滬粵版初中九年級物理11-3如何提高機械效率課件

第十一章機械功與機械能11.3如何提高機械效率知識點1有用功、額外功與總功基礎(chǔ)過關(guān)全練1.如圖所示,把重為G的物體甲從A點豎直向上勻速拉至B點,此過程繩的拉力F1對甲做的功為WAB;再用平行于斜面的拉力F2把甲物體沿斜面從C點勻速拉至與B點等高的D點,在此過程中繩的拉力F2對甲做的功為WCD。針對從斜面上將甲物體提升H高度而言,F1做的功是

,F2做的功是

。(選填“總功”“有用功”或“額外功”)有用功總功解析不用機械而直接提升物體做的功為有用功,則F1把重

為G的物體甲從A點豎直向上勻速拉至B點所做功為有用功;

用平行于斜面的拉力把重為G的物體甲沿斜面從C點勻速拉

至與B等高的D點,拉力F2做的功為總功。知識點2機械效率2.(2024廣東肇慶頌德中學(xué)期中)如圖所示,用兩個完全相同

的滑輪勻速提升所受重力相等的物體。不計軸處摩擦,比較

甲、乙裝置可知

(

)A.甲省力,機械效率較高B.甲不省力,機械效率較低C.乙省力,機械效率較低D.乙不省力,機械效率較高D解析定滑輪不省力,不用對滑輪做功,故機械效率高;動滑

輪可以省力,但要對滑輪做額外功,故機械效率低。3.(2024江西南昌期中)如圖,斜面長為10m,高為2m,小明用8

N沿斜面方向向上的推力將重30N的物體從底端勻速推到

頂端(不計空氣阻力)。下列說法錯誤的是

(

)A.小明做的總功為80JB.物體所受的摩擦力為8NC.小明做的有用功為60JD.斜面的機械效率為75%B解析小明做的總功:W總=Fs=8N×10m=80J,故A正確;小明

做的有用功:W有=Gh=30N×2m=60J,推力做的額外功:W額=W總-W有=80J-60J=20J,由W額=fs得摩擦力:f=

=

=2N,故B錯誤,C正確;斜面的機械效率為:η=

×100%=

×100%=75%,故D正確。4.(跨學(xué)科·數(shù)學(xué))(2024廣東廣州白云中學(xué)月考)如圖甲、乙分

別表示A、B兩機械某次工作時的有用功W有和額外功W額的

關(guān)系,則A的機械效率為ηA=

;A、B的機械效率大小

關(guān)系為ηA

ηB;總功的大小關(guān)系為WA

WB。(后面兩

空均選填“<”“>”或“=”)

25%<=解析

A的機械效率為ηA=

×100%=

×100%=25%,B的機械效率為ηB=

×100%=

×100%=66.7%,因此A、B的機械效率大小關(guān)系為ηA<ηB。A所做總功為WA=W有+W額=6.0×105J

+1.8×106J=2.4×106J,B所做總功為WB=W有'+W額'=1.6×106J+‘8.0×105J=2.4×106J,因此總功的大小關(guān)系為WA=WB。5.(新獨家原創(chuàng))如圖所示,一根質(zhì)量分布均勻的細棒OA,C是它的中點,在A點豎直向上施力將掛在C點的重為200N的物體勻速提升0.2m,細棒的機械效率為80%,不計摩擦,提升該物體做的有用功是

J,總功是

J,細棒重為

N。若不計摩擦,將重物移動到B點,仍在A點用與原來方向相同的力將它勻速提升相同的高度,則細棒的機械效率η將

(選填“變大”“變小”或“不變”)。405050變大解析不計摩擦,提升該物體做的有用功:W有用=G物h=200N×

0.2m=40J;根據(jù)η=

得總功:W總=

=

=50J;C為OA的中點,當(dāng)物體上升0.2m時,C點(細棒的重心)上升0.2m,不

計摩擦,η=

=

,且W額外=G棒h',得:80%=

,解得G棒=50N。根據(jù)圖示可知,將重物移動到B點時,把重物提升相同高度,杠桿重心上升的高度小些,那么

有用功相同,額外功減小,總功減小,根據(jù)η=

×100%可知,機械效率變大。重點實驗測量滑輪組的機械效率6.(新考法·分析論證)(新獨家原創(chuàng))在探究“滑輪組的機械效率”的實驗中,馬剛同學(xué)用如圖所示的同一滑輪組提升鉤碼至相同高度,共進行了4次實驗,實驗記錄如表:

