有色中学教本资料153机械效率.docx
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有色中学教本资料153机械效率
第三节 机械效率
【学习目标】
一、机械效率:
1、有用功定义:
对人们有用的功。
公式:
W有=Gh
注:
当做功目的是把物体举高时:
W有=Gh 当做功目的是平移物体时:
W有=fs物
2、额外功定义:
并非我们需要但又不得不做的功。
主要包括:
①提升重物时,克服机械自重、容器重所做的功;②克服摩擦所做的功。
3、总功:
定义:
动力所做的功,等于有用功加额外功。
公式:
W总=W有+W额
4、机械效率:
①定义:
有用功跟总功的比值。
②公式:
③有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。
通常用百分数表示。
④ 提高机械效率的方法:
尽量减少额外功(减小机械自重、减小机件间的摩擦。
)
当额外功一定时,增大有用功。
5、机械效率的测量(滑轮组为例):
①原理:
②应测物理量:
钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S
③器材:
除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
④步骤:
必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:
保证测力计示数大小不变。
⑤结论:
影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:
A、动滑轮重。
动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。
B、物重。
提升重物越重,做的有用功相对就多。
C、摩擦。
若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提升高度及速度不影响滑轮机械效率。
滑轮组提高机械效
率的方法有3个:
减轻动滑轮重;减小摩擦;用同一滑轮组提升更重的重物(在承受范围)等。
二、重难点突破:
1、正确区分有用功与额外功:
关键是联系生活实际,明确做功的目的。
2、同一个机械,它的机械效率是可变的。
如加润滑油减小摩擦,就减小了额外功,提高了机械效率。
如用同一滑轮组提升的重物越重,机械效率往往越高。
▲、滑轮组的机械效率与绳子的绕法、提升的速度、提升重物的高度无关。
只与所挂物体的重力、动滑轮重力、绳重、摩擦力有关。
▲、用同一滑轮组提升的重物越重,机械效率越高。
▲、在提升重物一定时,动滑轮重力越大,机械效率越低。
3、题型归纳:
(1)、按类型分为六种:
(请自已填好表中所缺项目)
机械效率计算的类型一般有六种
装置
模型图
(定、动、滑轮组)提升重物
在液体中提升重物
水平移动物体
斜面移动物体
杠杆
抽水机
W有用
W总
η
(2)、机械效率的变式计算主要有7种:
求拉力F、求物重G、求机械效率η、求动滑轮重G动、求W有、求W额、求W总。
4、计算中几个重要思路:
①对于滑轮组:
由于s与h的关系是固定的,已知的,即s=nh。
所以经常可以用
计算,使解题更加快捷准确。
②又若滑轮组不计摩擦和绳重,则:
,这是计算动滑轮重的又一重要方法[另一方法是F=(G+G动)/n]
③提升水中重物时:
W有是(G-F浮)h。
此处易错,请注意。
【同步精练】
(一)课内巩固
考点1:
机械效率(及W有W额W总)的理解、计算
1、【2010广安】李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁,她在把水从井底提上来的过程中,下列关于做功的说法中正确的是( )
A.对桶所做的功是有用功B.对水所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功D.对水所做的功是总功
2、【2010莱芜】甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度。
则( )
A.乙升降机提升重物做的有用功较多
第4题
B.甲升降机的电动机做的额外功较多
C.甲升降机的电动机做的总功较少
D.乙升降机的电动机做的总功较少
3、【2010株洲】在学校的升旗仪式上,升旗手将重15N的国旗升高10m做了200J的功,则有用功为J,机械效率为。
4、【2010厦门】如图所示.用—个动滑轮。
将160N的物体匀速提高2m.拉力F为100N,此动滑轮的机械效率是,若不计绳子重和摩擦,则滑轮重N。
5、【2010崇左,多选】用如图所示的滑轮组提起重1000N的货物,所用拉力是400N,绳的自由端被拉下2m。
关于这个滑轮组工作的下列说法中,正确的是()
A.总功是800J
B.额外功是100J
第5题
C.有用功是400J
D.机械效率是62.5%
6、【2010益阳】用下图所示滑轮组将货物缓慢提升3m,已知货物重850N,所用拉力F为300N(不计摩擦和绳重带来的影响)。
求:
⑴有用功W有;
⑵总功W总;
⑶额外功W额;
⑷动滑轮的重力;
⑸滑轮组的机械效率η
第6题
考点2:
机械效率的探究、测量(斜面、滑轮组)
7、(2010,潍坊)如图所示,下面是某同学做探究“斜面的机械效率与斜面的粗糙程度、斜面的倾斜程度的关系”实验时,得到如下实验数据.
