二、机械效率
请阅读教科书第21～22页“机械效率”的内容并填空。
（1）机械效率的定义：
；
（2）机械效率的计算公式：
；
（3）使用任何机械，都不可避免地要做
功，因此总有$W_{有用}\_\_\_\_\_\_W_{总}$，所以任何机械的机械效率都
100%。
算一算：计算“活动11.4 再探动滑轮”中不同情况下滑轮的机械效率。
议一议：动滑轮的机械效率与哪些因素有关？你认为如何才能提高它的机械效率？
答案：解：
(1) 有用功与总功的比值
(2) $\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$
(3) 额外；小于；小于
算一算：
以教材活动11.4的典型实验数据为例：
情况1：提升2个钩码，钩码总重$G_1=2\mathrm{N}$，钩码上升高度$h=0.1\mathrm{m}$，手的拉力$F_1=1.2\mathrm{N}$，手移动距离$s=0.2\mathrm{m}$
有用功：$W_{\mathrm{有用}1}=G_1h=2\mathrm{N}×0.1\mathrm{m}=0.2\mathrm{J}$
总功：$W_{\mathrm{总}1}=F_1s=1.2\mathrm{N}×0.2\mathrm{m}=0.24\mathrm{J}$
机械效率：$\eta_1=\frac{W_{\mathrm{有用}1}}{W_{\mathrm{总}1}}×100\%=\frac{0.2\mathrm{J}}{0.24\mathrm{J}}×100\%\approx83.3\%$
情况2：提升4个钩码，钩码总重$G_2=4\mathrm{N}$，钩码上升高度$h=0.1\mathrm{m}$，手的拉力$F_2=2.2\mathrm{N}$，手移动距离$s=0.2\mathrm{m}$
有用功：$W_{\mathrm{有用}2}=G_2h=4\mathrm{N}×0.1\mathrm{m}=0.4\mathrm{J}$
总功：$W_{\mathrm{总}2}=F_2s=2.2\mathrm{N}×0.2\mathrm{m}=0.44\mathrm{J}$
机械效率：$\eta_2=\frac{W_{\mathrm{有用}2}}{W_{\mathrm{总}2}}×100\%=\frac{0.4\mathrm{J}}{0.44\mathrm{J}}×100\%\approx90.9\%$
议一议：
影响动滑轮机械效率的因素：动滑轮自身的重力、被提升物体的重力、绳重和滑轮转轴处的摩擦。
提高动滑轮机械效率的方法：①在动滑轮的承重范围内，尽可能增大被提升物体的重力；②选用自重更小的动滑轮；③给滑轮转轴处加润滑油，减小摩擦。
解析：
【分析】本题围绕机械效率的核心知识点展开，解题思路为：1. 回忆教材中机械效率的定义、计算公式，明确有用功、额外功、总功的关系，解决前三个填空；2. 利用动滑轮绳子自由端移动距离$s=2h$的特点，代入给定实验数据分别计算有用功、总功，再根据机械效率公式计算滑轮的机械效率；3. 结合动滑轮的工作过程，从额外功的来源入手，分析影响动滑轮机械效率的因素及提高方法。
【解析】
（1）机械效率的定义：有用功与总功的比值；
（2）机械效率的计算公式：$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$；
（3）使用任何机械，都不可避免地要做额外功，因此总有$W_{有用}＜W_{总}$，所以任何机械的机械效率都小于100%；
算一算：
情况1（提升2个钩码）：
有用功：$W_{有用1}=G_1h=2\mathrm{N}×0.1\mathrm{m}=0.2\mathrm{J}$，
总功：$W_{总1}=F_1s=1.2\mathrm{N}×0.2\mathrm{m}=0.24\mathrm{J}$，
机械效率：$\eta_1=\frac{W_{有用1}}{W_{总1}}×100\%=\frac{0.2\mathrm{J}}{0.24\mathrm{J}}×100\%\approx83.3\%$；
情况2（提升4个钩码）：
有用功：$W_{有用2}=G_2h=4\mathrm{N}×0.1\mathrm{m}=0.4\mathrm{J}$，
总功：$W_{总2}=F_2s=2.2\mathrm{N}×0.2\mathrm{m}=0.44\mathrm{J}$，
机械效率：$\eta_2=\frac{W_{有用2}}{W_{总2}}×100\%=\frac{0.4\mathrm{J}}{0.44\mathrm{J}}×100\%\approx90.9\%$；
议一议：
影响动滑轮机械效率的因素：动滑轮自身的重力、被提升物体的重力、绳重和滑轮转轴处的摩擦；
提高动滑轮机械效率的方法：①在动滑轮的承重范围内，尽可能增大被提升物体的重力；②选用自重更小的动滑轮；③给滑轮转轴处加润滑油，减小摩擦。
