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中考物理专题《机械效率》高频考点归类例析
简单机械的效率及其相关问题，主要考查计算机械效率、比较不同机械的机械效率大小、判断同一机械提升不同物体时机械效率大小的变化、已知机械效率求相关的物理量等，涉及有关知识的综合应用，是中考的常考点，多为中等偏难的考题，其中滑轮组的机械效率是高频考点。解题关键，一是“三功”(有用功、额外功和总功)的分析判定;二是“三功”关系( )和机械效率公式的灵活运用。
一、杠杆的机械效率
用杠杆提升物体时，提升物体所做的功为有用功，克服杠杆自重、支点与杠杆(转动轴)间的摩擦所做的功为额外功，动力所做的功为总功。
例1 用动力臂是阻力臂3倍的杠杆将600 N的货物抬高30 cm，手向下压杠杆的力是250 N，手下降的高度是 cm，人做的总功是 J，有用功是 J，该杠杆的机械效率是 。
解析:因动力臂是阻力臂的3倍，则动力作用点(手)移动的距离、是货物移动距离 的3倍，故手下降的高度
。
人做的总功 。
杠杆将货物抬高所做的有用功
。
杠杆的机械效率 。
【点拨】杠杆中，动力臂是阻力臂的几倍，动力移动的距离就是阻力移动距离的几倍，即 ， 。
例2 小明用图1所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下。面的钩码缓慢上升。(支点和杠杆的摩擦不计)问:

(1)重为5 N的钩码挂在A点时，人的拉力F为4N。钩码上升0. 3 m时，动力作用点C上升0. 5 m，此时机械效率 为多大?
(2)小明为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0. 5 m，比较此时的机械效率 与 的
大小，并用学过的知识给予推导。
解析:(1)杠杆提升钩码所做的有用功
。
拉力F所做的总功
。
杠杆的机械效率
。
(2)将钩码移到B点，杠杆升高的高度不变，克服杠杆自重所做的额外功 不变；此时钩码提升的高度减小，所做的有用 减小；由杠杆的机械效率 可知，杠杆的机械效率减小，故 。
【点拨】判断机械效率的大小变化，应找出“三功”相关量中的变化量与不变量，由“三功”的变化情况分析确定机械效率的大小变化。
二、滑轮组的机械效率
1.提升类滑轮组
用滑轮组提升物体时，提升物体所做的功为有用功，克服动滑轮和绳的重力、摩擦所做的功为额外功，动力(拉力)所做的功为总功。
例3 甲、乙两个滑轮组如图2所示，其中每一个滑轮的质量都相同，用它们分别将重物 、 提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( )

A.若 = ，则拉力做的总功相同
B.若 = ，则甲的机械效率大于乙的机械效率
C.若 > ，则拉力做的有用功相同
D.用甲、乙中任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
解析:甲滑轮组中一个动滑轮，乙滑轮组中两个动滑轮，不计绳重和摩擦，提升高度 相同，额外功 ，因 ，则 ；有用功 ，若 = ，则 ；由 可知，拉力做的总功 。
滑轮组的机械效率 ，若 = ，因 、 ，故机械效率 。
若 > ，提升高度 相同，由 可知， 。
用同一滑轮组提起不同的重物，所做的额外功不变，有用功发生变化，有用功在总功中的比值发生变化，故机械效率变化，且机械效率随被提升物重的增加而升高。答案:B。
【点拨】(1)比较机械效率的大小时，应找出“三功”相关量中的相同量与不同量，由“三功”的大小分析确定机械效率的大小。
(2)比较两个滑轮组的机械效率大小，不计绳重和摩擦时，也可由滑轮组的机械效率 分析，若 = ，因 ，故 。
例4 图3所示的是工人利用滑轮组提升重为810 N的物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0. 1 m/s，工人拉力F的功率为90 W，物体上升10 s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60 J。求:
(1)工人拉绳子的速度;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)滑轮组中的动滑轮的重力。

解析:(1)由图可知，承担物重的绳子段数 ，工人拉绳子的速度

(2)由 可得，工人拉力
。
滑轮组的机械效率

(3)物体上升的高度
。
拉力所做的有用功

拉力所做的总功
。
提升动滑轮所做的额外功
。
由 可得，动滑轮的重力为
。
【点拨】求拉力所做的总功，若已知拉方的功率，则可由 t求得;若已知拉力，则可由 求得。
例5 如图4所示，小丽用三个均重10 N的滑轮组成的滑轮组以速度1 m/s匀速起吊重为470 N的物体，物体上升5 m，不计绳重及一切摩擦，绳的拉力 N;滑轮组的机械效率刀 。