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1、专题六 中考机械效率问题处理方法及其解析简单机械的机械效率问题是中考必考点，分值在38分。题型涉及选择题、填空题、探究题、综合计算题。所以学会解答简单机械的机械效率问题，对提高物理成绩至关重要。中考在考查机械效率方面，以考查滑轮组的机械效率为主。但杠杆、斜面的机械效率问题的解答也是命题重点，同样要重视。下面给出与杠杆、滑轮组、斜面三种简单机械的机械效率有关问题的剖析，供各省市考生学习时斟酌。一、用简单机械提升物体，有用功、额外功、总功及其机械效率的求法（1）用简单机械提升物体做的有用功W有用=Gh；（2）用简单机械提升物体做的总功W总=Fs；（3）用简单机械提升物体做的额外功W额外=W总W有用
2、。（4）简单机械机械效率公式：=W有/ W总100%=Gh/Fs100%。其中h是重物G被提升的高度，s是动力F移动的距离。h与s的关系可以根据具体情况而定。二、与杠杆机械效率有关的计算题解题套路1.用杠杆提升物体的模型图2. 用杠杆提升物体有用功、额外功和总功求法（1）用杠杆提升物体做的有用功W有用=Gh（2）用杠杆提升物体做的总功W总= Fs（3）用杠杆提升物体做的额外功W额外=W总W有用其中h是重物G被提升的高度，s是动力F 移动的距离。h与s的关系可以根据相似三角形建立。3. 杠杆机械效率的求解（1）用杠杆提升物体时，有用功和总功的比值.称为杠杆机械效率。（2）杠杆机械效率公式：（W有
3、用/W总）1004.典型例题解析【例题1】如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升。下表是提升物体时采集到的信息：物重G（N）OA（m）OB（m）A端上升的髙度h/mB端下降的竖直距离s/m400.80.40.20.1（1）若不计杠杆自重和摩擦，则拉力F的大小；（2）若实际拉力F为90 N，求拉力做的总功及杠杆的机械效率（机械效率保留三位有效数字）。答案：（1）80 N（2）9 J，88.9%解析：求解机械效率时，同学们选择公式时直接用= W有/ W总100%得出结果就是最后结论，有的同学利用= W有/ W总这个求解出来的结果，画为百分数即可。用哪个公式都正确，不要纠结。通过
4、解答这类问题，同学们要知道使用杠杆提升物体做额外功的原因，还要动脑分析杠杆的机械效率都与哪些因素有关。这样可以为今后解决杠杆问题奠定良好的知识基础。（1）不计杠杆自重和摩擦，由杠杆平衡条件可得FOB=GOA，即F0.4 m=40N0.8m，解得F=80N（2）由表中数据可知s=0.1m，h=0.2m拉力做的总功W总=Fs=90 N0.1m=9J有用功W有用=Gh=40N0.2 m=8J杠杆的机械效率= W有/W总100%=8J/9J100%88.9%【例题2】如图所示，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将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F如图所示，钩码总重G为1.0
5、N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，求解：（1）杠杆的机械效率（2）杠杆所做的额外功。答案：（1）66.7%；（2）0.05J.解析：本题是作者根据江苏省2009年中考物理试卷29题改编而成。改编后的题可以作为求解杠杆机械效率计算题的母题，能加深同学们对市面材料很少出现该类问题的认识。通过对这类问题的训练，大家要知道使用杠杆提升物体做额外功的原因，还要动脑分析猜想杠杆的机械效率都与哪些因素有关。这样为今后解决杠杆问题会奠定良好的知识基础。（1）求解杠杆机械效率计算题的母题，可以加深同学们对市面材料很少出现该类问题的认识。求解杠杆的机械效率，首先求用杠杆提升物体需要做的有用
6、功W有用=Gh；再求总功W总=Fs。物体被提升的高度h和外力移动的距离 s题中给出，对较复杂的问题，h和s的关系可以结合几何中两个三角形相似、杠杆平衡条件求出。最后根据机械效率公式=W有用100%/W总求出杠杆的机械效率。（2）根据W有用+W额外=W总 ，容易求出杠杆所做的额外功。三、与滑轮组机械效率有关的计算题解题套路（一）用滑轮组竖直提升物体机械效率问题求解办法1.用滑轮组竖直提升物体的模型图 2. 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有用=Gh（2）总功W总=Fs（3）额外功W额外=W总W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
7、动滑轮上的绳子段数。3. 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：（W有用/W总）100（W有用/W总）100= (G / nF ) 1004. 用滑轮组竖直提升物体典型例题解析【例题3】用两个相同的滑轮组成的滑轮组固定在天花板上，如图所示，当匀速提升物体时，绳子自由端的拉力F20 N，物体移动的速度为0.1 m/s，每个滑轮重10 N，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是 ( )A绳子自由端移动的速度为0.3 m/sB物体的重力为40 NC该滑轮组的机械效率为66.67 %D拉力F的功率为2 W答案：A 解析：用滑轮组提升物