【答案】
(1) 有用功与总功的比值
(2) $\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$
(3) 额外；小于；小于
算一算：情况1机械效率约83.3%，情况2约90.9%
议一议：影响因素：动滑轮自身重力、被提升物体重力、绳重和滑轮转轴处的摩擦；提高方法：①增大被提升物体重力；②选用自重小的动滑轮；③给转轴加润滑油减小摩擦
【知识点】机械效率的定义；机械效率的计算；影响机械效率的因素
【点评】本题为机械效率章节的基础练习题，涵盖概念识记、公式应用及实际分析，紧密结合教材内容，帮助学生巩固核心知识点，难度适中，适合基础巩固。
【难度系数】0.8
三、斜面
1. 利用斜面提升物体做功。
下表是某小组同学完成利用斜面提升物体做功实验时记录的数据。
（1）请你帮助这组同学填写表格中的空白。
（2）从表中可以看出F
G，说明斜面是一个
（选填“省力”或“费力”）的机械；同时也可以看出s
h，说明使用斜面要
（选填“多”或“少”）移动距离。
（3）从表中的数据可以看出，使用斜面
（选填“能”或“不能”）省功。
（4）从表中可以看出，使用斜面提升物体的过程中，总功为
J，有用功为
J，此时斜面的机械效率为
。在此过程中，
所做的功为额外功，大小为
J。
2. 阅读教科书第22页“生活·物理·社会”，说一说斜面在生活中有何应用
答案：解：
（1）沿斜面拉小车的力做的功：
$W_1 = Fs = 0.24\mathrm{N} × 0.5\mathrm{m} = 0.12\mathrm{J}$
竖直提升小车做的功：
$W_2 = Gh = 2\mathrm{N} × 0.05\mathrm{m} = 0.1\mathrm{J}$
表格空白依次填写：0.12、0.1。
（2）$F ＜ G$，说明斜面是一个省力的机械；$s ＞ h$，说明使用斜面要多移动距离。
（3）使用斜面不能省功。
（4）总功为0.12J，有用功为0.1J，
斜面的机械效率：
$\eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{0.1\mathrm{J}}{0.12\mathrm{J}} × 100\% \approx 83.3\%$
在此过程中，克服斜面摩擦力所做的功为额外功，大小为：
$W_{\mathrm{额}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有用}} = 0.12\mathrm{J} - 0.1\mathrm{J} = 0.02\mathrm{J}$。
斜面在生活中的应用：盘山公路、螺丝钉的螺纹、无障碍通行斜坡、楼梯等。
解析：
【分析】
解决本题需掌握功的计算公式、斜面的特点、机械效率的相关知识。对于（1），沿斜面拉小车的功是总功，用$ W=Fs $计算；竖直提升小车的功是有用功，用$ W=Gh $计算，代入数据即可得结果。对于（2），直接比较$ F $与$ G $、$ s $与$ h $的大小，判断斜面是否省力、是否多移动距离。对于（3），对比总功和有用功的大小，判断是否省功。对于（4），总功为沿斜面做的功，有用功为竖直提升做的功，机械效率为有用功与总功的比值，额外功为总功减有用功，额外功来自克服斜面摩擦力，最后结合生活实例说明斜面应用。
【解析】
（1）沿斜面拉小车的力做的功（总功）：根据功的公式$ W = Fs $，代入数据得$ W_1 = 0.24\mathrm{N} × 0.5\mathrm{m} = 0.12\mathrm{J} $；竖直提升小车做的功（有用功）：根据功的公式$ W = Gh $，代入数据得$ W_2 = 2\mathrm{N} × 0.05\mathrm{m} = 0.1\mathrm{J} $，故表格空白依次填0.12、0.1。
（2）比较$ F = 0.24\mathrm{N} $和$ G = 2\mathrm{N} $，可得$ F ＜ G $，说明斜面是省力的机械；比较$ s = 0.5\mathrm{m} $和$ h = 0.05\mathrm{m} $，可得$ s ＞ h $，说明使用斜面要多移动距离。
（3）总功$ W_1 = 0.12\mathrm{J} $，有用功$ W_2 = 0.1\mathrm{J} $，$ W_1 ＞ W_2 $，因此使用斜面不能省功。
（4）总功为0.12J，有用功为0.1J；斜面的机械效率$ \eta = \frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{0.1\mathrm{J}}{0.12\mathrm{J}} × 100\% \approx 83.3\% $；额外功是克服斜面摩擦力所做的功，大小为$ W_{\mathrm{额}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有用}} = 0.12\mathrm{J} - 0.1\mathrm{J} = 0.02\mathrm{J} $；斜面在生活中的应用有盘山公路、螺丝钉的螺纹、无障碍通行斜坡、楼梯等。
