沪科版（五四制）(2024)八年级下册（2024）第5节 机械效率优质导学案及答案

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▉题型1 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。
1．关于热机效率，下列说法中正确的是（ ）
A．热机效率越高，热机做的有用功越多
B．热机效率越高，热机的功率越大
C．提高热机效率和节能减排无关
D．提高热机效率，要减少机械摩擦和热损失
2．关于功率，下列说法正确的是（ ）
A．做功多的机械，功率一定大
B．做功时间短的机械，功率一定大
C．功率大的机械，做功一定快
D．做相同的功，所用时间短的机械，功率一定小
3．机械效率的单位是（ ）
A．牛顿B．瓦特C．焦耳D．无单位
（多选）4．我国是农业大国，取水灌溉是农耕中的重要环节。《农书》中记载了一种叫“高转筒车”的古代农业机械（图甲），中国科技技术馆还原了这种设备（图乙），使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（ ）
A．竹筒内水量越大，筒车的机械效率越高
B．上、下两个转轮都可看作定滑轮
C．筒车匀速转动输水时，对水做的功为总功
D．上、下两个转轮转速越快，输水做的功越大
（多选）5．如图，这是“遥遥”科创小组的同学们设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．顶部的定滑轮可以省力
B．机械效率可达到100%
C．顶部的定滑轮可以改变力的方向
D．给车轮轴承加润滑油可以减小摩擦力
（多选）6．如图所示是我国《农书》中记录的槽碓（dui）。大木勺积水较多会下沉，使石锤上升；当大木勺内的水流出变轻后，石锤落下击打石臼内的谷物。该槽碓（ ）
A．机械效率可达100%
B．是杠杆
C．机械效率不可能达到100%
D．是热机
7．因为有用功总 （选填“大于”、“等于”或“小于”）总功，所以机械效率总小于1．滑轮组的机械效率越高，说明额外功在总功中所占的比例就 （选填“越大”或“越小”）。
▉题型2 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．
（多选）8．如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面缓慢匀速提到二楼，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，若不计绳重与摩擦，则（ ）
A．η1＜η2B．η1＞η2C．W1＜W2D．W1＞W2
▉题型3 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
9．如甲图所示是我国古代科学技术著作《天工开物》记载的水碓。水流冲击水轮转动，推动碓尾把碓头的石杵举起、落下，不断舂米，如乙图所示。
（1）如图乙所示水碓可视为不等臂杠杆，它是按照 杠杆来设计的；
（2）碓头的石杵落下是受到 力的作用，落下过程中石杵的惯性 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）水轮一小时可提升质量为3000kg的水升高4m，每分钟流水对水轮做的总功为2400J，忽略摩擦力，水轮旋转一小时提升水所做的有用功为 J，机械效率是 （保留一位小数）。
10．早在3000多年前，我们的祖先就设计了汲水工具﹣﹣辘轳（如图所示），辘轳是一种省力的机械。小军用辘轳从井中匀速提上来一桶水，水重200N，桶重20N，用时30s，提升的高度6m，做的总功为1500J，求：
（1）小军所做的有用功？
（2）辘轳的机械效率？
（3）小军提水的总功率？
（4）小军克服绳重和摩擦阻力所做的功？
▉题型4 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。
11．理解物理概念是学好物理的关键，关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．功率越大，做功就越快，机械效率也越大
B．机械效率越高的机械，表明它做的有用功越多
C．物体受力且运动一段距离时，力就对物体做了功
D．两个机械工作时做的额外功相同，有用功也相同，机械效率也一定相同
12．关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．省力的机械也可以省功
B．功率大的机械做功快
C．功率大的机械做功多
D．功率大的机械效率高
13．下列关于功、功率和机械效率的说法中，正确的是（ ）
A．功率大的机械，做功一定多
B．做功快的机械，功率一定大
C．效率高的机械，功率一定大
D．做功多的机械，效率一定高
▉题型5 测量滑轮组的机械效率的实验
【知识点的认识】
实验目的：测量滑轮组的机械效率
实验原理：η=W有W总=GhFs
实验器材：滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺
实验步骤：
（1）用弹簧测力计测量出钩码的重力G；
（2）按装置图把滑轮组和刻度尺安装好，并记下钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置；
（3）竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，读出其示数F，并从刻度尺上读出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s；
（4）分别算出有用功W有、总功W总和机械效率η，将各项数据填入表格
（5）增加被提升钩码的个数，重复步骤（2）（3）（4）
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
14．如图所示，“测滑轮组的机械效率”的实验数据如表：
（1）实验时，应沿竖直向上的方向 拉动弹簧测力计；
（2）第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示为 N；
（3）第3次实验滑轮组的机械效率是 （保留一位小数）；
（4）如果用这个滑轮组提升7N的重物，则它的机械效率可能是 。
A.60%
B.70%
C.80%
15．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）从表中数据可分析出实验1是用 图做的实验，实验2是用 图做的实验。
（2）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率 。
（3）比较实验1和实验3可得结论：使用同一滑轮组， 可以提高滑轮组的机械效率。
（4）若甲滑轮组的滑轮重从2N减小到1N，其机械效率将 。
16．在“测滑轮组机械效率”的实验中，小明用如图所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据记录如表。
（1）实验中，应竖直向上 拉动弹簧测力计。
