初中物理北师大版（2024）八年级下册（2024）探究使用机械是否省功优秀导学案

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▉题型1 有用功、额外功与总功
【知识点的认识】
（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有用＝Gh（提升重物）＝W总﹣W额＝ηW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额＝W总–W有＝W总*（1﹣η）。
（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总＝W有用+W额
1．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（ ）
A．有用功增加，总功增加
B．有用功不变，总功增加
C．有用功不变，总功不变
D．有用功不变，总功减少
2．将一个重为4.5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端（如图所示）。已知斜面长1.2m，高为0.4m，斜面对物体的摩擦力为0.3N（物体的大小可忽略不计）。则在上述过程中有用功为 J，额外功为 J，沿斜面向上的拉力大小为 N
如图所示，斜面长度为4m，高度为1.5m，用平行于斜面的50N的拉力将重为100N的物体由斜面的底端匀速拉到顶端，拉力对物体做的有用功为 J，拉力做的总功为
J。
4．使用一个动滑轮，把400N的重物匀速提高10m，则有用功为 J。
5．小勇同学利用星期天积极参加社会实践活动，到养老院当义工，在活动中要帮助老人将3壶相同的油从一楼搬到三楼。小勇第一趟将一壶油从一楼提到三楼，用时20s；第二趟将两壶油从一楼提到三楼，用时30s。已知每壶油的质量为5kg，小勇的质量为45kg，每层楼的楼高是3m。（g＝10N/kg）
（1）第一趟小勇做了多少有用功？小勇做功的总功率是多少？
（2）比较小勇两趟做功效率的高低，并说明理由。
▉题型2 功的原理
【知识点的认识】
使用任何机械时，人们所做的功，都不会少于（大于或等于）不用机械时所做的功，也就是使用任何机械都不省功．这个结论叫做功的原理．
功的原理是人们经过长期的实验和研究得到的规律，是任何机械（不论是简单机械还是复杂的机器）都遵循的原理，它表明使用任何机械，能省力或省距离或改变力的方向，但都不能省功．
6．关于杠杆，下列说法正确的是（ ）
A．筷子是省力杠杆
B．支点不一定在杠杆上
C．使用杠杆可以省功
D．力臂就是从支点到力的作用线的距离
7．在生产和生活中经常使用各种机械，对此下列说法正确的是（ ）
A．使用机械一定可以省功
B．使用机械一定可以省距离
C．使用机械一定可以省力
D．以上说法都不对
8．关于使用简单机械，下列说法正确的是（ ）
A．可以省力B．可以省功
C．一定省距离D．一定省时间
9．下面说法中正确的是（ ）
A．浸没在水中的物体，密度越大，受到的浮力越小
B．既省力又省距离的机械是不存在的
C．机械的功率越小，做功越少
D．一块冰融化成水后，体积、密度、质量和比热容均发生变化
10．在生产和生活中经常使用各种机械，在使用机械时，下列说法中正确的是（ ）
A．可以省力或省距离，但不能省功
B．可以省力，同时也可以省功
C．可以省距离，同时也可以省功
D．只有在费力情况时才能省功
11．关于使用简单机械，下列说法正确的是（ ）
A．使用简单机械，既省力又省距离
B．使用简单机械，既费力又费距离
C．使用简单机械，既省力又省功
D．使用简单机械，可以省力但不省功
12．使用简单机械，有时可以省力，有时可以省距离，但不能省 。
13．啤酒瓶瓶盖起子是省力杠杆，使用它 功（选填“省”或“不省”）。
▉题型3 机械效率的概念
【知识点的认识】
（1）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）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：η=W有用W总。
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。
14．小柳利用如图所示滑轮组将重物A提升到高处。下列说法正确的是（ ）
A．小柳利用滑轮组的目的是为了省功
B．重物A悬停时，小柳对重物不做功
C．用滑轮组做功多，说明它的机械效率高
D．当重物A匀速缓慢上升时，小柳对重物不做功
15．一台机械做功时，下列说法正确的是（ ）
A．机械做的额外功越少，机械效率就越高
B．机械做的有用功越多，机械效率就越高
C．机械做的总功越多，机械效率就越高
D．机械做的有用功在总功中占的比例越大，机械效率就越高
16．下列说法中正确的是（ ）
A．功率大的机器做功多
B．功率大的机器做功快
C．机械效率高的机械做的有用功多
D．机械效率高的机械做的额外功少
17．下列关于机械效率的说法正确的是（ ）
A．越省力的机械，机械效率越高
B．做功越快的机械，机械效率越高
C．所做有用功越多的机械，机械效率越高
D．有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高
18．甲、乙两个机械工作时，甲的机械效率为70%，乙的机械效率为50%，则（ ）
A．乙机械更省力