第7题
(1)此探究实验是采用了_____________的物理研究方法。
(2)请将上表中空格补充完整.
(3)请你根据表中的实验数据,得出要探究的实验结论:
结论一:
___________________________________________________________。
结论二:
____________________________________________________________。
8、【2010长春】在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,小红用如图所示的滑轮组分别做了三次实验,第一次使用塑料滑轮,第二次使用铝制滑轮,第三次使用铁制滑轮,实验数据记录如下表:
实验
次数
物重
G/N
物体上升的距离h/cm
弹簧测力计的读数F/N
弹簧测力计上升的距离s/cm
机械
效率
η
1
3
10
1.6
30
62.5%
2
3
10
2
30
50%
3
3
10
2.5
30
第8题
(1)这个实验使用的测量工具是 和弹簧测力计。
(2)在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计。
(3)在表中的空格处填上第三次实验的机械效率。
(4)从实验数据分析可知:
提升同一物体,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越 。
(二)基础过关
一、填空题:
1、【2010攀枝花】如图所示,斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的木箱匀速推到车上,推力对木箱做的功是__________J,斜面的机械效率是__________。
第1题
2、【2010宁夏】如图所示,拉力F=125N,在10s内将重物匀速提升2m,滑轮组的机械效率是80%。
则绳子自由端移动距离为____m,物体重是____N,拉力F做的功是____J。
3、工人通过滑轮把50kg的水泥缓缓提升4m到房顶,所用拉力约300N。
该机械的效率约_ _________。
4、【2010无锡】如图所示,用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度,不计绳重与摩擦,且动滑轮重G动小于物重G,则所用的拉力F甲F乙(选填“>”、“<”或“=”,下同),其机械效率η甲η乙.
F1
F2
第5题
第3题
第2题
5、(2010河北)小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图所示),分别将同一物体匀速提高到相同高度,滑轮组的机械效率分别为η1、η2。
下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)( )
A.F1> F2,η1= η2 B.F1> F2,η1> η2 C.F1< F2,η1= η2 D.F1< F2,η1> η2
6、(2010芜湖)图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。
某次作业时,行车在钢丝绳的自由端用2000N的力,将重6000N的货物匀速竖直提升3m,接着又在水平方向移动6m。
则行车在水平移动货物的过程中,货物重力所做的功是J;在竖直提升货物的过程中,货物重力所做的功是J,行车滑轮组提升货物的机械效率为。
第10题
第9题
第7题
第6题
7、【2010十堰】(2分)如图所示,用滑轮组将600N的生物匀速提升,如果拉力为400N,则此滑轮组的机械效率为 。
8、【2010宜昌】某人用平行于斜面的拉力,把一个重为1000N的物体,沿着长5m、高1m的斜面由底端匀速拉到顶端,拉力的大小为250N,则拉力所做的有用功为________J,此斜面的机械效率为________。
9、【2010荆门】工人用如图所示的滑轮组将一重400N的物体匀速提起,若滑轮组的机械效率为80%,忽略一切摩擦及绳的伸长,则拉力的大小是 N,动滑轮重 N;若使用该滑轮组提升600N的重物,其机械效率将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
10、【2009•长沙市】小强利用如图所示的滑轮组去拉物体,使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力Ff=600N,小强所用拉力F=250N,则该装置的机械效率是____。
11、【2009•福州市】用滑轮组将一个重为5N的物体匀速提升10cm,由图可知,绳端受到的拉力F为____N,绳端移动的距离s为____cm,滑轮组的机械效率η为___。
第11题
12、【2009•河池市】 某工人用如图所示的装置把重240N的物体提 高1m,所用的拉力为150N,则该工人克服重力所做的有用功为____J,总功为____J,该滑轮组的机械效率是____.