8、体时，物体重由几段绳子承担，外力作用点的移动速度就是物体速度的几倍。如图可知，滑轮组的绳子段数n=3，物体移动的速度v物=0.1m/s，绳子自由端移动的速度v绳=nv物=30.1m/s=0.3m/s，选项A正确，符合题意；忽略绳重和摩擦时，F拉=（G物+G动）/n，G物=nF拉-G动=320N-10N=50N，选项B不正确，不符合题意；该滑轮组的机械效率：= W有/ W总100%= G物/ nF拉100%=50N/320N100%=833%选项C不正确，不符合题意；拉力的功率：P= W总/t=FS/t=FV绳=20N03m/s=6W 选项D不正确，不符合题意。故选A。【例题4】如图所示，工人用
9、250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（ ）A绳子自由端移动的距离是6m B动滑轮的重是10NC工人做功的功率是80W D滑轮组的机械效率是80答案：D解析：本题是用滑轮组沿着竖直方向提升物体时，求解滑轮组机械效率有关的问题。解题方法要有对应的套路。（1）动滑轮上的绳子段数n=2，所以绳子自由端移动的距离是s=nh=22m=4m；（2）需考虑G动，忽略绳重和摩擦F=(G+G动）/n 250N=(400N +G动）/2 解得：G动=100N（3）有用功：W有=Gh=400N2m=800J拉力F所做的总功：W总=Fs=250N4m
10、=1000J（W有用/W总）100=G/n F=400N/（2250N）=80%（4）P总=W总/t=1000J /10s=100W【例题5】如图是某建筑工地上提升建筑材料用的滑轮组示意图，其动滑轮质量15kg，某次提升材料质量240kg，材料在空中静止时，不计绳重和绳与滑轮间摩擦，则竖着向上的拉力F=N；竖着向上匀速提升材料，摩擦影响较大，实际所用的拉力大小是1000N，并将材料提升了10m高则滑轮组的机械效率是（取g=10N/kg）答案：850；80%解析：从图上可以看出，图中有定滑和一个动滑轮，已知质量，根据G=mg计算出重力再利用动滑轮的特点分析；使用动滑轮省一半的力，要费一倍的距离，
11、即F移动的距离是20m，根据W=Fs计算；上一步计算出来的是总功，物体升高10m做的功是有用功，根据W有=Gh求出有用功，再利用=100%可求滑轮组机械效率（1）由图可知，承担动滑轮和物体总的重力的绳子的股数n=3，物体和动滑轮的总重力：G=（m轮+m材料）g=（15kg+240kg）10N/kg=2550N，不考虑绳重和摩擦，则竖着向上的拉力：F=G=2550N=850N（2）拉力做的有用功：W有用=m材料gh=240kg10N/kg10m=24000J拉力移动的距离：s=3h=310m=30m实际拉力为1000N，则拉力做的总功：W总=Fs=1000N30m=30000J滑轮组的机械效率：
12、=100%=100%=80%（二）用滑轮组水平拉动物体机械效率问题求解办法1.用滑轮组水平拉动物体的模型图2. 用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功求法（1）有用功W有用= fs2（2）总功W总= F s1（3）额外功W额外=W总W有用（4）s1= ns2其中 s1是动力F 移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力， n是动滑轮上的绳子段数。3. 滑轮组机械效率的求解（1）用滑轮组水平拉动物体时，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：（W有用/W总）100（W有用/W总）100= (fs2/ F s1) 1004. 用滑轮组水平拉动物体典
13、型例题解析【例题6】如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来（泥坑可近似看成水平面），在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s，已知 汽车所受阻力为1200N，司机师傅的拉力功率为300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：（1）司机师傅的拉力为多大？（2）滑轮组的机械效率是多少？答案：（1）500N；（2）80%解析：使用滑轮组沿水平方向拉物体时，若物体移动s，承担汽车与水平面间的摩擦力的绳的股数是n股，则绳自由端移动的距离s=ns，动力作用的绳端移动的速度是物体移动速度的n倍。（1）绳子自由端移动的距离s=ns汽车=31m=3m，绳子自由端速度：v=s/t=3m/5s=0.6
14、m/s，由P=Fv得，工人的拉力：F=500N；（2）拉力所做总功：W总=Fs=500N3m=1500J；工人所做有用功：W有用=fs汽车=1200N1m=1200J，滑轮组的机械效率：=100%=100%=80%四、与斜面机械效率有关的计算题解题套路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有用= Gh （2）总功W总= F s（3）额外功W额外=W总W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：（W有用/W总）100（W有用/W总）100= (Gh / F s) 1004. 用斜面提升物体典型例题解析【例题7】将一个重240 N的物体匀速推到斜面顶端，人沿斜面向上的推力为120 N，如图所示，物体沿斜面移动的距离s=3m，上升的高度h=1.2 m，则人对物体做的有用功是 J,斜面的机械效率是 。答案：288 80%解析：此题考查了功的计算与斜面的机械效率，同时也明确了斜面也是一种省力的机械，任何机械省力但不省功用斜面提升物体有用功W有用=Gh ；总功W总=Fs；额外功W额外
