课时10.5机械效率.docx

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1、课时机械效率（帮课堂）（解析版）珈防【学习目标】1 .知道机械效率;2 .了解提高机械效率的途径和意义。【知识导图】【基础知识】知识点一：机械效率1 .有用功：为达目的，必须要做的功。符号：w有单位：焦耳（J）。【知识拓展】根据人们使用机械的不同，有用功的计算也不尽相同。例如：若使用机械的 目的是提升重物，那么克服物体的重力做的功就是有用功，即（W有二FS二G舫h）。 如果使用机械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力 做的功是有用功，即（W有二FS二fS）。公式：w有二w总一w额二w总n ；动滑轮、定滑轮及滑轮组提升重物模型：W有=GJ斜面模型：W有=G物h。水平面拉动物

2、体：W有 = fS2 .额外功：不需要但又不得不做的功。如：从井中打水时提水植和绳子所做功对 .水植和绳子所做的.功；L。【知识拓展】对于滑轮组提升重物的情况，克服动滑轮重、绳重等所做的功是额外功。在 解题过程中，常忽略绳重和摩擦，则此时克服动滑轮重所做的功为额外功。利用 斜面提升重物时，克服斜面摩擦所做的功为额外功。公式：W额=W总一W有 竖直方向不计摩擦和绳重的动滑轮、滑轮组提升物体模型：W额=G动h （其中，G动:动滑轮的重力，h：物体上升的距离）。斜面模型：W额=fS （其中，f：斜面对物体的摩擦力，S：物体在斜面上移动的距由Fi ： F2=i ： 2可知F； 2x2 4因提升的高度相

3、同所以根据W=FS可得上涉方:两滑轮组做的有用功分别为w；= G,h W2= G2h由Gi ： G2=2 ： 3可得%二里二% G2h 3则绥或二：。：3人3%叱 413.小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N,测得的数据如表:物理量 实验次数钩码总重G/N钩码上升的高度 h/m测力计示数F/N测力计移动距离 s/m机械效率142683%3457%4457%(1)第1次实验测得的机械效率为,(结果保留两位小数)若不计绳重与摩擦,动滑轮重为 N；(2)分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组可以通过 来提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同

4、的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率;(3)分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度【答案】74.07%1.4 增加物体重力越低无关【解析】(1) 1第1次实验测得的机械效率弹簧测力计的示数为，动滑轮上的绳子段数是3段，不计绳重与摩擦，则实验中每个钩码重2N,则G=2x2N=4N则动滑轮重G QF-G(2)由第1、2次实验数据可知，提升重物不同，且提升重物越重，滑轮组的机械效率 越高，即使用同一滑轮组，可以通过增加物体重力来提高滑轮组的机械效率。由第1、3次实验数据可知，使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多(即 动滑轮

5、总重越重)，滑轮组的机械效率越低。(3) 5分析第3、4次实验数据可知，物体被提升的高度不同，滑轮组的机械效率相同， 滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。14 .如图所示，在40N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平地面向左匀速直线运动了 2m,物体与地面的滑动摩擦力为90N。求：(1)拉力所做的有用功；(2)滑轮组的机械效率。【答案】(1) 180J；(2) 75%【解析】解：(1)拉力所做的有用功W 铲=90Nx2m=180J(2)由图可知=3,滑轮组的机械效率答：(1)拉力所做的有用功为180J；(2)滑轮组的机械效率为75%。15 .建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物

6、。已知重物G=900N,不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力方=400N时，可将重物匀速提升2m。在此过程中，试求：(1)拉力F做了多少功？(2)滑轮组的机械效率是多少？(3)若将该滑轮组的机械效率提高5%,需要用此滑轮组提升多重的重物？【答案】(1) 2400J；(2) 75%； (3) 1200N【解析】解：(1)由图可知，滑轮组绳子的有效股数=3,则绳子自由端移动的距离拉力 F做功叱之.=Fs= 400N x 6m = 2400J(2)拉力做的有用功% =G/=90()Nx2m = 1800J滑轮组的机械效率=兽X100% = 儒 X100% = 75%2400J可得，动滑轮的重力6动=b

