1、6机械效率漫画释义 知识互联网 模块一 机械效率的基本概念知识导航选择哪种方式运送沙子更省功呢? 拎上去还是使用机械? 用铁桶还是轻质布袋? 有用功对人们有用的功叫有用功(即: 不用任何机械时所必须做的功)额外功对人们无用但不得不做的功叫额外功总功有用功和额外功之和叫总功. 机械效率 有用功跟总功的比值叫机械效率. 通常用机械效率来表示有用功占总功的百分比, 用表示, 表达式. 由于有用功总小于总功, 所以机械效率总小于1. 只有理想机械, 在时, . 机械效率是小于1的数, 没有单位. 机械效率越高, 做功性能越好. 夯实基础【例1】 (多选) 下面关于功、功率、机械效率说法正确的是 ( )
2、A. 功率大的机械做功一定快B. 功率大的机械做功一定多C. 机械做功少, 功率一定小, 机械效率一定低D. 有用功一定时, 额外功少的机械, 机械效率一定高【答案】 AD【例2】 如图所示(不计绳重与摩擦, 且动滑轮重G动小于物重G), 用它们分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度, 所用的拉力分别为F甲、F乙, 它们的机械效率分别为甲、乙. 则下列关系正确的是 ( )A. F甲F乙 B. F甲F乙 C. 甲乙 D. 甲=乙【答案】 B【解析】 F甲=G, F乙G, 故A错误, B正确; 不计绳重与摩擦, 所以使用定滑轮时没有额外功, 而使用动滑轮时, 要对动滑轮本身做额外功, 故甲
3、乙. 故选B. 【例3】 如图所示, 一物体重为180N, 小明用定滑轮将该物体匀速提高2m. 所用拉力为200N. 此过程中, 小明做的有用功是 J, 总功为 J, 额外功为 J, 定滑轮的机械效率是 . 【答案】 360; 400; 40; 90%【例4】 如图所示, 建筑工人用的拉力沿竖直方向匀速拉起的重物, 重物上升所用时间为, 此过程中拉力做的功为 J, 拉力的功率为 , 滑轮的机械效率是_. 【答案】 2000; 80W; 80% 【解析】 拉力的总功拉力功率为总功功率机械的效率. 能力提升【例5】 两个完全相同的滑轮, 其重力均为20N, 分别用图甲、乙两种方式, 将重400N的
4、物体以相同的速度匀速竖直提升了10m, 不计绳重和摩擦, 则下列判断正确的是 ( )A. F1做的功大于F2做的功 B. F1和F2做的功相等C. F1做功的功率小于F2做功的功率 D. 甲的机械效率小于乙的机械效率【答案】 C【例6】 用一个动滑轮, 把600N的重物匀速提高1m, 拉力为400N, 下列说法正确的是 ( )A. 拉力做的总功为800JB. 拉力做的有用功为400JC. 动滑轮的机械效率为60%D. 动滑轮的机械效率为67%【答案】 A【解析】【例7】 如图所示, 小李用机械效率为80%的滑轮组提升重240N的物体, 使物体匀速上升了2m, 则他做的有用功是 J, 额外功是
5、J.【答案】 480; 120模块二 机械效率的测量及影响因素知识导航机 械 效 率 的 测 量 夯实基础【例8】 (2012顺义一模)图21 如图所示是测滑轮组机械效率的装置图. 用弹簧测力计拉动绳子自由端, 将重为6N钩码从A位置匀速提升到B位置, 同时弹簧测力计从图中的A 位置匀速竖直上升到B 位置, 在这个过程中, 弹簧测力计对绳的拉力为2.5N, 则: ABAB01N2345012345g(1) 总功是 J. (2) 滑轮组的机械效率是 . (3) 若将三个钩码减少到两个, 该滑轮组的机械效率将 (填 “增大”、“减小”或“不变”).【答案】 (1) 0.375 (2) 80% (3
6、) 减小 F【例9】 (2012朝阳二模) 小阳同学利用如图所示的滑轮组做探究“滑轮组的机械效率与被提升物体所受重力的关系”的实验. 实验数据记录如下表. 序号钩码总重G (N)钩码上升高度h(m)测力计拉力F(N)测力计移动距离s(m)机械效率(%)120.10.80.383.3250.11.80.392.6 380.12.80.395.2根据小阳同学的实验数据可得到的结论是: 使用同一滑轮组提升重物时, 被提升物体 越大, . 【答案】 所受的重力; 滑轮组的机械效率越高 能力提升【例10】 用两个滑轮, 组成“一定一动”滑轮组, 做“测定滑轮组机械效率”的实验. 下表是记录的实验数据.
