九年级物理复习自制专题十三机械效率.docx

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九年级物理复习自制专题十三机械效率

九年级物理复习自制专题十三机械效率

2．理解测量滑轮组（或其他简单机械）的机械效率的实验原理；能对测量过程作出正确说明，以及得出正确的结论等。

第二部分知识回顾

一、有用功、额外功、总功

a、有用功:

为了达到目的人们必须要做的，对人们有用的功，用W有表示。

b、额外功：

为了达到目的人们不需要但以不得不额外做的功，用W额表示。

c、总功：

有用功与额外功之和。

二、机械效率

a、概念：

有用功跟总功的比值。

b、公式：

η=×100%η总是小于1

c、影响机械效率的因素;⑴物体重，⑵机械自身重力，绳子重，摩擦力等。

机械效率与是否省力无。

同一滑轮组所挂物体越重，有用功越多，机械效率越高，不同滑轮组挂同一物体，动滑轮越重额外功越多，机械效率越低。

d、提高机械效率的方法：

⑴增大有用功：

表现为在机械可承受范围内，增大提升物体的重力。

⑵减小额外功：

表现为a、改进机械结构，减小机械自身重力。

b、定时润滑，减小摩擦

e、滑轮组提升物体是的机械效率：

η＝＝＝（因为s=nh）

f、斜面机械效率：

η＝

第三部分典型试题

1．（2013，陕西）如图所示的起重机将重为6×103N的货物匀速提升10m，它的电动机做的功为1.25×105J，起重机匀速提升货物做的有用功为__________J，机械效率为__________。

对于实际机械，机械效率总小于100%的原因是

1题图2题图3题图4题图

2．（2014，常德）如图所示，用动滑轮把一个物体匀速拉起，不计摩擦，则下列说法正确的是（）

A．使用这个滑轮可以省功B．使用这个轮可以省距离

C．拉起的物体质量越大，滑轮的机械效率越高D．把物体拉起得越高，滑轮的机械效率越高

（4）实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了________________________。

4．（2014，淮安）如图所示，用500N的拉力，将重1200N的木箱匀速提升1.5m，所用的时间为30s。

（1）拉力所做的有用功是多少？

（2）拉力的功率是多少？

（3）滑轮组的机械效率是多少？

5．（2013，长春）如图所示，小明将重300N的木箱沿长5m、高2m的斜面匀速从底端拉上顶端，拉力大小恒为150N。

求：

（1）拉力所做的功

（2）斜面的机械效率。

。

第四部分：

重点突破

一、与机械效率有关的计算

【例1】（2014，内江）如图所示，用滑轮组提升一重物，物体质量为500g，钩码在4s内被匀速提升了2cm，已知弹簧测力计的拉力为2.5N，则提升重物的过程中，拉力F的平均功率为____W，滑轮组的机械效率为____%。

（g＝10N/kg）

【变式题】（潍坊中考）如图所示，用两个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，每个滑轮重为30N。

用这个滑轮组把重300N的物体匀速提升2m，不计绳重及摩擦，则拉力F的大小是______N，滑轮组的机械效率为________。

二、　常见易错现象

1、不能正确区分有用功和额外功（为了达到目的所做的功是有用功；对人们没有用但又不得不做的功是额外功）；

2、不能正确区分机械效率与功率（功率表示机械做功的快慢，功率大表示机械做功快，机械效率表示机械对总功利用率的高低，效率高表示机械对总功的利用率高）；

3、认为机械的机械效率固定不变（滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳与滑轮间的摩擦、提升物体的重力有关）。