7、-G = 3x4()()N-9()()N = 3()()N将该滑轮组的机械效率提高5%时，其机械效率为=8。,设提升重物的重力为。，因克 服重物重力所做功为有用功，克服重物重力和动滑轮重力做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率=幺=Gh（G + G动）hxlOO% =-xlOO% = -xlOO% = 80%G+G动G + 300N解得 G=1200N答：(1)拉力/做功2400J；(2)滑轮组的机械效率是75%；(3)若将该滑轮组的机械效率提高5%,需要用此滑轮组提升1200N的重物。离)。3.总功：有用功与额外功之和或动力(拉力)所做的功。公式: W.& = We += FS斜面模型：W总=

8、fS+G物h=FS (其中，f：斜面对物体的摩擦力，S：物体在斜面区xlOO% W总上移动的距离，G物：物体的重力，h：物体上升的距离)。4.机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：二斜面模型：见下图知识点二：实验探究：测量滑轮组的机械效率【实验目的】会测量滑轮组的机械效率。【实验原理助啜X动漕轮除物制的重力；h：动滑轮处物体上升的距离；F： 绳子自由端的拉力；S:绳子自由端移动的距离)【待测数据】物重G物、拉力F、重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离S【实验器材】钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。【实验步骤】09 0so 寸 0S 0720(1)按如图所示组装滑轮组。

9、(2)将钩码挂在滑轮组下方，记录下所挂钩码的重力G物，用弹簧测力计竖直向上拉住绳子自由端。(3)将刻度尺放在如图所示的位置，分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置A、B。(4)用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端，使物体匀速上升一段距离，记录弹簧测力计的读数，分别记录下钩码和绳子自由端上升后所达到的末位置A、Bzo(5)根据测量数据，分别计算出钩码上升的距离h (h=A-A)和绳子自由端移动的距离s (s=B-B),然后根据W有=6物卜和Ww = FS计算出有用功和总功，按，计算该滑轮组的机械费至10。 =皆xlOO%(6)改变所挂钩码的重力，重复以上实验步骤。(7)钩码重力不变，改变动滑轮个数重复上

10、述实验步骤。【实验结论】滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关；同一滑轮组，提起的物重工心凯)一越重，滑轮组的机械效率越高；不同的滑轮组机械效率不同，且在物重工G期）一相同时，动滑轮越重.，滑轮组的机械 效率越低。常心方1 .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，便于 读数。2 .结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：（D动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多，机械效率就低（动重n低）o（2）提升重物越重，做的有用功相对就多（物重不高）o（3）摩擦，若各种摩擦越大，做的额外功就多（摩多7低）O 归纳：提高有用功能增加机械效率；产械效率 减少额外功能增加机械

11、效率。的提才3 .同一滑轮组：绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。4 .测量机械效率时，为什么不能使弹簧测力计静止？机械效率会怎样？答：当弹簧测力计静止时，绳子和滑轮之间没有摩擦力，拉力示数会变小，有用功在总 功中占的比例增大，滑轮组的机械效率偏大。5实验中改变钩码的数量，改变动滑轮的个数进行多次实验的目的是什么？（避免偶然 性，使结论具有普遍性）。答：改变钩码个数、改变动滑轮的个数从而获得多组数据，这样可以避免一组数据的偶 然性，更能得出普遍性规律。6.通过该实验我们可以得出结论：增大物重或减少动滑轮的重力可以提高滑轮组的机械 效率。口网在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说

12、法，正确的是（）A.使用机械可以省力、省距离，也可以省功B.机械做功越快，机械效率越高C.使用机械可以省力或省距离，但不能省功D.机械做功越多，机械效率越高【答案】C【解析】AC.使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向， 但都不能省功，故A错误，C正确；BD.由于机械效率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。 故选C。赢L 一个滑轮组经改进后，机械效率比原来大大提高，用该滑轮组将同一物体匀速提升同样的高度，与改进前相比（）A.总功不变，但额外功减少了B.总功不变，有用功增加了C.有用功不变，总功减少了D.做的有用功减少了【答案】c【解析】由于

