《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

1. 由于部件间的摩擦力、机械自重等因素存在,机械效率小于100%。
2. 在实际中,提高机械效率的思路往往离不开以下两点：
(1)适当增大有用功,如：增大提升的物体的重力。
(2)减少额外功,如：润滑(减少摩擦)、机械轻量化(减少机械自重)。

答案： 【解析】：
这道题目考查的是对机械效率概念的理解以及影响机械效率的因素。机械效率是指有用功占总功的比例，用公式表示为$η = \frac{W_{有用}}{W_{总}}$。由于在实际机械工作中，总会存在各种摩擦力、机械自重等消耗额外功的因素，因此有用功总是小于总功，即机械效率总是小于$100\%$。提高机械效率的思路主要有两点：一是增大有用功，如通过增大提升物体的重力来实现；二是减少额外功，如通过润滑减少摩擦、通过机械轻量化减少机械自重等方式。
【答案】：
小于

例1 工人师傅用如图所示的滑轮组提升物体,若要提高滑轮组的机械效率,下列方法可行的是(D)

A.增大摩擦
B.增大定滑轮的重力
C.增大动滑轮的重力
D.增大被提升物体的重力

答案： 【解析】：
本题考查的知识点是滑轮组机械效率的影响因素，滑轮组的机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%=\frac{Gh}{Fs}× 100\%=\frac{Gh}{Fnh}× 100\%=\frac{G}{nF}× 100\%$（$G$为被提升物体的重力，$h$为物体上升高度，$F$为拉力，$s$为绳子自由端移动距离，$n$为承担物重的绳子段数），同时$W_{总}=W_{有用}+W_{额}$，额外功主要是克服动滑轮重力和摩擦等做的功。
对于选项A，增大摩擦，会使额外功增加，根据$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，$W_{总}=W_{有用}+W_{额}$，$W_{额}$增大，$W_{有用}$不变时，$W_{总}$增大，机械效率$\eta$会降低，所以A选项错误。
对于选项B，定滑轮的作用是改变力的方向，增大定滑轮的重力，不会影响有用功，但会增加额外功（克服定滑轮重力做的功），从而使总功增加，机械效率降低，所以B选项错误。
对于选项C，增大动滑轮的重力，会使克服动滑轮重力做的额外功增加，根据$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，$W_{总}=W_{有用}+W_{额}$，$W_{额}$增大，$W_{有用}$不变时，$W_{总}$增大，机械效率$\eta$会降低，所以C选项错误。
对于选项D，增大被提升物体的重力，在额外功不变的情况下（动滑轮重力、摩擦等不变），有用功增加，根据$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，$W_{总}=W_{有用}+W_{额}$，$W_{有用}$增大，$W_{额}$不变时，$W_{总}$增大，但$W_{有用}$增大的比例更大，机械效率$\eta$会提高，所以D选项正确。
【答案】：D。

练习1 【阅盟原创】请从机械效率的角度分析：轰炸机在执行作战任务前,往往会先计算所需携带的弹药和燃料,最大限度地提高载弹量,这样可以增大有用功,在满足航程需要的情况下,飞行员往往不会携带过多的燃料,这是为了减小额外功,这两者都可以增大机械效率。(均选填“增大”或“减小”)

答案： 【解析】：
本题主要考查机械效率的概念以及如何提高机械效率。机械效率是指有用功占总功的比例，即$\eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}}$。在这个问题中，我们需要分析轰炸机携带弹药和燃料如何影响有用功、额外功以及机械效率。
首先，轰炸机在执行作战任务前，计算所需携带的弹药和燃料，以最大限度地提高载弹量。这是因为载弹量的增加意味着在执行任务时能够完成更多的有用功，比如摧毁更多的目标。因此，增加载弹量可以增大有用功。
其次，飞行员在满足航程需要的情况下，往往不会携带过多的燃料。这是因为过多的燃料会增加轰炸机的重量，从而增加飞行过程中的额外功，比如克服空气阻力所做的功。减少燃料的携带量可以减小额外功。
最后，根据机械效率的定义，当有用功增大而额外功减小时，机械效率会增大。因此，通过最大限度地提高载弹量和减少不必要的燃料携带，可以增大轰炸机的机械效率。
【答案】：
增大；减小；增大。

例2 如图所示,用滑轮组拉起重20 N的重物升高5 m,所用的拉力为10 N,求：
(1)绳子自由端移动的距离。
(2)有用功与总功。
(3)机械效率。(结果精确到0.1%)

答案： 解：
(1)由图知，承担物重的绳子段数n=3，
绳子自由端移动的距离s=nh=3×5m=15m。
(2)有用功W_{有}=Gh=20N×5m=100J，
总功W_{总}=Fs=10N×15m=150J。
(3)机械效率η= $\frac{W_{有}}{W_{总}}$×100%= $\frac{100J}{150J}$×100%≈66.7%。
答：
(1)绳子自由端移动的距离为15m；
(2)有用功为100J，总功为150J；
(3)机械效率为66.7%。