B．乙机械做功更少
C．乙机械做功更慢
D．乙机械做功时有用功占总功的比例更少
19．下列说法中正确的是（ ）
A．机械效率越高，机械越省力
B．机械效率越高，机械做功一定越多
C．功率越大的机械做功一定越多
D．有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高
20．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械设备，其功率越小
B．使用机械设备做功越多，其功率越大
C．使用机械设备做功越快，其效率越高
D．任何机械设备的效率总小于1
21．下列说法中正确的是（ ）
A．机械效率高的机械，做功就越多
B．功率大的机械，做功就越多
C．功率大的机械，做功就越快
D．功率小的机械，其机械效率越低
22．关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A．做功越多机械效率越高
B．实际生产中，使用机械比不使用机械做功的效率高
C．有用功与总功的比值越大，机械效率高
D．使用机械做功时，如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦，那么，机械的效率可以高于100%
23．下列说法中正确的是（ ）
A．机械的功率越小，其机械效率越低
B．在相同时间内，效率高的机械做功多
C．功率大的机械一定比功率小的机械做功多
D．功率大的机械一定比功率小的机械做功快
24．当两台机器正常工作时，机械效率高的机器一定比机械效率低的机器（ ）
A．做功快
B．做功时间短
C．做的有用功多
D．做的有用功在总功里占的比例大
25．下列关于机械和功相关说法，正确的是（ ）
A．若重力对物体做了功，物体的运动状态一定发生改变
B．所做有用功越多的机械，则其机械效率一定越大
C．物体受到的合外力做功为零，则物体一定处于静止状态
D．机械做功越快，则机械做功的功率一定越大
26．机械效率总小于1，这是因为（ ）
A．动力总小于阻力
B．动力总大于阻力
C．有用功总大于额外功
D．使用机械时总存在额外功
（多选）27．下列说法中错误的是（ ）
A．小刚比小明做功多，则小刚的功率一定比小明的功率大
B．小刚比小明做功多，且做功所用时间比小明少，则小刚的功率一定比小明的功率大
C．机械做的有用功越多，机械效率越高
D．机械做功越快，机械效率越高
（多选）28．下列说法中正确的是（ ）
A．有用功一定时，额外功越少，机械效率越高
B．机械效率越高，机械做功一定越快
C．有用功越大，机械效率一定越高
D．有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高
（多选）29．下列有关功、功率和机械效率的说法，正确的是（ ）
A．做功越快，功率越大
B．做功用的时间越短，功率越大
C．机械的功率大，机械效率一定高
D．有用功在总功中所占的比例越大，机械效率一定越高
30．机械工作时因为额外功是不可避免的，所以机械效率总是 1。
31．俗话说“竹篮打水一场空”，此过程中，对 做的功是有用功，对 做的功是额外功，这一现象所包含的物理道理是机械效率 （填“高”或“低”）。
▉题型4 机械效率的比较大小
【知识点的认识】
（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．
32．如图所示，小明分别使用滑轮或滑轮组匀速提升质量为m的物体，滑轮的质量均相等（小于物体的质量），在相同的时间内物体被提升的高度均为h，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离关系为s甲＞s乙＞s丙
B．绳子自由端移动的速度关系为v甲＞v乙＞v丙
C．绳子自由端移动的拉力关系为F甲＞F乙＞F丙
D．三种装置的机械效率关系为η甲＞η乙＞η丙
33．小华将同一桶沙子从一楼地面匀速竖直向上提到二楼，使用相同的滑轮，采用不同的绕线方式，如图所示。甲图中，使用滑轮做的总功为W1，机械效率为η1。乙图中，使用滑轮做的总功为W2，机械效率为η2。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．W1＝W2B．W1＞W2C．η1＞η2D．η1＜η2
34．如图所示，小明分别用甲、乙两套滑轮把同一桶沙子从一楼地面匀速竖直提升到二楼。用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。不计绳重和滑轮的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．W1＝W2，η1＞η2B．W1＞W2，η1＜η2
C．W1＜W2，η1＜η2D．W1＜W2，η1＞η2
35．如图所示，用四个完全相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，把质量相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两个滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重和摩擦），则（ ）
A．图甲拉力做功多，图甲的机械效率高
B．图甲省力，图甲、图乙的机械效率一样高
C．图乙拉力做功多，图乙的机械效率高