13、【2010菏泽】起重机械在四川汶川的救援过程中,发挥了重要的作用。
如图所示,吊臂上的滑轮组,可用F=104N的拉力将重为2.4×104N的吊板提起,如果吊板被匀速提高10m。
则拉力F做功J,滑轮组的机械效率是
第13题
第14题
第12题
14、【2010镇江】如图所示,工人用滑轮组将重400N的货物匀速提升1m,拉力F为250N,则绳子自由端移动的距离是 m,此过程有用功为 J,滑轮组的机械效率为 .
15、【2010连云港】某同学利用如图所示的装置测定滑轮组的机械效率。
他用F=10N的拉力将重17N的重物匀速提升0.2m,在这一过程中,他做的总功为 J,其中有用功为 J,测出的滑轮组的机械效率为 。
第15题
16、【2010襄樊】小华用20N的力把重为25N的物体沿着长为20cm、高为10cm的斜面,从斜面底端拉到顶端。
则斜面的机械效率为
17、(2010,扬州)如图,滑轮重小于物重(绳重、摩擦不计〉。
使用甲图滑轮最大的好处是 ;若匀速提升相同的重物,则F甲 F乙、机械效率ŋ甲_______ŋ乙(“<”、“=”、“>”)。
第18题
第17题
18、(2010,安徽)现在地震时有发生,于是人们开始重视加固维修房屋,常常可以看到图示的场景。
假如该工人通过滑轮把50㎏的水泥缓缓提升4m到房顶,所用拉力约300N。
该机械的效率约为__________。
19、(2010,安徽芜湖)图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组。
某次作业时,行车在钢丝绳的自由端用2000N的力,将重6000N的货物匀速竖直提升3m,接着又在水平方向移动6m。
则行车在水平移动货物的过程中,货物重力所做的功是J;在竖直提升货物的过程中,货物重力所做的功是J,行车滑轮组提升货物的机械效率为。
第21题
第20题
第19题
20、【2010重庆】如图所示,工人利用动滑轮将沙匀速向上提升2m,已知沙重184N,动滑轮重6N,桶重10N,绳重和摩擦不计。
则拉力的大小是________N,此时该装置的机械效率是______。
21、(2008·黄冈)建筑工地上,施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料(如图)。
绕在滑轮组上的钢丝绳最大拉力为6×103N,不计滑轮、吊钩、绳的自重及摩擦,一次最多能起吊 N的建筑材料,实际使用该滑轮组最多只能吊起5.4x103N的建筑材料,且将建筑材料1s内匀速吊起了lm,起重机的机械效率为。
若吊起的建筑材料重力减小,机械效率将。
(“增大”、“减小”或“不变”)
22、(2008云南昆明)如图所示,用滑轮组把重为80N的物体匀速提起。
(1)在不计绳重、动滑轮重和摩擦的情况下,拉力F的大小是______N;
(2)若实际的拉力为50N,匀速将物体提高4m,则拉力所做的功是______J,滑轮组的机械效率是______。
第22题
第23题
23、(2008山东济宁)用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体提升相同的高度,在不计绳重及机械摩擦的情况下,甲所用的拉力乙所用的拉力;甲滑轮组的效率乙滑轮组的效率(填“大于”、“等于”或“小于”)。
24、将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面的顶端。
已知沿斜面所用的推力是300N,斜面的机械效率是75℅,则推力做的总功为________J,推力做的有用功为_______J,物体所受的重力为_________N。
二、选择题:
25、【2009•广州市】甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度。
两者相比,甲升降机【】
A.电动机做的总功较少
B.电动机做的总功较多
C.提升重物做的有用功较少
D.提升重物做的有用功较多
26、【2009•宜昌市】 简单机械的机械效率高是指【】
A.有用功多B.额外功少C.总功多D.有用功占总功的比例高
27、【2009•湛江市】 如图所示,用动滑轮把一个物体匀速拉起,不计摩擦,则下列说法中正确的是【】
A.拉起的物体质量越大,机械效率越高
B.动滑轮的质量越大,机械效率越高
第27题
C.拉起物体的速度越大,机械效率越高
D.物体被拉起的越高,机械效率越高
28、【2010荆州】如图所示,斜面长4m,高2m。
质量为50kg的小明站在斜面顶端,用平行于斜面向上的75N的拉力将100N重的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端,g=10N/kg,那么( )
A.小明对物体做的总功为1300J