【答案】
（1）表格空白依次为0.12、0.1；（2）＜；省力；＞；多；（3）不能；（4）0.12；0.1；83.3%；克服斜面摩擦力；0.02；斜面应用：盘山公路、螺丝钉的螺纹、无障碍斜坡、楼梯等。
【知识点】
功的计算、斜面的特点、机械效率
【点评】
本题考查斜面相关的基础计算与特点分析，属于初中物理的基础题型，需要熟练掌握功的计算公式、机械效率的计算方法，理解斜面省力但费距离、不能省功的特性，结合生活实例加深对斜面应用的认识。
【难度系数】
0.8
2. 阅读教科书第22页“生活·物理·社会”，说一说斜面在生活中有何应用。
答案：解：斜面的工作特点是能够省力、费距离，生活中常见的斜面应用如下：
1. 盘山公路：将上山的公路修得蜿蜒延长，通过增大斜面总长度来减小坡度，让车辆爬坡时所需的牵引力更小，行驶更省力。
2. 无障碍坡道：在台阶旁设置的倾斜坡道，属于斜面的应用，可直接推行轮椅、行李车等，无需将重物抬升，实现省力的效果。
3. 货车装卸货搭板：将长木板搭在货车车厢和地面之间构成斜面，沿斜面推动重物上车，比直接竖直抬升重物更省力。
4. 螺丝钉螺纹：是绕在圆柱上的变形斜面，拧动螺丝钉时可以省力，能轻松将螺钉旋入物体内部。
5. 立交桥引桥：修建较长的倾斜引桥减小坡度，让车辆上下桥时行驶更省力、平稳。
答：生活中斜面的典型应用有盘山公路、无障碍坡道、装卸货物的搭板、带螺纹的螺丝钉、立交桥引桥等，均利用了斜面省力的特性，为生产生活提供便利。
解析：
【分析】
首先明确斜面的核心特性为省力、费距离，解题时需结合指定的课本“生活·物理·社会”板块内容，联系生活中的交通、装卸、日常用品等场景，筛选出利用斜面省力特性的典型实例，梳理出对应应用并说明原理。
【解析】
斜面的工作特点是省力、费距离，生活中利用该特性的典型应用如下：1. 盘山公路：将上山公路修得蜿蜒延长，增大斜面总长度以减小坡度，使车辆爬坡时所需牵引力更小，实现省力；2. 无障碍坡道：台阶旁设置的倾斜坡道，属于斜面应用，可直接推行轮椅、行李车等，无需抬升重物，省力便捷；3. 货车装卸货搭板：长木板搭在货车车厢与地面之间构成斜面，沿斜面推动重物上车，比直接竖直抬升更省力；4. 螺丝钉螺纹：绕在圆柱上的变形斜面，拧动螺丝钉时可省力，便于旋入物体内部；5. 立交桥引桥：修建较长的倾斜引桥减小坡度，让车辆上下桥时行驶更省力、平稳。
【答案】
生活中斜面的典型应用有盘山公路、无障碍坡道、装卸货物的搭板、带螺纹的螺丝钉、立交桥引桥等，均利用了斜面省力的特性，为生产生活提供便利。
【知识点】
斜面的应用、斜面的特点
【点评】
本题结合课本内容，紧密联系生活实际考查斜面的应用，体现了物理知识与生活的紧密联系，有助于学生理解物理原理的实际运用，巩固基础知识。
【难度系数】
0.7
1. 两台机械，甲的机械效率为80％，乙的机械效率为60％，下列说法中正确的是 （
D
）
A.甲机械一定比乙机械省力
B.乙机械一定比甲机械省力
C.甲机械做的有用功一定比乙机械多
D.有用功相同时，乙机械所做的总功多
答案：1.D
解析：
【分析】
这道题考查机械效率的概念，机械效率是有用功与总功的比值（η=W有用/W总），需明确机械效率与省力情况、有用功绝对量无直接关系，结合公式分析各选项即可。首先判断A、B选项：机械效率反映有用功占总功的比例，与省力（动力和阻力的关系）无关，排除A、B；再判断C选项：机械效率是比值，不知道总功时无法比较有用功多少，排除C；最后分析D选项：有用功相同时，总功W总=W有用/η，效率越小总功越大，乙效率更低，总功更多，故D正确。
【解析】
根据机械效率公式η=W有用/W总，变形得W总=W有用/η，逐个分析选项：
1. 选项A、B：机械效率与机械是否省力无关，省力情况由动力和阻力的大小决定，因此A、B错误；
2. 选项C：机械效率是有用功与总功的比值，仅知道效率无法确定有用功的绝对量（总功未知），不能比较甲、乙有用功的多少，因此C错误；
3. 选项D：当有用功W有用相同时，由W总=W有用/η可知，η越小总功越大。乙的机械效率（60%）小于甲的（80%），所以乙机械做的总功更多，因此D正确。
【答案】
D
【知识点】
机械效率的概念、机械效率的计算
【点评】
本题围绕机械效率的核心概念展开，重点考查对“机械效率是比值、与省力/有用功绝对量无关”的理解，需结合公式分析总功与效率的关系，属于初中物理基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