【例3】下列说法正确的是（）

A．机械效率越高的机械做功越快B．机械效率越高的机械做功越多

C．功率越大的机械做功越快D．功率越大的机械做功越多

【例4】（2013，聊城）如图所示，在水平拉力F的作用下，使物体A沿水平面以速度v向右匀速运动了距离s，若物重为G，水平面对物体的摩擦力为f。

下列说法中不正确的是（）

A．有用功的功率为fv

B．拉力做功的功率为3Fv

C．装置的机械效率为

D．额外功为（3F－f）s

三、几种常见机械的机械效率

第五部分重点小结

一、

用滑轮组水平移动物体时，W有＝fS，W总＝FS′，机械效率η＝＝＝＝

二、测滑轮组的机械效率

1．实验方法：

控制变量法。

2．实验原理：

η＝＝＝

3．测量滑轮组的机械效率时，可以不用刻度尺，用弹簧测力计拉滑轮组对物体进行匀速拉动。

有用功为提高物体时所做的功，总功为拉力F所做的功，额外功为克服动滑轮和绳重所做的功和克服摩擦所做的功之和。

提高滑轮组的机械效率应设法增大G或减小F。

【例2】在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，一位同学设计了如右下图所示的四个滑轮组，并将所测数据填入如下实验数据记录表中。

序号

动滑轮重G动/N

钩码总重G/N

钩码上高度h/m

测力计拉力F/N

测力计上升高度s/m

机械效率η

1

1

2

0.1

1

0.3

66.7%

2

1

4

0.1

1.67

0.3

3

2

4

0.1

2.0

0.3

66.7%

4

1

4

0.1

2.5

0.2

80%

（1）实验2的机械效率为____%。

（2）由第1次和第2次实验数据可知，用滑轮组提升物体，当滑轮组一定时，滑轮组的机械效率可能与____有关。

（3）由第2次和第____次实验数据可知，用滑轮组提升物体，当被提升的物体重一定时，滑轮组的机械效率可能与____有关。

三、计算有用功、总功、额外功的方法

1．总功的计算方法：

（1）定义法：

W总＝Fs；

（2）W总＝W有＋W额；（3）公式法；W总＝或W总＝。

2．有用功的计算方法：

（1）定义法：

W有＝Gh；

（2）W有＝W总－W额；（3）公式法：

W有＝W总η。

3．额外功的计算方法：

（1）定义法：

W额＝G额h，W额＝f额s；

（2）W额＝W总－W有用；

（3）公式法：

W额＝W总（1－η）。

四、常见易错现象

1、不能正确区分有用功和额外功（为了达到目的所做的功是有用功；对人们没有用但又不得不做的功是额外功）；

2、不能正确区分机械效率与功率（功率表示机械做功的快慢，功率大表示机械做功快，机械效率表示机械对总功利用率的高低，效率高表示机械对总功的利用率高）；

3、认为机械的机械效率固定不变（滑轮组的机械效率跟动滑轮的重、绳与滑轮间的摩擦、提升物体的重力有关）。

第六部分针对训练

一、选择题：

1、如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m，则

此过程中（）

A．工人做的有用功为800JB．工人做的总功为500J

C．滑轮组的机械效率为60%D．拉力做功的功率为20W

2、工人师傅使用一个动滑轮将400N的重物匀速提升到3m高处，假如所用的拉力方向竖直向上、大小为250N，则（）

A．拉力所做的功为750J　B．若用该动滑轮提升更重的货物，机械效率将保持不变

　C．机械的效率为80%　D．若采用轻质滑轮完成原任务，机械效率将保持不变

3、（多）用相同的滑轮和绳子分别组成如下图所示的甲、乙两个滑轮组。

分别用它们把相同的重物匀速提升相同的高度。

若不计绳重及摩擦，下列说法中正确的有

A.绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率不同

B．绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率相同

C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等

D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等

4、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

5、用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重为150N的物体匀速提升1m。

不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为60％，则下列选项错误的是（）

A.拉力大小一定是125NB.有用功一定是150J

C.总功一定是250JD.动滑轮重一定是100N

5、如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，动滑轮的重力不可忽略。

现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的（）

ABCD

6、将一定滑轮改为动滑轮使用，则它的机械效率在不计绳重和摩擦时（）

A．一定提高B．一定降低C．一定不变D．无法判断

7、如图甲所示，邻居大叔正吃力地把一重物送往高台，放学回家的小翔看见后急忙前去帮忙。

他找来一块木板，搭成图乙所示的斜面，结果非常轻松地把重物推到了高台上。

关于这两种方法，下列说法正确的是（）

A.甲乙机械效率是一样的B.大叔克服重力做功较多

C.两人做同样多的有用功D.小翔做功的功率要大些

二、填空题

1．如图所示，搬运工人用滑轮组在20s内将重为270N的重物匀速提升6m，所用拉力为100N，则他所做的有用功是J，额外功是J，拉力的功率是W，滑轮组的机械效率是。