13、把同一物体匀速提升同样的高度，所以，利用滑轮组做的有用功相同，由于改装后的机械效率高，所以，由77二%知道，改装后利用滑轮组做的总功减少，又因为 %W,京=W-W 额所以，改装后利用滑轮组做的额外功减少，综上所述，故ABD错误，C正确。故选C。【作业帮】1.在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（）A.使用机械可以省力、省距离，也可以省功B.机械做功越快，机械效率越高C.使用机械可以省力或省距离，但不能省功D.机械做功越多，机械效率越高【答案】C【解析】AC.使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误，C正确；BD.由于机械效

14、率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。故选C。2 .甲、乙两种机器所做的总功之比是2:3,机械效率之比是3:1,则它们所做的有用功之比A. 2:32:1C. 2:9D. 9:2【答案】B【解析】由=誉可得 %则它们有用功之比为故选B。3 .下列做法中不能提高滑轮组机械效率的是A.增加物体提升的高度B.使用轻质动滑轮C.增加物体的质量D.在轴上加润滑油【答案】A【解析】A.增大物体提升的高度，绳端移动的距离也变长了，滑轮组的机械效率： 叫用 Gh Gh _G“Fs Fnh nF由此可知机械效率并不受影响，故A符合题意；B.使用轻质动滑轮，额外功减少了，在有用功一定时，

15、滑轮组的机械效率会增大，故B不 符合题意；C.增大被提升物体的质量，在动滑轮、摩擦不变的情况下，即额外功不变的情况下，有用 功增大了，所以机械效率就提高了，故c不符合题意；D.在轴上加润滑油，减少摩擦，减少额外功，在有用功一定时，滑轮组的机械效率会增大， 故D不符合题意。4 .如图所示，小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中（）A.小明克服自身重力所做的功是总功B.小明克服沙子重力所做的功是有用功C.小明克服沙子重力所做的功是额外功D.小明克服桶的重力所做的功是有用功【答案】B【解析】小明用桶把一些沙子运上三楼，对克服沙子重力做的功为有用功；为了提升沙子不得不克 服自身重力、克服桶的重力所做的

16、功为额外功；克服沙子重力做的功、克服自身重力、克 服桶的重力所做的功之和为总功；故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。5 .某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若凡和B大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A.力凡和/2做的总功相同B.力B和厂2做功的功率相同C.两个滑轮组机械效率一样大D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高【答案】D【解析】【分析】由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3,乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。AB.若重物上升高度为h,则两滑轮组中绳端移动的距离分别为s 声s 乙=4h甲滑轮组中拉力做的总功为W

17、甲总=FX3h乙滑轮组中拉力做的总功为W乙总二尸2、4九已知尸尸尸2,所以W甲总VW乙总，故B错误；w已知时间相同，由公式P=-p可知，P甲总P乙总，故A错误；CD.甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为唯用 xlOO% = x X00%、%用+%xlOO% = xlOO% Gh + G-hG + G动同理可得，乙滑轮组的机械效率为77 =X100%乙G +2G动所以甲乙，故C错误，D正确。故选D。6.如图所示，在斜面上将一个重的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为，斜面长=、高九=。把重物直接提升力所做的功作为有用功，则（）A.有用功为

18、，机械效率为75%B.有用功为，机械效率为62.5%C.有用功为，机械效率为62.5%D.有用功为，机械效率为100%【答案】C【解析】有用功总功机械效率故选C。7 .如图为了提升重物，我们选用了粗细均匀重为G的杠杆，不计杠杆支点处的摩擦，先后 把同一个重物挂在A、B两处，每次用力让杠杆上升同样的高度，下列说法正确的是（ ） A.重物在A点处人做的有用功多机械效率高8 .重物在A和3点处杠杆的机械效率相等C.重物在b点处做的有用功多，杠杆的机械效率高D.重物在B点处做的额外功多，杠杆的机械效率高【答案】C【解析】利用杠杆提升重物，有用功在A、3两处提升的是同一个重物，每次 杠杆上升同样的高度，