D．图乙省力，图甲、图乙的机械效率一样高
36．西安地铁16号线正在建设中，计划2023年开通运行，这将是西北地区第一条全自动无人驾驶的地铁路线。建设地铁时，铲车几分钟就能将土铲起运走，而靠人力则需要几小时。下列说法正确的是（ ）
A．铲车做的功多
B．铲车做功的机械效率高
C．铲车做功快，功率大
D．人力做的额外功少，有用功多
37．如图所示，小明用同一个动滑轮分别把物体A和物体B匀速提升相同的高度，自由端的拉力分别为F1和F2。已知物体A的质量小于物体B的质量，不计绳重和轮与轴的摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A．物体A上升的速度与物体B上升的速度相同
B．F1所做的功与F2所做的功相同
C．F1做功的功率小于F2做功的功率
D．滑轮提升物体A的机械效率小于提升物体B的机械效率
38．下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是（ ）
A．有用功越多，机械效率越高
B．同一起重机提起的货物越重，机械效率越高
C．额外功越少，机械效率越高
D．同一起重机提起同一货物，用时越短，机械效率越高
▉题型5 机械效率的简单计算
【知识点的认识】
机械效率的计算公式是：η=W有用W总×100%，其中η代表机械效率，‌W有用是有用功，‌W总是总功。‌这个公式用于计算任何类型的机械系统，‌无论是滑轮组、‌斜面、‌杠杆还是其他类型的机械装置。‌
滑轮组：①η=W有W总=GhFs=GnF
②不计绳重、摩擦，η=W有W总=GhGh+G动h=GG+G动；
斜面：η=W有W总=GhFs
（多选）39．中国古代五大农书之首《齐民要术》中记载“井浅用桔槔，井深用辘轳。”如图甲所示，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，其工作原理如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A．辘轳的本质是一个省力杠杆
B．若只增加小轮的半径，可以更省力
C．使用辘轳汲水时，可以省功
D．辘轳的机械效率与所提升水的重力有关
40．如图，这是某建筑工地上使用的塔式起重机。其部分技术参数如下表所示：
（1）吊起的建筑材料达到最大起重质量时，建筑材料到塔的距离 （选填“最近”或“最远”）。
（2）该起重机一次最多能吊起的建筑材料所受的重力为多少？（g取10N/kg）
（3）该起重机将重为5000N的建筑材料匀速吊起12m，起重机对建筑材料做了多少有用功？
（4）如果上述过程中起重机的实际总功率为8kW，吊起建筑材料用时15s，起重机的机械效率是多大？
41．阅读下面的短文，并回答问题。
龙骨水车
据史料记载，龙骨水车发明于东汉时期，因其结构形如长龙骨架而得名，是中国古代劳动人民发明的农业灌溉机械之一。如图甲所示，龙骨水车的主体有两部分组成：一是取水部分的车桶、大龙头轴、小龙头轴、刮水板等；二是人操作部分的扶手和脚踏板等。龙骨水车通体由木质板材构成，大部分采用榫接和链接结构，材料简单、技艺成熟，使龙骨水车很容易制作。
龙骨水车在工作时主要利用链轮传动原理，即当主动轴旋转时，链条与固定在主动轴上的链轮相咬合，从而带动固定在从动轴上的链轮旋转，使从动轴获得动力。如图乙所示，小龙头轴及刮水板浸入低处的水中，人握住扶手用脚踏动脚踏板，驱动大龙头轴（主动轴）转动，带动链条（由刮水板等组成）运动，进而带动小龙头轴（从动轴）转动，这一过程中刮水板将水带入车桶内，板叶刮水上行，将低处的水刮传至高处的农田中，实现连续提水灌溉。
这种古代先进的大型农用机械，不仅提高了当时农业灌溉的效率，更彰显了我国古代劳动人民的智慧。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）龙骨水车在工作时主要是利用了 原理。
（2）刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，对水所做的功越 （选填“多”或“少”），当工人踩动脚踏的速度加快时，提升水的功率会变 （选填“大”或“小”）。
（3）若农民伯伯踩动龙骨水车，水车旋转一周可以将0.03m3的水提升2m灌溉农田，所用时间为60s，农民伯伯做功的总功率为25W，g取10N/kg。则该过程中龙骨水车的机械效率为 %。
▉题型6 功、功率、机械效率的区别
【知识点的认识】
功率表示做功的快慢，功率大表示做功快；
功率的大小与功和做功所用的时间都有关，因此做功多，不一定做功快；
机械效率反映机械做功性能的好坏，它与功、功率之间没有直接的大小关系，即机械效率高的机械不代表做的功多，不代表做功快，只能说明机械的有用功和总功的比值大，能量的利用率高。
42．关于功、功率和机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A．机械的功率大，做功一定快
B．机械的功率大，做功一定多
C．机械做功的时间越短，功率一定越大
D．机械做的有用功越多，机械效率一定越高题型1 有用功、额外功与总功
题型2 功的原理
题型3 机械效率的概念
题型4 机械效率的比较大小
题型5 机械效率的简单计算
题型6 功、功率、机械效率的区别
吊臂前端起重质量/kg
700
最大起重质量/kg
3000
独立使用高度/m
30.5
平衡块质量/kg
6000
总功率/kW
24