苏科版物理九年级上册学案2：11.5机械效率

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1、机械效率 引例：要把重 100N 的沙子运上三楼图 8-68 中画出了三种方法，请你思考：哪种办法最好，哪种办法最不好，为什么？智能提要问：你知道产生额外功有哪些具体的原因吗？答：（1）利用机械提升物体时，克服机械的自重、容器重等所做的功是额外功（2）克服机械的摩擦所做的功也是额外功但要注意：克服摩擦所做的功不都是额外功。例如用动滑轮拉水平地面是的物体，如图所示，克服物体受到的摩擦力 f 所做的功不是额外功而是有用功问：关于机械效率，应注意哪些问题？答：应注意以下几点：（1）机械效率 总小于 1，因为 W 有 总小于 W 总 （2）机械效率的高低取决于有用功和总功两个因素，不能理解成：“有用功

2、多，机械效率高”；或“总功大，机械效率低” （3）机械效率的高低与是否省力及大小无关（4）机械效率不是固定不变的机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同次做功的过程中，提起物重不同，机械效率往往会不同智能拓展有关机械效率的计算，在近几年的中考中，主要考查滑轮组机械效率的计算，现将有关滑轮组机械效率的计算归纳分析，以帮助同学们掌握此类计算题的一般解题方法关于滑轮组机械效率的计算，一般包括下列两种情形，即匀速竖直提升物体和匀速水平拉动物体一、匀速竖直提升物体1忽略摩擦及绳重，只考虑滑轮重设重物重 G，动滑轮重 G 动 ，重物上升的高度为 h，W 有 =Gh，克服动滑

3、轮重力做的功即为额外功，即 W 额外 =G 动 h，则 W 总 =W 有 +W 额外 =（G +G 动 ）h，%1010）（ 动总有2同时考虑滑轮自重、绳重及摩擦%10nFhFsh总有计算时，确定绳子股数 N 很关键若已知 、 G、 n、 F 四个量中的三个，可求得第四个量二、利用滑轮组匀速水平拉动物体使用滑轮组水平拉动物体，拉力 F 与物体重力没有直接的关系，有用功 W 有 Gh设物体水平通过的距离 s则 W 有 =fs，W 总 =Fns，则：%1010%10nff总有若已知 、 f、 n、 F 四个量中的三个，可求得第四个量智能归例题型一考查对有用功、额外功、总功的认识，并能利用公式 进行

4、简单的%10总有W计算例 1 一个工人用如图所示的滑轮组提起 2000N 的货物，所用的拉力是 800N，绳子自由端被拉下 4m，下列说法中正确的是 ( ) A总功是 3200J，机械效率是 40B有用功是 8000J，机械效率是 40C有用功是 3200J，机械效率是 62.5D总功是 3200J，机械效率是 62.5例 2 某人用如图所示的滑轮组（不计摩擦力）提升某一重物，所用拉力 F 为 200N，若滑轮组的机械效率为 80%。求（ 1）被提升的物重？（2）动滑轮重？题型二会测定滑轮组的机械效率，通过探究认识不同情况下滑轮组的机械效率不同，并能解释其中的原因例 1 芳芳和兰兰运用如图所示

5、的实验装置测定了滑轮组的机械效率，在全班交流实验结果时，老师提出：如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，改变其它因素，是否会影响它的机械效率呢？大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种：猜想 1 可能与匀速提升的速度大小有关；猜想 2 可能与被提升的钩码重有关；猜想 3 可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关；猜想 4 可能与钩码被提升的高度有关。芳芳和兰兰分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表。（1）请帮助兰兰完成表中的一项计算；（2）请根据她俩的实验记录，分别在表中写出探究结果。（3）归纳她俩的实验探究，你所得的结论是：例 2 某同学用如图所示滑轮组将重 400N 的

6、物体竖直向上匀速提升 2m，所用拉力为250N求：（1）该同学所做有用功、总功、额外功（2）滑轮组的机械效率（3）（不计摩擦和绳重）求动滑轮的总重题型三会综合运用功、功率和机械效率的公式进行有关计算例 1 某工地用图所示的滑轮组匀速提升质量为 500kg 的物体，在重物上升 0.8m 的过程中，拉力 F 的功率为 2500W，此时滑轮组的机械效率为 80%，求：（1）滑轮组做的有用功（g 取 10N/kg）。（2）重物上升的速度。例 2 如图所示，某矿产工人用 200N 的水平拉力，抓紧绳子一端，沿水平地面匀速向右运动，在 10s 内将矿井里质量为 32kg 的物体提升 4m根据题给条件，请你

