力
D．甲做的功一定比乙做的功多
2．小明体重 ，用如图所示滑轮组匀速竖直向上提升 的重物 ，提升的过程中，
小明用竖直向下的力匀速拉动绳子，使物体 在 内上升 。已知小明拉力的功率为
，不计摩擦和绳重。则下列说法正确的是（ ）A．动滑轮重
B．人对地面的压力为
C．提升重物为 时，该滑轮组的机械效率为75%
D．若机械效率为 ，则提升的物重为
3．如图是一个轻质杠杆的示意图，O是转动轴，不计杆重及摩擦，挂在OA中点B处的重
物重力为150N，在竖直向上的拉力F作用下物体以0.01m/s的速度竖直上升。下列说
法不正确的是（ ）
A．拉力F=75N
B．此过程中重物重力做功的功率是0.75W
C．该杠杆的机械效率是100%
D．杠杆转动到虚线位置的过程中，拉力F的大小保持不变
4．《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使
绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。下列说法正确的是（ ）
A．该装置相当于简单机械中的斜面
B．该装置既可以省力，又可以省功
C．打水时克服水重和桶重做的功是有用功
D．使用更轻的桶可以提高该装置的机械效率
5．如图，小明在匀速水平移动和匀速竖直提升重为10N的物体M时分别进行了以下操作，甲没有使用机械，乙、丙、丁使用了机械（绳长不变），并测得拉力如表所示，则（
）
F 2N
甲
F 5N
乙
F 11N
丙
F 6N
丁
A．乙的机械效率比丁的小
B．丙、丁的机械效率相同
C．使用机械乙、丙、丁都不省力
D．测得的数据无法算出乙、丙、丁的机械效率
6．有两个形状、大小相同的铁桶和塑料桶，用它们分别从井里提起满满一桶水到井口。则
人用铁桶提水时所做的有用功用塑料桶提水时所做的有用功，人用铁桶提水时所
做的额外功用塑料桶提水时所做的额外功。（均选填“大于”“小于”或“等
于”）
7．如图甲所示，小文分别将A、B两个完全相同的物体，沿左右两边斜面拉到顶端，做功
情况如图乙所示。
(1)小文对B做的额外功是J；
(2)侧斜面的机械效率更高（填“左”或“右”）。
8．如图所示，沿斜面向上拉一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m，高0.3m，拉
力做功为2.16J，则这个斜面的机械效率是 %，物体受到的摩擦力是
N，若想增大该斜面的机械效率，可采用的方法是（答一种即可）。9．如图，建筑工地上，工人利用滑轮组使900N重的建材以0.1m/s的速度匀速上升，用时
100s，建材上升的高度是 m。若不计绳重和摩擦，绳子自由端拉力F 为
1
500N，则动滑轮重为 N，装置的机械效率为。
【能力培优】
10．如图所示，小伟同学通过斜面用平行于斜面 的推力，将质量为30kg的物体
在4s时间内匀速推到1m高的平台上，斜面长 。（g取10N/kg）则（ ）
A．斜面对物体的支持力做了功 B．推力F对物体做功的功率为100W
C．小伟做的有用功为400J D．斜面的机械效率为80%
11．如图甲所示，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面上匀速移动，地面ab、bc
粗糙程度不同。物体M的重力为400N，动滑轮的重力为5N， ， 。物
体M从a点到c点的过程中，拉力F与M移动距离s的关系图像如图乙所示，不考虑
物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及机械之间的摩擦。下列结论正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为15m
B．拉力F做的功为840JC．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功
D．物体从ab段运动到bc段，滑轮组的机械效率变小
12．如图，塔式起重机上的滑轮组用 的力将重为 的重物匀速吊起 ，
动滑轮的重力为 ，下列说法正确的是（ ）
A．提升重物做的有用功为 B．滑轮组的额外功为
C．滑轮组的额外功为 D．滑轮组的机械效率为
13．如图是为了上山方便而修建的盘山公路，我们把盘山公路简化为一个斜面模型。一辆
重6.3×104N的小型货车从山脚匀速行驶到竖直高度为500m的山顶，货车通过的路程
为3600m。已知从山脚开上山顶，货车所受牵引力和摩擦力保持不变。且牵引力大小
为2.5×104N，则货车从山脚开到山顶的过程中，牵引力所做的功为 J，该盘
山公路的机械效率为 ，行驶过程中货车所受摩擦力为 N。
14．某地方政府开展“迎新春，送温暖”活动，为山区的居民们送上过年物资，为此配送
人员选用如图所示的三轮摩托车进行运送。运送物资的过程中，以配送人员为参照物，
行驶的摩托车是的；山路蜿蜒曲折，相当于简单机械中的；已知该三轮
摩托车的车厢内部长宽分别为2.5m、1.8m，装物资的纸箱规格为长50cm、宽40cm、
高60cm，出于安全考虑，车厢只能平铺一层物资运送，三轮摩托车和配送人员的质量
为600kg，每个箱子的质量为20kg，配送人员在安全范围内用一辆三轮摩托车装载最
多的物资从山底开到山上居民家，行驶的距离为3000m，上升的竖直高度为300m，
若摩托车的牵引力恒为4000N，则山路的机械效率为。（g取10N/kg）15．如图所示，某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿
斜面匀速向上拉动物块A，收集了表中的实验数据：
次 斜面的倾斜 物块重力 斜面高度 拉力 斜面长度 机械效率
数 程度
1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7%
2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1%
3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4%
(1)实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向移动（选填
“左”或“右”）。分析表中的数据可得出：斜面越缓越力（选填“省”
或“费”），斜面的机械效率越；
(2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高
和长分别是 和 ，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读
出此时弹簧测力计的示数为 ，与第二次实验相比，有用功（选填
“相同”或“不同”）、而拉力做的总功（选填“变大”或“变小”），
这种情况下斜面的机械效率将（选填“变大”或“变小”）；
(3)实验中，若物重、斜面长度不变，且斜面光滑，以下能正确表示拉力F与斜面高度
h的关系的是___________。
A． B．C． D．
16．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如下图所
示。
钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动距离 机械效率
实验次序 钩码重G/N
h/m F/N s/m η/%
1 4 0.1 1.8 0.3 74.1
2 4 0.1 1.4 0.5
3 6 0.1 2.4 0.3 83.3
(1)在使用弹簧测力计时需要竖直向上拉动，若斜向上匀速拉动，则弹簧测力
计的示数会（选填“变大”“变小”或“不变”）；
(2)从表中数据可分析出实验1是用图（选填“甲”或“乙”）所示装置做的
实验；实验1中，若钩码上升的速度为0.1m/s，则拉力的功率为W；
(3)表格中空白处的数据应为（结果精确到0.1%）；
(4)通过分析实验1和实验2的数据可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，
动滑轮越重，滑轮组的机械效率越（选填“高”或“低”）。比较实验1和实
验3可得出结论：同一个滑轮组，，可以提高滑轮组的机械效率。
17．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的
桥墩上，滑轮组的机械效率为80％。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10N/kg。求：(1)克服钢板重力做的功；
(2)滑轮组所做的总功；
(3)钢丝绳的拉力。
18．如图所示，工地上用该装置从竖直深井中提取泥土。某次，将一筐重为900N的泥土
匀速竖直向上提升至平台的过程中，用时15s，卷扬机将绳自由端竖直向下拉动8m，
拉力F做功的功率为300W。筐的重量忽略不计，问：
(1)该装置中的A滑轮的作用是改变力的；泥土被提升的高度为m；
(2)拉力F做的功是多少？
(3)该装置中滑轮组的机械效率是多少？