7、次数钩码重G/钩码上升高度h/cm测力计示数F/绳自由端移动距离s/cm机械效率1381.22426102.23090.9%3953.293.8%(1) 据数据表格中提供的信息, 在图中画出他们组装的滑轮组. (2) 据表中实验记录的数据, 计算第一次实验的机械效率为_%. (3) 第三次实验中, 绳子自由端移动的距离为_cm. (4) 分析实验数据可知, 同一个滑轮组, 所提升物重越大, 机械效率越 . (5) 完成实验后, 他们通过进一步分析发现, 如果实验器材中没有_ _, 一样可以测出滑轮组的机械效率. 此时滑轮组机械效率的导出式可写为h _. 【答案】 (1) 绳子自由端竖直向上 (
8、2) 83.3 (3) 15 (4) 高 (5) 刻度尺 【例11】 如图所示是小明测量杠杆机械效率的实验情景. (1) 请在下表中把相关的数据填写完整: 物体重G/N物体上升的高度h/cm弹簧测力计的示数F/N弹簧测力计移动的竖直距离s/cm机械效率4.52(2) 为提高本实验中杠杆的机械效率, 请你提出一条合理的建议: .【答案】 (1) 5; 15 ; 75%(2) 减少杠杆质量 减小支点摩擦 增大提起的物重【例12】 小明同学用如图所示的装置测定斜面的机械效率, 实验记录结果如表: 则第3次实验时斜面的机械效率为 , 分析比较表中的实验数据, 可得到的结论是: 斜面越陡机械效率越 (选
9、填“高”、“低”或“不变”).实验次数斜面倾斜程度木块重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N木块沿斜面移动的距离s/m斜面的机械效率1较缓50.23.30.560.6%2较陡50.253.80.565.8%3最陡50.34.20.5【答案】 71.4%; 高模块三 机械效率的计算知识导航机械效率的计算 斜面的机械效率 竖直滑轮组的机械效率(1) 常规模型 若不计绳重及轮轴摩擦则: 代入得: (2) 带筐, 送沙 若不计绳重及轮轴摩擦则: 代入得: (3) 提水中物体 若不计绳重及轮轴摩擦则: 代入得: 夯实基础【例13】 如图所示的斜面长, 高为, 工人用的力沿斜面方向将重为的箱子推到车上.
10、下列说法正确的是 ( )A. 有用功为, 总功为B. 有用功为, 额外功为C. 总功, 机械效率为D. 有用功是, 机械效率为【答案】 C 【解析】 斜面是一种机械, 人推箱子做的功是总功, 箱子上升是有用功. 机械效率, 选C. 【例14】 如图所示是同一滑轮组的两种不同的绕法, 用它们提起相同的重物, 比较两种情况下所用的拉力F1、F2和机械效率1、2. (不计绳重及摩擦)下列说法正确的是 ( )A. F1F2, 12 B. F1F2, 12C. F1F2, 1=2 D. F1F2, 1=2 【答案】 C【例15】 如图所示, 体重为600N的工人站在地上提升重物, 使重物以的速度匀速上升
11、2m. 已知动滑轮重力为20N, 被提升重物的重力为300N. (不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦) , 则工人对绳子的拉力为 N; 工人对地的压力大小为 N; 绳子自由端移动的距离为 m; 工人提升重物的功率为 W; 工人做的功为 J; 有用功为 J; 机械效率为 .【答案】 160; 440 ; 4; 32; 640; 600; 93.75%【例16】 用如图所示的滑轮组把重为的货物匀速提升高, 若不计摩擦和绳重, 动滑轮重为200N.(1) 人作用于绳子的拉力为 N, 绳子自由端移动的距离为 m; 此过程人所做的有用功为 J, 额外功为 J, 此滑轮组的机械效率大小为 .(2) 第二次人利用
12、此装置提升重力为1800N的货物, 那么这次滑轮组的机械效率大小为 .(3) 使用同一滑轮组时, 所提物体所受重力越大, 机械效率越 .【答案】 (1) 400 ; 12; 4000 ; 800; 83.3% (2) 90% (3) 高F 【例17】 如图所示, 是工人利用滑轮组从竖直深井中提取1000N的泥土的情形. 已知框重100N, 每个滑轮均重为40N, 则工人的拉力F= N, 滑轮组的机械效率为 .【答案】 380; 87.7%能力提升【例18】 如图所示, 斜面长s=10m, 高h=4m. 用沿斜面方向的推力F, 将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B. 运动过程中物体
