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第五节 探究使用机械是否省功
自主预习
请同学们预习本节课教材内容，完成下表。
自主预习
请同学们预习本节课教材内容，完成下表。
答案
功
有用功
额外功
总功
有用功
总功
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$
小于1（或小于100%）
有用功
额外功
总功
有用功
总功
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$
小于1（或小于100%）
1. (★★)在生产生活中经常使用各种机械，在使用机械时，下列说法正确的是【 】
A.只有在费力情况时才能省功
B.可以省力，同时也可以省功
C.可以省距离，同时也可以省功
D.可以省力或省距离，但不能省功
A.只有在费力情况时才能省功
B.可以省力，同时也可以省功
C.可以省距离，同时也可以省功
D.可以省力或省距离，但不能省功
答案
D
解析
【解析】
根据功的原理可知，使用任何机械都不省功。省力的机械必然费距离，省距离的机械必然费力，因此使用机械可以省力或省距离，但不能省功。
选项A：使用任何机械都不能省功，该选项错误；
选项B：省力的机械费距离，且不能省功，该选项错误；
选项C：省距离的机械费力，且不能省功，该选项错误；
选项D：符合功的原理，该选项正确。
【答案】
D
【知识点】
功的原理
【点评】
本题考查功的原理的理解，需明确使用机械的特点：只能省力或省距离，绝对不能省功，避免混淆使用机械的误区。
【难度系数】
0.8
根据功的原理可知，使用任何机械都不省功。省力的机械必然费距离，省距离的机械必然费力，因此使用机械可以省力或省距离，但不能省功。
选项A：使用任何机械都不能省功，该选项错误；
选项B：省力的机械费距离，且不能省功，该选项错误；
选项C：省距离的机械费力，且不能省功，该选项错误；
选项D：符合功的原理，该选项正确。
【答案】
D
【知识点】
功的原理
【点评】
本题考查功的原理的理解，需明确使用机械的特点：只能省力或省距离，绝对不能省功，避免混淆使用机械的误区。
【难度系数】
0.8
2. (★★)如图 9.5 - 1 所示，BA、CA 和 DA 三个光滑斜面的高度均为 h，斜面长 BA ＞ CA ＞ DA，现将某物体沿 BA、CA 和 DA 三个斜面的底端匀速推到顶端，所用的推力分别为 F₁、F₂ 和 F₃，推力所做的功分别为 W₁、W₂ 和 W₃，则【 】
A.F₁ ＞ F₂ ＞ F₃，W₁ ＞ W₂ ＞ W₃
B.F₁ ＜ F₂ ＜ F₃，W₁ ＜ W₂ ＜ W₃
C.F₁ = F₂ = F₃，W₁ = W₂ = W₃
D.F₁ ＜ F₂ ＜ F₃，W₁ = W₂ = W₃
A.F₁ ＞ F₂ ＞ F₃，W₁ ＞ W₂ ＞ W₃
B.F₁ ＜ F₂ ＜ F₃，W₁ ＜ W₂ ＜ W₃
C.F₁ = F₂ = F₃，W₁ = W₂ = W₃
D.F₁ ＜ F₂ ＜ F₃，W₁ = W₂ = W₃
答案
D
解析
【解析】
因为斜面光滑，所以没有摩擦力，推力做的功等于克服物体重力做的功，即$ W = Gh $。
由于三个斜面高度$ h $相同，物体重力$ G $不变，因此$ W_1 = W_2 = W_3 $。
根据功的公式$ W = Fs $，可得$ F = \frac{W}{s} $，已知斜面长$ BA ＞ CA ＞ DA $，即$ s_1 ＞ s_2 ＞ s_3 $，在$ W $相同的情况下，斜面越长，推力越小，所以$ F_1 ＜ F_2 ＜ F_3 $。
【答案】
D
【知识点】
功的原理、斜面省力特点
【点评】
本题考查光滑斜面的推力与做功大小比较，关键是利用功的原理，明确光滑斜面无额外功，总功等于克服重力做的功，再结合功的公式分析推力大小。
【难度系数】
0.6