第28题
B.斜面的机械效率是75%
C.物体所受的摩擦阻力为75N
D.物体所受的摩擦阻力为25N
29、【2010泉州】建筑工人用如图所示的滑轮组,将重800N的重物匀速提高5m,拉力所做的功为4800J,则该滑轮组的机械效率是( )
A.67%
B.73%
第29题
C.83%
D.100%
30、【2010徐州】如图所示,用滑轮组把重力G为400N的石块匀速提高6m,所用拉力F为250N,则滑轮组的机械效率为( )
A.60%
第30题
B.70%
C.80%
D.90%
31、【2010乌鲁木齐】在铁架台上固定一个由定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,在绳子末端用竖直方向0.8N的拉力使2N重的物体匀速上升,下面说法正确的是( )
A.滑轮组的机械效率是83.3%B.滑轮组的机械效率是66.7%
C.绳端移动速度与物体上升速度相同D.绳端移动速度是物体上升速度的两倍
32、(2008四川自贡)如右图所示,物体在水平面上做匀速直线运动,拉力F=60N,该装置的机被效率为0.7,则物体受到的摩擦力大小是()
A.60NB.126NC.180ND.257.1N
第32题
33、(2008长沙)小明用如图所示的滑轮组将一个重为120N的物体匀速提升2m,所用的拉力为50N,此时拉力所做的功为W,滑轮组的机械效率为
;若仍用该滑轮纽提升一个重为I70N的物体.此时滑轮组的机械效率为
,则W、
、
分别是(不计绳重和摩擦)( )
A、240J,80%,85%
B、300J,80%.85%
C、300J,80%,80%
D、240J,75%,80%
34、(2008湖南株州)如图8所示,在大小为500N的拉力F作用下,滑轮组将800N的重物提升了lm。
在此过程中( )
第34题
第33题
A.做的有用功是500J
B.做的总功是800J
C.滑轮组的机械效率是62.5%
D.滑轮组的机械效率是80%
35、(2008四川达州)在不计绳重和摩擦的情况下利用如图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度若用η甲,η乙表示甲、乙两装置的机械效率,W甲、W乙表示拉力所做的功。
则( )
A、η甲=η乙,W甲=W乙 B、η甲>η乙,W甲>W乙
第35题
C、η甲<η乙,W甲<W乙 D、η甲>η乙,W甲<W
三、实验题:
36、(2008湖北武汉)小明利用斜面进行如下的实验。
(1)图中的数据是在测量斜面机械效率时得到的,由此可知此时斜面的机械效率
η=_________。
(2)为了进一步探究斜面的特点,小明接着做了三次实验,实验数据如下表。
1分析表中数据可知,沿斜面向上匀速拉动同一物体时,斜面倾斜角度越大,机械效 率越_________,拉力越_________。
②由表中第一行数据可知,此过程中铁块与斜面之间的摩擦力为_________N。
37、(2008湖北荆门)学习了机械效率知识后,全班同学对“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值得探究的猜想:
A.斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度有关;
B.跟斜面的粗糙程度有关;
C.跟斜面的长度有关;
D.跟物体的重力有关。
小刚同学为了证实其中的部分猜想是否正确,设计方案并进行了探究,下表反映了他的探究过程。
实验次数
斜面倾角
斜面粗糙程度
物重
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力
F/N
斜面长
S/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率
η(%)
①
30°
粗糙
1
0.5
0.7
1
0.5
0.7
②
30°
稍光滑
1
0.5
0.6
1
0.5
83
③
45°
粗糙
1
0.7
0.9
1
0.9
78
(1)请你替小刚在上表中的空格处填上适当的数据(小数位参照表中相关数据)。
(2)通过对比实验①②数据,可验证猜想____________(填写字母)。
(3)通过对比实验①③数据,可以得出的探究结论是:
当其它条件一定时,斜面倾斜程度越大,斜面的机械效率越_______。
(4)若要验证猜想D,应控制斜面的长、斜面的倾斜程度和_______________不改变。
38、(2010,四川泸州)在探究“斜面的机械效率高低与斜面的倾斜程度有什么关系”的实验中,用沿斜面向上的力F拉动小车,使小车从斜面底端匀速运动到斜面顶端,如图所示。
多次改变斜面倾斜程度,部分实验数据记录在下面的表格中,根据表格中数据回答下列问题:
