题目

小红学过“机械效率”后，有一个疑问：“机械效率越高是否越省力？”针对个问题小红用一个弹簧测力计，利用家中“案板”和盛入一定水的小茶杯做了以下实验： A，把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入适量的水，用弹簧测力计测得杯子和水的重力G． B，用“案板”作斜面，如上图所示，把一只水杯通过细绳与弹簧测力计连接，拉动弹簧测力计，把盛水的杯子匀速拉上斜面． C，分别测出拉力F，杯子移动的距离s和升高的高度h． D，改变斜面的高度，做4次实验，记录实验数据如下： （1）计算并将数据填入表中4个空格． （2）小红的疑问是否得出解决？分析实验数据，能得出什么结论？ （3）完成上面实验后，小红又产生一个猜想：“如果减小斜面的摩擦，可以提高斜面的机械效率．”请你先用所学知识，说明小红的猜想是否正确（简述理由）． （4）请你设计一个实验，进一步证明你对小红猜想的判断．（简要说明在前面实验的基础上要做哪些新的实验操作）．

所属题型：问答题 试题难度系数：中档

答案

（1）W有=Gh=5N×0.1m=0.5J W总=Fs=1.6N×0.5m=0.8J η1= 0.5J 0.8J =62.5% η2= 1J 1.35J =74.1% （2）分析表中的拉力与机械效率，小红的疑问得到了解决；得到的结论是：斜面的机械效率越高，越不省力； （3）影响机械效率高低的主要有原因是额外功，使用斜面时，克服摩擦力做的功为额外功，在有用功一定的情况下，减小额外功，可以提高机械效率； （4）采用控制变量法：控制斜面倾斜程度、物重、斜面高度、斜面长度相同，换用毛巾、棉布、玻璃等不同的接触面材料改变斜面粗糙程度，从而改变摩擦力，计算出机械效率进行比较． 故答案为： （1） （2）小红的疑问得到了解决；斜面的机械效率越高，越不省力； （3）小红的猜想正确．使用斜面时，克服摩擦力做的功为额外功，在有用功一定的情况下，减小额外功（即减小了总功），可以提高机械效率； （4）在小红设计的实验的基础上： ①保持斜面倾角不变，在斜面表面铺上不同的材料（如毛巾、棉布、玻璃等）改变摩擦力； ②将水杯沿斜面匀速提升一定高度或沿斜面匀速移动一定距离，记录弹簧测力计的示数； ③计算出机械效率并进行比较．

考点梳理

初中二年级物理试题“小红学过“机械效率”后，有一个疑问：“机械效率越高是否越省力？”针”旨在考查同学们对 功的计算、 机械效率的计算、 斜面的机械效率、 控制变量法和科学探究的过程、 ……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：

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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初二物理。

• 功的计算
• 机械效率的计算
• 斜面的机械效率
• 控制变量法和科学探究的过程

考点名称：功的计算

功的定义：“功”一词最初是法国数学家贾斯帕-古斯塔夫·科里奥利创造的。物理学中，必须有作用在物体上的力，且物体在这个力的方向上通过一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做功，是指力对距离的累积。国际单位制单位为焦耳(J)。

以下三种情况下力对物体不做功：

(1)靠惯性运动的物体没有力对它做功。例如：某同学踢足球，球离开脚后飞出10m远，足球飞出10m 远的过程中，人做功为零。

(2)物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功。如：一辆汽车停止在路边，一个人用很大的力却没有推动它。推力对汽车不做功。

(3)物体受到力的作用，同时也运动了一段距离，但两者相互垂直，即在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。如手提水桶在水平面上运动一段距离，水桶虽然受到手的提力作用，但是由于手提桶的力的方向始终竖直向上，跟水平地面垂直，所以在水平面上走得再远，手的提力对水桶也没有做功。

功的计算公式：

在物理学中，把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功，功=力*力的方向上移动的距离，公式为(W=Fscosα)(初中阶段，力方向与位移方向的夹角为0，即α=0°，cos0°=1，所以W=Fs)。

国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1N·m。

公式计算时常考注意点：

(1)力与物体移动的距离在方向上必须一致;

(2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体;

(3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。

功的工作原理：

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。功的原理是一个普遍结论，对于任何机械都适用，表达式为Fl=Gh，f=G(h/l)。

考点名称：机械效率的计算

机械效率

机械效率是指任何机械本身都受到力的作用，相对运动的零件间又存在摩擦，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功。这时动力所做的总功等于有用功加额外功。机械效率用来衡量机械对机械能有效利用的程度，只考虑机械能传递过程中的摩擦损失，而不考虑由非机械能转变成机械能过程中的能量损失。

机械效率的计算公式

机械效率指有用功与总功的比值，用符号η表示，计算公式为η=W有/W总*100%，用符号η表示。

功、功率和机械效率的比较