13、克服摩擦力做了100J的功. 求: (1) 运动过程中克服物体的重力做的功; (2) 斜面的机械效率; (3) 推力F的大小. 【答案】 (1) 克服重力做功即为有用功, (2) , (3) 【例19】 用如图所示的滑轮组, 把60N的重物匀速提高0.5m时, 滑轮组的机械效率为80%, 绳子自由端的拉力为 N; 动滑轮重为 N; 有用功为 J; 总功为 J; 额外功为 J.【答案】 25; 15; 30; 37.5; 7.5F 【例20】 (2012石景山二模) 如图所示, 是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形. 某次操作中, 工人用400N的拉力F在1min内将总重为900N的泥
14、土匀速提升5m. 在这段时间内 ( )A. 拉力F做的有用功2000J B. 滑轮组的机械效率75%C. 动滑轮重700ND. 拉力F做功的功率约33W 【答案】 B【解析】 A. W有=Gh=900N5m=4500J B. C. 本题要考虑绳重及摩擦, 故G0无法求解D. 故选B甲F乙FA【例21】 (2013昌平一模) 用如图甲所示的滑轮组(不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦)将一个重为78N的铁块A匀速提升2m, 拉力F做的功为200J. 若将铁块置于水中, 如图乙所示, 仍用此滑轮组将铁块A在水中匀速提升2m(不计水的阻力, 铁的密度为7.8103kg/m3), 则下列说法正确的是 ( )A
15、. 两次提升过程, 滑轮组的机械效率不变B. 图乙所示提升过程与图甲所示提升过程相比, 滑轮组的机械效率减小了2%C. 拉力F做了180J的功D. 动滑轮所受重力为20N【答案】 C【解析】 实战演练【练1】 下列关于功率和机械效率的说法中, 正确的是 ( )A. 功率大的机械, 做功一定多B. 做功多的机械, 效率一定高C. 做功快的机械, 功率一定大D. 效率高的机械, 功率一定大【答案】 C【练2】 如图所示, 小明用滑轮提升重物, 图中滑轮质量相同, 不计绳重及滑轮轴摩擦, 若把同一货物匀速提升相同的高度, 下列说法中错误的是 ( )A. 使用定滑轮比使用动滑轮费力B. 使用定滑轮比使
16、用动滑轮的机械效率高C. 使用定滑轮和使用动滑轮的有用功相同D. 使用定滑轮和使用动滑轮的总功率相同【答案】 D【练3】 (2012顺义二模)(多选) 滑轮组把一个物体从地面匀速提升h高度, 机械效率为. 对滑轮组进行处理后, 还将该物体从地面匀速提升h高度, 机械效率为, 发现. 则对滑轮组的处理方式是 ( )A. 把动滑轮换轻一些的 B. 换粗一点的绳子拉C. 在绳和轮之间加润滑油 D. 在轮与轴之间加润滑油【答案】 AD【练4】 如图所示, 工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m, 在此过程中滑轮组所做的有用功和机械效率分别为 ( )A. 1000J; 62.5% B. 500
17、J; 80%C. 800J; 80% D. 800J; 62.5%【答案】 C【练5】 (多选) 如图所示的滑轮组, 每个滑轮重50N, 用这个滑轮组把质量为45kg的重物在2s内匀速提升2m, 不计绳重和摩擦, 下列说法中正确的是(g=10N/kg) ( )A. 作用在绳自由端的拉力F为125NB. 在2s内做的有用功为900JC. 该套装置的机械效率为90%D. 若所挂物体越重, 该滑轮组机械效率越小【答案】 BC有用功是指对人们需要的, 有价值的功. 而有用功的定义在不同的情况下, 有着不同的解释. 如机械中：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,
18、 除做有用功外, 都不可避免地要做额外功, 记作W额外. 这时动力所做的总功等于有用功加额外功. 有用功跟总功的比值叫机械效率. 而我们需要的、有价值的功, 叫做有用功, 记作W有用. 实验表明总功大于有用功. 如电机学中：总电工必须减去各种各样的损耗, 例如铜耗、机械损耗等的额外功. 最终才等于有用功. 举个例子：如要把物体匀速举高H, 由于举力等于重力G, 必须对物体做GH的功,这个功是有用的. 如果要使用其 他机械完成此举, 由于机械自身的重和机械的自身的摩擦等, 所用的动力做的功要大于GH, 此时动力做的功就是总功. 所以有用功必然小于且不等于总功, 这是因为机械本身都受到重力的作用, 且机械在运行过程中, 总存在着摩擦力, 当我们使用机械做功时, 就必须克服机械本身部件的重力和摩擦力等做一定量的功. 有用功 99寒假初二尖端班第6讲教师版
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