斜面
倾斜度
小车重量
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长
S/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
斜面的
机械效率
较缓
10
0.1
3
1
1
3
33.3%
较陡
10
0.2
4
1
2
4
50%
最陡
10
0.4
1
6
(1)当斜面“最陡”时,沿斜面拉力为N;做的有用功为J;斜面的机械效率为%。
(2)通过对上述实验数据的分析,你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是:
斜面越陡,需要的拉力越。
(3)根据上面实验数据,你可以获得该实验探究的初步结论是:
。
39、【2010南充】小明同学结“斜面的机械效率跟什么因素有关”这一课题提出了一些值
得探究的猜想,斜面的机械效率跟:
A.斜面的倾斜程度有关;B.斜面的粗糙程度有关;C.斜面的长有关;D.物体受的重力有关.小刚同学为了证实其中的部分猜想是否正确,设计方案并进行了探究,下表反映了他的探究过程.(参看图7,表中①③两次实验所用斜面是相同的,设物体在斜面上做匀速直线运动)
(1)请你替小刚在上表中的空格处填上适当的数据.
(2)通过对比实验①、②数据,可验证猜想(填写字母)
(3)通过对比实验①、③数据,可以得出的探究结论是:
当斜面的粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率的值越.
(4)若要验证猜想D,应控制斜面的倾斜程度和不改变.
40、【2010福州】小刚小组探究了影响滑轮组机械效率的因素后,联想斜面也是一种机械,那么斜面的机械效率与斜面的哪些因素有关呢?
小刚猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关,小萌猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。
于是他们将一块长木板的一端垫高,构成长度一定、高度可调的斜面,用弹簧测力计拉着同一木块沿不同的斜面匀速向上运动,如图28所示。
下表是他们实验记录的有关数据。
(1)在第1、2、3次实验中,选用玻璃、木板、毛巾作为斜面表面的材料,是为了____________________________________________________________.
(2)在第2次实验中,拉力做的总功是____________J,斜面的机械效率是____________。
(3)分析第1、2、3次实验数据,可以得出:
当其它条件一定时,_____________________。
(4)若通过分析第1、4、5次实验数据,得出斜面倾斜程度越大,斜面的机械效率越大。
你认为存在的问题是:
______________________________________________。
(5)实验中还发现,斜面材料相同时,斜面倾角越小,越____________(选填“省力”或“费力”)。
41、(武汉)下图是小明同学探究斜面机械效
率跟什么因素有关的实验装置。
实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向
上做匀速直线运动。
实验的部分数据如下:
实验
次数
斜面的
倾斜程度
物块重量
G/N
斜面高度
h/m[来源:
学科网]
沿斜面拉力
F/N
斜面长
s/m
机械效率
1
较缓
10
0.1
5.0
1
2
较陡
10
0.3
6.7
1
45%
3
最陡
10
0.5
8.4
1
60%
⑴小明探究的是斜面的机械效率跟的关系。
在第1次实验中,斜面的机械效率为。
⑵分析表格中数据可以得出结论:
在斜面粗糙程度相同时,斜面越陡,机械效率越。
若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系,应保持不变。
42、【10本溪】(5分)小强看到在没有起重机的情况下,工人要将油桶搬运上汽车,常常用如图所示的方法。
小强想:
为什么不直接将油桶抬上车呢?
难道这样做可以省力吗?
小强带着疑问去查阅有关资料后了解到:
用斜面搬运同一物体时的推力大小跟斜面长度、斜面高度、斜面粗糙程度等因素有关。
小强根据以上查阅的资料提出了一个探究的问题:
沿斜面推力的大小与斜面的长度有什么关系?
(1)你认为小强探究搬运同一物体时沿斜面推力的大小与斜面长度的关系时,应控制的变量有。
(2)小强选用了一把弹簧秤、一块8N的长方体重物、五块长度
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