2025年中考物理专题复习讲义专题15 机械效率（方法与技巧）（原卷版）

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【方法技巧】 这两个物理量是从不同方面反映机械性能的。它们之间没有必然的联系。功率大表示机械做功快；机械效率高表示机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定机械效率高，例如内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有30％~40％，反之，机械效率高的机械功率不一定大。例如，安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达80％，但功率却只有几瓦特。
【典例剖析】下列说法正确的是（ ）
A．机械效率可以大于100%B．做功越多的机械，其功率一定越大
C．我国三峡船闸利用了连通器原理D．只要有动能和势能的变化，机械能就一定守恒
二．如何理解机械效率具有“可变性”？
【方法技巧】 由公式可知，如果该机械的额外功（W额）一定，有用功（W有）越大，机械效率（η）越高，比如用同一个滑轮组把一块巨石和一个乒乓球提起相同的高度，前者的机械效率高，由此可见对同一个机械，它的机械效率是可变的，而不是某一确定值。
【典例剖析】用如图所示的滑轮组拉动物体A，使物体A以0.2m/s的速度水平向左匀速运动10s，已知物体A重500N，物体A受到的摩擦力为120N，拉力F的功率为30W，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为2m
B．克服物体A与地面间摩擦力做的功是额外功
C．滑轮组的机械效率为80%
D．相同情况下，若用该滑轮组匀速拉动质量更大的物体B，滑轮组的机械效率不变
三．如何计算有用功？【方法技巧】 求解有用功的关键是明确人们使用机械的目的是什么，为了达到目的所做的那部分“目的功”就是有用功。有用功的大小等效于为了达到目的而直接用手对物体做的功。
甲 乙 丙
如对于图甲、乙两图的目的是提升物体升高h高度。因此，为了达到目的必须克服物重所做的功就是有用功，即W有=Gh。对于图丙图来说，利用滑轮组的目的是水平移动物体一段距离（s）。因此，为了达到目的必须克服摩擦阻力f所做的功就是有用功，即W有=fs。
【典例剖析】
1．如图所示，斜面长s为1.2m，高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端用时2s，若拉力所做的功为6J。则下列说法正确的是（ ）
①拉力为5N
②拉力的功率为3W
③拉力所做的额外功为1.5J
④提升物体所做的有用功为5J
A．①②B．①③C．②③D．①④
2．如图所示的滑轮组，用F=30N的拉力，拉动水平地面上重为300N的物体，使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45N，在此过程中，下列说法正确的是
①拉力做的功是120J ②绳子自由端移动的距离是2m ③滑轮组的机械效率是75%
④A点受到的拉力为300N
A．①④B．②③
C．①③D．③④
四．如何进行有关功、功率、机械效率的综合计算？
【方法技巧】（1）首先明晰三者的物理意义与公式关系：
①三者之间的关系：
②三者的公式关系：
③功率与速度、牵引力的关系：
机械中的功率：
审题挖掘隐含条件。对于滑轮组来说，若已知物体移动的距离或速度，可根据承担物重或承担水平摩擦力的绳子段数n计算出绳子自由端移动的距离或速度。即s绳=nh物；vF=2vG。若不计摩擦或绳重，表明额外功是由于克服动滑轮的重产生的，此时额外功的大小为：W额外=G动h。
选择合适的公式表达出有用功、总功并明晰额外功产生的原因，然后根据已知条件表示出机械效率、功率的公式并进行展开和合理简化消元。
如根据使用机械的目的有用功的表达式有：
①利用滑轮组竖直提升重物时，要克服物重做功，W有=Gh；
②利用滑轮组水平方向匀速移动物体时，要克服水平面的摩擦阻力做功，W有=fs。
③利用滑轮组竖直提升浸没在水中的重物时，要克服物体在水中的重做功，W有=(G-F浮)h。
相应的总功表达式有：
①已知W有、W额时，W总=W有+W额；
②已知F和s时，W总=Fs；
③已知η、W有时，；
④已知P和t时，W总=Pt。在涉及功的题目中，可根据实际情况选用合适的公式做灵活处理。
根据有用功和总功的表达式及已知条件，机械效率表达式有：
①利用滑轮组提升物体时，滑轮组的机械效率可表示为：
Ⅰ万能公式
Ⅱ忽略绳重和摩擦
②利用滑轮组水平匀速移动物体时，滑轮组的机械效率可表示为
③斜面的机械效率可表示为
（4）最后根据已知条件代入公式求出未知量。
【典例剖析】
1．在斜面上将一个质量为5 kg的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为40 N,斜面长2 m、高1 m,把重物直接提升h所做的功作为有用功(g取10 N/kg),下列说法正确的是
A．物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用
B．做的有用功是50 J
C．此斜面的机械效率为83.3%
D．物体受到的摩擦力大小为10 N
2．如图所示，斜面长5m，高1m，把重为5000N的物体匀速地推向斜面顶端，若斜面是光滑的，则推力为_____N；如果斜面不光滑，其斜面的机械效率为80%，则所用推力为_____N，物体受到的摩擦力为_____N．