因为斜面光滑，所以没有摩擦力，推力做的功等于克服物体重力做的功，即$ W = Gh $。
由于三个斜面高度$ h $相同，物体重力$ G $不变，因此$ W_1 = W_2 = W_3 $。
根据功的公式$ W = Fs $，可得$ F = \frac{W}{s} $，已知斜面长$ BA ＞ CA ＞ DA $，即$ s_1 ＞ s_2 ＞ s_3 $，在$ W $相同的情况下，斜面越长，推力越小，所以$ F_1 ＜ F_2 ＜ F_3 $。
【答案】
D
【知识点】
功的原理、斜面省力特点
【点评】
本题考查光滑斜面的推力与做功大小比较，关键是利用功的原理，明确光滑斜面无额外功，总功等于克服重力做的功，再结合功的公式分析推力大小。
【难度系数】
0.6
3. (★★)小明利用如图 9.5 - 2 所示的器材，做“使用动滑轮是否省功”实验。请将他的实验步骤补充完整。
(1)如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地匀速向上提升一定高度，并同时用刻度尺测量，记录拉力 F₁ 与高度 h，根据公式，计算拉力所做的功 W₁。
(2)如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地匀速向上提升相同的高度，记录拉力 F₂，根据相同的原理公式，计算拉力所做的功 W₂。
(3)通过比较发现 W₁W₂，请写出依据：。
(1)如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地匀速向上提升一定高度，并同时用刻度尺测量，记录拉力 F₁ 与高度 h，根据公式，计算拉力所做的功 W₁。
(2)如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地匀速向上提升相同的高度，记录拉力 F₂，根据相同的原理公式，计算拉力所做的功 W₂。
(3)通过比较发现 W₁W₂，请写出依据：。
答案
$W=F_{1}h$
＜
使用动滑轮时，除了对钩码做功，还要对动滑轮本身做功，还要克服摩擦做功，总功大于有用功，因此$W_1＜W_2$
解析
【解析】
(1) 功的计算公式为$ W = Fs $，在此实验中拉力移动的距离等于钩码上升的高度$ h $，所以计算拉力做功$ W_1 $的公式为$ W=F_{1}h $。
(3) 使用动滑轮提升钩码时，拉力不仅要对钩码做有用功（即$ W_1 $），还需要对动滑轮本身做功，同时克服摩擦和绳重做额外功，总功$ W_2 $是有用功与额外功之和，因此$ W_1 ＜ W_2 $。
【答案】
(1) $ W=F_{1}h $
(3) ＜；使用动滑轮时，除了对钩码做功，还要对动滑轮本身做功，还要克服摩擦做功，总功大于有用功，因此$W_1＜W_2$
【知识点】
功的计算；动滑轮特点；有用功与总功
【点评】
本题通过实验探究动滑轮是否省功，考查了功的计算以及有用功、额外功和总功的关系，明确使用机械时额外功的产生原因是解题关键。
【难度系数】
0.6
(1) 功的计算公式为$ W = Fs $，在此实验中拉力移动的距离等于钩码上升的高度$ h $，所以计算拉力做功$ W_1 $的公式为$ W=F_{1}h $。
(3) 使用动滑轮提升钩码时，拉力不仅要对钩码做有用功（即$ W_1 $），还需要对动滑轮本身做功，同时克服摩擦和绳重做额外功，总功$ W_2 $是有用功与额外功之和，因此$ W_1 ＜ W_2 $。
【答案】
(1) $ W=F_{1}h $
(3) ＜；使用动滑轮时，除了对钩码做功，还要对动滑轮本身做功，还要克服摩擦做功，总功大于有用功，因此$W_1＜W_2$
【知识点】
功的计算；动滑轮特点；有用功与总功
【点评】
本题通过实验探究动滑轮是否省功，考查了功的计算以及有用功、额外功和总功的关系，明确使用机械时额外功的产生原因是解题关键。
【难度系数】
0.6