2．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5.4×103N的建筑材料，且将建筑材料1s内匀速吊起了1m，起重机的功率是________W，机械效率为________。

若吊起的建筑材料的重力减小，机械效率将__________。

（“增大”．“减小”或“不变”）

２题图　　　　３题图　　　　４题图　　　５题图

3．建筑工人用如图所示的装置把重400N的物体匀速提升3m．所用的手拉力为300N．则该工人所做的有用功为______J，该滑轮组的机械效率是_____。

若用该装置提升500N的重物，此时滑轮组的机械教率将_____（填“变大”、“变小”或“不变”）

4．如图所示滑轮组，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，在2s内做的有用功为____J，该滑轮组的机械效率为_____，若增加所挂物体的重力，该滑轮组机械效率将____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（g取10N/kg）

5．如图所示的滑轮组，动滑轮重为50N，小明在10s内将200N的重物匀速提升2m，则拉力F为_____N，则滑轮组做的有用功为_____J，滑轮组的机械效率为_____，拉力F的功率为_____W。

（忽略绳重和摩擦）

6．某台机器的功率为80KW表示的物理意义_________________________，机械效率为80%表示物理意义是：

__________________________________________________________。

7．单独用一个动滑轮使重为400N的物体匀速提高2m，拉力是250N．在此过程中，动滑轮提起重物所做的有用功是J，克服动滑轮重、绳重及摩擦所做的额外功是J，该滑轮的机械效率是．

8．如图是工人师傅提升重物的示意图，甲图使用的是滑轮，它的作用是。

若图中滑轮质量相同，把同一货物匀速提升相同高度（不计摩擦），则机械效率较高的是图（填“甲”或“乙”）。

　　８题图　　　　　　　９题图　　　　　　　　10题图　　　　　　　１１题图

9．如图所示，物体A所受重力为200N，绳重和摩擦力不计，当分别沿力F1和F2的方向匀速提起物体A时，则F1F2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

若10s内A物体被匀速提升4m，则拉力F1所做的功为J，功率为W。

如果把这个滑轮改成动滑轮匀速竖直提升同样的重物，则机械效率将（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

10．如图所示，A物重100N，在力F的作用下，以5cm／s的速度在水平面上匀速向右运动，此时弹簧秤的示数为10N，若此装置的机械效率为80%；则拉力F为N；拉力在10s内所做的功为J．

11．如图是某商场的自动扶梯．扶梯的部分几何尺寸如图所示，体重为400N的小华站在该扶梯上，扶梯以1m/s匀速从商场一楼到二楼．扶梯对他做J的功，扶梯对他做功的功率是W，如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的效率将．

12．如图所示，木箱重1000N，当它沿水平面运动时受到的摩擦力大小为600N，用滑轮组使木箱沿水平面以0.1m/s的速度匀速直线运动20s。

若绳重、滑轮重及滑轮与绳之间的摩擦均可忽略不计，则水平拉力F的大小为N。

假设滑轮组的机械效率为80%，则拉力做功的功率为W。

13．电动自行车已成为大众化的一种交通工具，小乔对家里的电动自行车进行了测试，他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象．已知匀速行驶时，电动机输入电压48V，输入电流5A，由图可知，7～12s电动自行车受到的摩擦力为N；电动自行车匀速行驶时，电能转化为机械能的效率为%．

　　　　　　　　　１３题图　　　　　　　　　　　　　　　１４题图

14．物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置来提升重物M，图乙是物体上升过程某段时间内的s-t图线。

已知物体重为1N，闭合开关后，在2.4s～2.8s这段时间内，电流表和电压表的示数分别为0.2A和4V，则2.4s～2.8s这段时间内该装置提升重物做得有用功为__________J，它的效率是。

15．用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别将两个相同的钩码提升10cm，若不计绳子与滑轮的摩擦，装置更省力（选填“甲”或“乙”）．甲装置的机械效率乙装置的机械效率（选填“高于”、“低于”或“等于”）．

三、实验探究题

1、在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如下表所示。

次数

物体重力G/N

提升高度h/m

拉力F/N

绳端移动距离s/m

机械效率η

1

2

0.1

1

0.3

66.7%

2

3

0.1

1.4

0.3

71.4%

3

4

0.1

1.8

0.3

74.1%

4

2

0.1

1.5

0.

