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中考物理專題《機械效率》高頻考點歸類例析
簡單機械的效率及其相關問題，主要考查計算機械效率、比較不同機械的機械效率大小、判斷同一機械提升不同物體時機械效率大小的變化、已知機械效率求相關的物理量等，涉及有關知識的綜合應用，是中考的?？键c，多為中等偏難的考題，其中滑輪組的機械效率是高頻考點。解題關鍵，一是“三功”(有用功、額外功和總功)的分析判定;二是“三功”關系( )和機械效率公式的靈活運用。
一、杠桿的機械效率
用杠桿提升物體時，提升物體所做的功為有用功，克服杠桿自重、支點與杠桿(轉動軸)間的摩擦所做的功為額外功，動力所做的功為總功。
例1 用動力臂是阻力臂3倍的杠桿將600 N的貨物抬高30 cm，手向下壓杠桿的力是250 N，手下降的高度是 cm，人做的總功是 J，有用功是 J，該杠桿的機械效率是 。
解析:因動力臂是阻力臂的3倍，則動力作用點(手)移動的距離、是貨物移動距離 的3倍，故手下降的高度
。
人做的總功 。
杠桿將貨物抬高所做的有用功
。
杠桿的機械效率 。
【點撥】杠桿中，動力臂是阻力臂的幾倍，動力移動的距離就是阻力移動距離的幾倍，即 ， 。
例2 小明用圖1所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率。實驗時豎直向上拉動杠桿，使掛在杠桿下。面的鉤碼緩慢上升。(支點和杠桿的摩擦不計)問:

(1)重為5 N的鉤碼掛在A點時，人的拉力F為4N。鉤碼上升0. 3 m時，動力作用點C上升0. 5 m，此時機械效率 為多大?
(2)小明為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關，仍用該實驗裝置，將鉤碼移到B點，再次緩慢提升杠桿使動力作用點C仍然上升0. 5 m，比較此時的機械效率 與 的
大小，并用學過的知識給予推導。
解析:(1)杠桿提升鉤碼所做的有用功
。
拉力F所做的總功
。
杠桿的機械效率
。
(2)將鉤碼移到B點，杠桿升高的高度不變，克服杠桿自重所做的額外功 不變；此時鉤碼提升的高度減小，所做的有用 減??；由杠桿的機械效率 可知，杠桿的機械效率減小，故 。
【點撥】判斷機械效率的大小變化，應找出“三功”相關量中的變化量與不變量，由“三功”的變化情況分析確定機械效率的大小變化。
二、滑輪組的機械效率
1.提升類滑輪組
用滑輪組提升物體時，提升物體所做的功為有用功，克服動滑輪和繩的重力、摩擦所做的功為額外功，動力(拉力)所做的功為總功。
例3 甲、乙兩個滑輪組如圖2所示，其中每一個滑輪的質量都相同，用它們分別將重物 、 提高相同的高度，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是( )

A.若 = ，則拉力做的總功相同
B.若 = ，則甲的機械效率大于乙的機械效率
C.若 > ，則拉力做的有用功相同
D.用甲、乙中任何一個滑輪組提起不同的重物，機械效率不變
解析:甲滑輪組中一個動滑輪，乙滑輪組中兩個動滑輪，不計繩重和摩擦，提升高度 相同，額外功 ，因 ，則 ；有用功 ，若 = ，則 ；由 可知，拉力做的總功 。
滑輪組的機械效率 ，若 = ，因 、 ，故機械效率 。
若 > ，提升高度 相同，由 可知， 。
用同一滑輪組提起不同的重物，所做的額外功不變，有用功發生變化，有用功在總功中的比值發生變化，故機械效率變化，且機械效率隨被提升物重的增加而升高。答案:B。
【點撥】(1)比較機械效率的大小時，應找出“三功”相關量中的相同量與不同量，由“三功”的大小分析確定機械效率的大小。
(2)比較兩個滑輪組的機械效率大小，不計繩重和摩擦時，也可由滑輪組的機械效率 分析，若 = ，因 ，故 。
例4 圖3所示的是工人利用滑輪組提升重為810 N的物體的示意圖，某段過程中物體勻速上升的速度為0. 1 m/s，工人拉力F的功率為90 W，物體上升10 s拉力F克服滑輪組的摩擦做的功是60 J。求:
(1)工人拉繩子的速度;
(2)滑輪組的機械效率;
(3)滑輪組中的動滑輪的重力。

解析:(1)由圖可知，承擔物重的繩子段數 ，工人拉繩子的速度

(2)由 可得，工人拉力
。
滑輪組的機械效率

(3)物體上升的高度
。
拉力所做的有用功

拉力所做的總功
。
提升動滑輪所做的額外功
。
由 可得，動滑輪的重力為
。
【點撥】求拉力所做的總功，若已知拉方的功率，則可由 t求得;若已知拉力，則可由 求得。
例5 如圖4所示，小麗用三個均重10 N的滑輪組成的滑輪組以速度1 m/s勻速起吊重為470 N的物體，物體上升5 m，不計繩重及一切摩擦，繩的拉力 N;滑輪組的機械效率刀 。