（2）第②次实验中，所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率为 %。（结果保留一位小数）
（3）小明分析表中数据发现：使用同一滑轮组提升钩码，钩码重力变大，机械效率将 （选填“提高”“降低”或“不变”）。
17．在“探究影响动滑轮机械效率的因素”实验中，小明用同一动滑轮进行了三次实验，实验装置如图所示，实验数据如表所示。
（1）实验时，应沿竖直向上 拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（2）第2次实验中，拉力所做的功为 J，动滑轮的机械效率为 %；（结果保留至0.1%）
（3）分析表中数据可知：在用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，若仅增加被提升物体的重力，
则动滑轮的机械效率 ，该实验中小明所用动滑轮的重力一定小于 N。
18．用如图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
（1）第4次实验时滑轮组的机械效率是 %；
（2）分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“重”或“轻”），滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）。
19．如图所示为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，每个钩码重2N（绳重、摩擦和弹簧测力计自重均不计）；
（1）实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计。
（2）弹簧测力计的示数如图所示，则动滑轮的重力是 N。
（3）增加2个钩码，再做实验，此时滑轮组的机械效率将 。
▉题型6 斜面机械效率的测量实验
【知识点的认识】
实验目的：探究斜面的机械效率
实验器材：斜面（高度可调），木块，弹簧测力计，细线，刻度尺．
实验原理：η=W有W总
20．如图所示是小明“测量斜面的机械效率”的实验装置。
（1）请计算坡度为60°时的斜面机械效率，并请将计算结果填入表格中：
（2）请你根据实验数据得出以下的结论：
结论1：沿粗糙程度相同的斜面的斜面向上匀速拉动同一物体时，斜面坡度 （选填“越大”或“越小”）拉力越小。
结论2：在粗糙程度相同的条件下，斜面坡越大，机械效率 。（选填“越高”或“越低”）
▉题型7 杠杆机械效率的测量实验
【知识点的认识】
实验器材：‌将杠杆挂在支架上，‌调节杠杆在水平位置平衡。‌
实验步骤：
（1）加载重物，在杠杆左边距支点一定距离处挂一重物，，‌同时在杠杆右边距支点另一距离处用弹簧测力计竖直向下拉住杠杆，‌使杠杆平衡，‌并记下物体和弹簧测力计的上下对应刻度尺的位置。‌
（2）记录数据：‌通过弹簧测力计匀速向下拉动杠杆到特定位置，‌并读出物体和弹簧测力计移动的距离以及弹簧测力计的示数，‌记录在表格中。‌
（3）计算机械效率：‌根据公式η=W有用W总=GhFs计算机械效率，‌其中G是物体的重量，‌h是物体上升的高度，‌F是弹簧测力计的示数，‌s是弹簧测力计移动的距离
21．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，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，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆A点下面的钩码缓缓上升，实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N．若杠杆的本身的重力不计，则下列说法正确的是（ ）
A．拉力对杠杆做的额外功为0.1J
B．匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数先变小后变大
C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率降低
D．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率升高
22．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G＝100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h＝0.2m，弹簧测力计的示数为F＝50N，其移动的距离为s＝0.5m，则杠杆的机械效率η＝ 。
（1）若增加钩码的重量，重复实验，则杠杆的机械效率将 （变大/变小/不变）
（2）若不计转轴O处的摩擦，若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为F，杠杆的机械效率为n'，则：F′ F，η′ η（＞/＝/＜）
题型1 机械效率的概念
题型2 机械效率的比较大小
题型3 机械效率的简单计算
题型4 功、功率、机械效率的区别
题型5 测量滑轮组的机械效率的实验
题型6 斜面机械效率的测量实验
题型7 杠杆机械效率的测量实验
实验次数
物重G（N）
物体上升高度h（m）
拉力F（N）
绳子自由端移动距离s（m）
机械效率η
1
4
0.1
2.0
0.3
66.7%
2
5
0.1
0.3
69.4%
3
6
0.1
2.6
0.3
实验次数
1
2
3
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.4
2.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率η
74%
57%
83%
序号
钩码重/N
钩码上升距离/cm
拉力/N
绳端移动距离/cm
机械效率/%
①
2
10
0.8
30
83.3
②
4
10
1.5
30
③
6
10
2.2
30
90.9
序号
钩码重G/N
物体上升的高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η/%
1
1
0.1
0.80
0.2
62.5
2
2
0.1
1.35
0.2
3
3
0.1
1.95
0.2
76.9
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升的高度h/cm
拉力F/N
绳子自由端移动距离s/cm
机械效率η
1
2.0
5
1.0
15
66.7%
2
4.0
5
1.8
15
74.1%
3
4.0
10
1.8
30
74.1%
4
6.0
5
2.5
15
斜面坡度
斜面粗糙程度
物重G（N）
斜面高度h（m）
沿斜面拉力F（N）
斜面长L（m）
有用功W有（J）
总功W总（J）
机械效率η（%）
30°
粗糙
0.5
0.20
0.35
0.4
0.10
0.14
71.4
60°
粗糙
0.5
0.28
0.45
0.4
0.14
0.18