（1）表格内的第4次实验中应补充的数据是_________（结果精确到0.1%）。

这次数据是用右上图中_________（填“甲”或“乙”）所示的滑轮组测得的。

（2）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，若要增大滑轮组的机械效率，应该_________。

在第1次实验中，拉力F所做的额外功为_________J。

（3）某同学认为，使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时，越省力的滑轮组其机械效率越大，他的想法正确吗？

请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断：

_________。

2、下面是“探究斜面的机械效率”得到的实验数据，请完成下面的填空。

表一：

实验

次数

斜面坡度

斜面材料

斜面高h（m）

小车重G（N）

有用功Gh（J）

斜面长s（m）

拉力

F（N）

总功

Fs（J）

机械效率η

1

较缓

木板

0.2

10

2

1

5

5

40.0％

2

较陡

木板

0.4

10

4

1

6

6

66.7％

3

最陡

木板

0.6

10

6

1

7

7

85.6％

（1）由表一可知，在斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越________，斜面的机械效率越________。

（选填“大”、“小”、“高”或“低”）

表二：

实验次数

斜面坡度

斜面材料

斜面高h（m）

小车重G（N）

有用功Gh（J）

斜面长s（m）

拉力

F（N）

总功

Fs（J）

机械效率

η

1

较陡

毛巾

0.4

10

4

1

7

7

57.1％

2

较陡

木板

0.4

10

4

1

6

6

66.7％

3

较陡

玻璃

0.4

10

4

1

5

5

80.0％

（2）由表二可知，在斜面的倾斜程度一定时，斜面越________，斜面的机械效率越________。

（选填“粗糙”、“光滑”、“高”或“低”）

（3）从表一中还可以发现，斜面的倾斜程度越小，越_________（选填“省力”或“费力”）；斜面越省力，机械效率越________（选填“高”或“低”）。

⑷我们的校园中，有什么应用到斜面的知识，请举一例：

________________________。

四、计算题

1、如图所示，用弹簧测力计拉着绳子利用滑轮组将重3N的物体匀速提升0.5m．

（1）求弹簧测力计对绳的拉力所做的功；

（2）求滑轮组的机械效率；

（3）若不计绳重和摩擦，则动滑轮为多重？

2、如图是举重运动员小宇自制的训练器械，轻杆AB长1.5m，可绕固定点O在竖直平面内自由转动，A端用细绳通过滑轮悬挂着体积为0．015m3的沙袋，其中OA=1m，在B端施加竖直向上600N的作用力时，轻杆AB在水平位置平衡，试求沙子的密度。

（g取10N／kg，装沙的袋子体积和质量、绳重及摩擦不计）

3、为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处。

小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。

当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。

若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。

求：

（1）在2~3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。

（2）在1~2s内，拉力F做的功W。

（3）在0~1s内，重物对地面的压强p。

4、在不计绳重和摩擦的情况下，利用一滑轮组匀速提升物体．下表是在利用该滑轮组将一物体匀速提升到一定高度时采集到的信息．

物体所受重力G/N

作用在绳子自由端的拉力F/N

滑轮组做的有用功W有用/J

拉力做的总功W总/J

500

200

1000

1200

（1）通过计算确定该滑轮组提起物体的绳子段数，并在右边虚线框中画出

该滑轮组的组装示意图．（要求：

尽量用较少的滑轮）

（2）不计绳重和轴的摩擦，用该滑轮组将重为800N的物体匀速提升1m时，

拉力做的总功为多少?

5、如图甲所示OA＝30cm，OC=60cm，利用弹簧测力计把一质量为0.5kg的物体以2cm/s的速度匀速提高10cm，弹簧测力计上升了20cm。

弹簧测力计的拉力如图乙。

（g=10N/kg）

①弹簧测力计做了多少有用功？

②杠杆的机械效率是多少？

③拉力做功的功率是多少？