7、计算出与本题相关的 5 个物理量，要求写出简要说明和结果（g取 10Nkg）例 3 一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如图 8-75 所示。若车重为 8104N，汽车受到的阻力为车重的 0.03 倍，滑轮组的机械效率为80，问：（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？（2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为 0.1m/s，则司机做功的功率是多少？答案智能归例题型二例 1 闯关点拨解本题的关键，一是确定承担物重的绳子股数，根据“截线法”知 n=4；二是确定哪个是总功，哪个是有用功分析和解 W 总 =Fs=800N4m=3200J，s=4h，h= ,1mn

8、sW 有 =Gh=2000N1m=2000J， %5.62032%10JW总有答选 D例 2 闯关点拨可根据 变形求得物重，因为不计摩擦，所以 W 额外 =nFGG 轮 h，故只要先求出额外功就可求得动滑轮重 G 轮 解(1) nhsW物物物总有 NFn8052%80物(2) 有总额 外 hGsFh物轮 Gnh物轮 物轮 n 8052N2答（1）被提升的物重 800N （2）动滑轮重 200N题型二例 1 闯关点拨这是一道探究实验题，通过思考对问题提出猜想，进行实验探究，给出了新课程标准下怎样学、怎样教、怎样考的导向模式分析和解兰兰的实验由记录可知机械效率 %3.810365%10hW总有由机

9、械效率 ，而 W 总 =W 有 +W 额外 显然机械效率仅由 W 有 占 W 总 的比例%10总有所决定，而与匀速提升的速度大小无关芳芳的实验记录表明在做相同的总功和相同的额外功的前提下改变提升速度，机械效率不变；兰兰的实验记录表明使用相同的滑轮和绳子的串绕方式，被吊重物越重，W 有 在 W 总 中占的比例越大，机械效率就越高答（1）83.3% （2）芳芳的探究结果：机械效率与匀速提升速度的大小无关；兰兰的探究结果：机械效率与被提升的钩码重有关（物重增大，机械效率提高）（3）实验装置不变，机械效率与匀速提升物体的速度大小无关，与被提升的物重有关（物重增大，机械效率提高）例 2 解：由图知，n=

10、4，s =4h=42m=8m，（1）拉力做的有用功：W 有 =Gh=400N2m=800J；拉力 F 做的总功：W 总 =Fs=250N8m=2000J，W 额 =W 总 -W 有用 =2000J-800J=1200J；（2）滑轮组的机械效率：（3）由于不计摩擦和绳重，拉力：F=1/4(（G+G 轮 ），250N=1/4（400N+G 轮 ），解得：G 轮 =600N答：（1）该同学所做有用功、总功、额外功分别为 800J、2000J、1200J（2）滑轮组的机械效率为 40%（3）不计摩擦和绳重，动滑轮的总重为 600N题型三例 1 闯关点拨有用功可以用公式 W 有 =Gh 求出，总功可用公

11、式 求得，利用公式有总 W求出时间 t，再利用 求出重物上升的速度PWt总th解（1）G=mg=500kg10N/kg=5000NW 有 =Gh=500N0.8m=4000J（2） 40J=5.8有总 50J=2s总总tP.m/ssht答略例 2 闯关点拨这是一个一定一动的滑轮组问题，与其相关的问题一般有：W 有 、W 总 、W 额外 、 、s、P 总 、 等，可根据题意选择相关的物理量求解绳解（1）物体的重力 Gmg32kg10N/kg=320N（2）人运动速度 smst/8.0142（3）拉力 F 做功 W 总 FS 200N24m=1600J（4）提升物体做功 W 有 Gh320N4m=

12、1280J（5）机械效率 %801620JW总有（6）人做功的功率 P Wst总（7）人受地面摩擦力 fF200N（8）物体所受拉力 FG320N例 3 闯关点拨（1）用滑轮组将汽车匀速拉出泥潭的过程中，汽车对动滑轮的拉力等于汽车受到的阻力克服汽车阻力做的功是有用功拉力 F 做的功是总功根据滑轮组的机械效率，可得 与 F、 F 阻 的关系，从而求出 F（2）由于动滑轮是四股绳子承担拉汽车，所以当汽车速度为 0.1m/s 时，拉绳子的速度=40.1m/s=0.4m/s根据 ，可求拉力做功的功率tsWP解（1）汽车受到的阻力 F 阻 =0.03G 车 =0.038104N=2.4103N假设汽车移动 s，则对汽车做的有用功 W 有 =F 阻 s根据 ，得 W4阻阻总有 7508.4123阻（2）由于四股绳子绕过动滑轮，所以汽车以 0.1m/s 的速度前进时，拉力 F 拉绳子的速度是 40.1m/s=0.4m/s在 1s 内，司机用力 F 拉绳子做的功是W=Fs=750N0.4m/s1s=300J所以 WsJtP301（也可以根据 司机拉力做功的功率FP）=750N.4m/s=30