19、而重物上升的高度切演，在A、8两处人做的有用功不相同，重 物在A点处做的有用功少；由图可知在A、b两处提升重物，每次用力让杠杆上升同样的 高度，而杠杆的重心上升的高度人/=历/,额外功W创=6布心所以额外功相同；在4、B 两处人对重物提升的高度不同，做的有用功不相同，因为=第，A有用功少，额外功一 样，可得故ABD错误，C正确。故选C。8.如图所示，物体A在拉力万的作用下，10s内水平匀速运动了 5m,物体A与地面间的滑 动摩擦力为270N,拉力户为150N。下列物理量计算正确的是（）A.绳子自由端移动的速度是1.5 m/sB.拉力厂做功为750JC.该滑轮组的机械效率是60%D.拉力F的功率

20、是150W【答案】D【解析】A.动滑轮上有两段绳子承载，自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故自由端移动的距离跖=2邑=2x5m = 10m自由端移动的速度匕=十=嘿= lm/s故A错误；B.拉力尸做功叫=尸匹=150Nxl0m=1500J故B错误；C.滑轮组做的有用功%=A2=270Nx5m=1350J滑轮组的机械效率展M=喘* =90%W 1500J故c错误；D.拉力厂的功率尸二/匕=150Nxlm/s = 150W故D正确。故选D。9.用如图所示的滑轮组拉动物体，已知物体质量为40kg,与地面的摩擦力为其重力的倍。10s内物体被拉动了 10m,动滑轮重20N。（不计绳重和滑轮间的摩擦）

21、下列说法中正确的是（）A,自由端的拉力F为100NB.滑轮组所做的有用功为4000JC.拉力的功率为150WD.滑轮组的机械效率为80%【答案】D【解析】【分析】由图可知滑轮组中有一个动滑轮，且=2,物体与地面的摩擦力为f = jLtmg= 0.2 x 40kg x 1 ON/kg = 80N不计绳重和滑轮间的摩擦，由受力平衡可知/= / + G动则自由端的拉力F为/=上包=四*X = 50N n2滑轮组所做的有用功为%用=力=80N x 10m = 800J拉力做功为 W总=五*1 =丹 = 2x50Nxl0m = 1000J则拉力的功率为p=%=wa=io（）w t 10s= 80%滑轮组

22、的机械效率为=携X100% =黑W廿1 JxJj故选D。10 .当你用桶从井中提水时，你对桶做的功是;如果桶掉进井里，从井捞桶时，桶里带 着一些水，这时你对桶做的功是,对水做的功是（以上三空均选填“总功”、 “额外功”或“有用功”）。当你提着水桶在水平地面上匀速前进，你对物体做功为 J,理由是：O【答案】额外功有用功额外功 0 在力的方向上没有移动距离【解析】1当用桶从井中提水时，对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功。如果桶掉进井里，从井捞桶时，桶里带着一些水，这时对桶做的功是有用功，对水做 的功是额外功。当提着水桶在水平地面上匀速前进，由于在拉力的方向上没有移动距离，故对物体做 功为零。1

23、1 .用如图所示的装置匀速提升40N的重物，所用的拉力为25N,若不计绳重和摩擦，滑轮 组的机械效率是%,若用此滑轮组提升重为90N的重物，则滑轮组的机械效率是【答案】80 90【解析】1匀速提升40N的重物，所用的拉力为25N,由图中可以得到动滑轮上绳子根数n=2,则滑轮组的机械效率动滑轮的重力用此滑轮组提升重为90N的重物，则滑轮组的机械效率12用六个相同的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别将不同的物体&和G2匀速提升相同高度，绳端所需的拉力Fi：尸2=1 ： 2, G ：G2=2： 3不计摩擦、绳和木板的重。则绳端拉力尸做的功之比为W/：牝=,滑轮组的机械效率之比根：IJ2=o【答案】1 ：4 8：3【解析】1由动滑轮的特点可知拉动重物时甲、乙动滑轮组每个绳端的拉力分别为?、白, 则G和G2受到的拉力为婷=与2 =片理=与乂4 = 26