文档内容
专题12.3 机械效率
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 = Gh
有用
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 =W +W
总 有用 额
5.若人对机械的动力为F，则：W = FS
总
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= ×100％
一、滑轮组机械效率计算类问题需要学习的基础知识
1. 用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功求法（1）有用功W =Gh
有用
（2）总功W =Fs
总
（3）额外功W =W —W
额外 总 有用
（4） s=nh
其中h是重物G被提升的高度，s是动力F 移动的距离， n是动滑轮上的绳子段数。
2. 滑轮组机械效率的求解
（1）用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。
（2）滑轮组机械效率公式：η＝（W /W ）×100％
有用 总
η＝（W /W ）×100％= (G / nF ) ×100％
有用 总
二、斜面机械效率计算类问题需要学习的基础知识
1.用斜面提升物体的模型图
2. 用斜面提升物体有用功、额外功和总功求法
（1）有用功W = Gh
有用
（2）总功W = F s
总
（3）额外功W =W —W
额外 总 有用
其中 s是动力F 沿着斜面移动的距离，h 是重物上升的高度，s和h的关系，通常可由解三角函数得到，
一般斜面倾斜角给出。
3. 斜面机械效率的求解
（1）用斜面提升物体时，有用功和总功的比值.称为斜面的机械效率。
（2）斜面机械效率公式：η＝（W /W ）×100％
有用 总
η＝（W /W ）×100％= (Gh / F s) ×100％
有用 总
知识点1：有用功和额外功
【例题1】如图所示，工人用斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平台面匀速运动 5s，到达C点．已知AB长3m，BC长1.2m，距地面高1.5m．试
问：
（1）利用斜面搬运货物主要是为了 。
（2）货物在水平面上运动的速度为多少？
（3）水平推力做功的功率为多少？
（4）斜面的机械效率为多少？
知识点2：机械效率
【例题2】（2020辽宁抚顺）如图所示，小吉用 的拉力，在 内将重 的物体匀速提高 。
不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 动滑轮重为 B. 滑轮组的机械效率为62.5%
C. 拉力做功为 D. 拉力的功率为1.有用功 (W有用）是指人们为了达到工作目的______要做的功。额外功(W额）是指利用机械时不想需要
但_____的功。总功(W总）是指外力所做的功，即有用功和额外功的总____。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
______.
2.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%
3.如图，在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N，斜面长4m，高1m。则拉力
做的有用功为 J，斜面的机械效率为 。
一、选择题
1.（2020湖北咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组
的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示｡不计摩擦，下列分析正确的是（ ）A. 动滑轮的重力为5N
B. 该滑轮组的机械效率可以达到100%
C. 滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D. 每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
2.（2020·湖南常德）如图所示，用F 的力将物体B匀速提升h， F 做功600J，若借助滑轮组用F 的力把
1 1 2
物体B匀速提升相同高度，F 做功为1000J 。下列说法正确的是（ ）
2
A. 两个过程中的拉力F= 3F B. F 做功的功率比F 做功的功率小
1 2 1 2
C. 滑轮组机械效率为40% D. F 做功的距离为3h
2
的
3.（2020·四川成都）如图甲所示 装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为
100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上
升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（ ）
A. 动滑轮的重力为9NB. 第2s内拉力F的功率为40W
C. 此装置最多能匀速运载80N的货物
D. 此装置提升重物的最大机械效率为85%
4.如图所示，利用滑轮组在2s内将重400N的物体匀速提升了1m，所用拉力F为150N．不计绳重和摩擦下
列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为2m/s
B．动滑轮的总重为100N
C．滑轮组的机械效率为83.3%
D．提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小
5．（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 进行
动
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 η﹣1，若
不计绳重与摩擦，则橫轴可能表示（ ）
A．G B．G﹣1 C．G D．
动
6.建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中，所用的
拉力大小为375N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍．在此过程中下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端沿水平方向移动了6 mB．物体受到的拉力为750N
C．拉力F的功率为750W
D．滑轮组的机械效率为80%
二、填空题
7．（2020齐齐哈尔）小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m，若不计绳重和摩擦，所用的
拉力是250N．此过程中绳端移动的距离为 m，滑轮组的机械效率是 。
8．（2019湖南娄底）既可以省力，又可以改变用力方向的滑轮是____（选填“定滑轮”“动滑轮”或
“滑轮组”）；利用一个效率为90%的杠杆做100J的总功，其中额外功是____J。
9.（2019四川达州）救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时，小
车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车A的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m（不计车长、钢绳重、
动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10Nkg）在小车A由水平路面被拖上救援车的过
程中，钢绳所做的有用功为 J，整个装置的机械效率为 ，小车A与斜面间的摩擦力大小为
N．
10．（2019江苏南京）建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重 4.2×103N的物体时，
物体5s内上升了6m，此过程中有用功为 J，钢丝绳移动的速度为 m/s；若滑轮组的机械效率为
70%，则额外功为 J，拉力F为 N，其功率为 W。11.往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把
120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 ，若实际用力为500N，斜面的机械效率
为 ，重物受到的摩擦力为 ．（g取10N/kg）．
三、实验探究题
12.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钩码的
方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如下
（1）在实验操作中应该使钩码 （选填“快速”或“缓慢”）上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 （保留三位有效数字）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为 N，滑轮组做的有用功是 J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与 有关．
四、计算题
13．（2020黑龙江龙东农垦森工）如图所示，人用滑轮组拉着重810N的物体使其沿竖直方向以0.1m/s的
速度匀速向上运动了5s，人对绳子向下的拉力为300N．求：
（1）物体上升的高度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力的功率。14．利用如图所示的滑轮组，用 F=1000N的力 拉绳子自由端，货物 A以0.1 m/s的速度匀速直线运动
l0s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%．求：
（1）货物A在10 s内移动的距离：
（2）这个过程中拉力F的功率：
（3）水平地面对货物A的摩擦力大小．
15.如图所示，已知斜面长5m，高3m，绳端拉力为50N。利用这个滑轮装置将重为100N的物体在5s内从斜
面的底端匀速拉到顶端。在此过程中：
（1）物体沿斜面向上运动的速度为多少？（2）绳端移动的距离是多少？
（3）拉力的功和功率各是多少？（4）拉力的机械效率是多少？
16．（2019四川南充）如图，杠杆在水平位置平衡，物体 M 重为500N，OA：OB＝2：3，每个滑轮重为
1
20N，滑轮组的机械效率为80%，在拉力F的作用下，物体M 以0.5m/s速度匀速上升了5m。（杠杆与绳的
2
自重、摩擦均不计）
求：（1）物体M 的重力；
2
（2）拉力F的功率；
（3）物体M 对水平面的压力。
117．（2019贵州黔东南）如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图，每个滑轮重为
100N，均匀实心金属块的密度为8×103kg/m3，金属块的质量为80kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点
处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，金属块一直匀速上升。（水的密度 ρ ＝1.0×103kg/m3，g取
水
10N/kg）
（1）在金属块还未露出水面时，求此时金属块所受到的浮力；
（2）在金属块未露出水面时，求人的拉力F；
（3）金属块在水中匀速上升2m，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功。