序號鉤碼總重力/N鉤碼上升高度h/m—測力計移動距離s/m機械效率120.10.80.383.3%230.11.10.390.9%340.11.40.2

440.21.40.6

(1)實驗過程中,需選用的測量工具有彈簧測力計和

。(2)實驗操作中拉力的方向應(yīng)豎直向上且

拉動彈簧

測力計。(3)表格中第一行的記錄項目缺少一項,請補充完整

。(4)表中第3次實驗有一項數(shù)據(jù)有誤,改正后計算出機械效率

為

(結(jié)果保留1位小數(shù))?？潭瘸邉蛩贉y力計的示數(shù)F/N95.2%(5)實驗過程中邊拉動彈簧測力計邊讀數(shù),示數(shù)不穩(wěn)定,有同學(xué)認為應(yīng)靜止時讀數(shù)。你認為他的想法

(選填“正確”或“不正確”),因為他沒有考慮到

對滑輪組機械效率的影響。(6)第1次實驗和第2次實驗相比,第2次實驗的機械效率較高,這是因為兩次實驗中所做額外功

,而第2次實驗中所做有用功較

。(7)比較前三次實驗數(shù)據(jù)可得出:使用同一滑輪組,增大

(選填“物重”“動滑輪重”或“繩重”)可以提高滑輪組的機械效率。不正確摩擦相等大物重

(8)同一個滑輪組,提升的物重相等時,動滑輪越重,滑輪組的

機械效率越

(選填“大”或“小”)。(9)根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是:當(dāng)滑輪組串繞繩子的

方式不變時,機械效率與

無關(guān)。(10)下列做法中,能提高滑輪組機械效率的是

。A.在滑輪軸處涂些潤滑油

B.采用不同的繞繩方式C.將物體提到更高處小物體上升的高度A解析

(1)實驗過程中的測量工具有彈簧測力計和刻度尺;(2)

實驗操作時應(yīng)豎直向上勻速拉動彈簧測力計,這樣彈簧測力

計處于平衡狀態(tài),彈簧測力計的示數(shù)反映拉力的大小;(3)表

格中第一行的記錄項目缺少測力計的示數(shù);(4)由圖知,動滑

輪上繩子的有效段數(shù)n=3,第3次實驗中,物體升高0.1m時,繩

子自由端移動的距離應(yīng)為:s=nh=3×0.1m=0.3m。第3次實驗

的機械效率為:η=

×100%=

×100%=

×100%≈95.2%;(5)實驗過程中應(yīng)勻速拉動時讀數(shù),靜止時讀數(shù)沒有考慮到摩擦對滑輪組機械效率的影響;(6)第2次實驗的機械

效率較高的原因是兩次實驗中所做額外功相等,而第2次實

驗所做有用功較大;(7)分析第1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知,使

用相同滑輪組提升重物時,提升物體的重力越大,滑輪組的機

械效率越高,即使用同一滑輪組,增大物重可以提高滑輪組的

機械效率;(8)滑輪組的機械效率還與滑輪與軸間的摩擦及動

滑輪重有關(guān),同一個滑輪組,提升的鉤碼重相等時,動滑輪越

重,額外功越大,滑輪組的機械效率越小;(9)比較第3、4次實

驗數(shù)據(jù)可知,兩次實驗中物體的重力相同,上升高度不同,機械效率相同,說明機械效率與物體上升高度無關(guān);(10)在軸上

加潤滑油,可以減小克服摩擦所做的額外功,在有用功相同的

情況下,總功減小,由η=

×100%可知,這樣可以提高滑輪組的機械效率,A正確;改變繞繩方式,對重物被拉升沒有影

響,即對有用功沒影響;對動滑輪的拉升、動滑輪轉(zhuǎn)動時的摩

擦也沒有影響,即不影響額外功,所以改變繞繩方式不影響機

械效率,B錯誤;滑輪組的機械效率η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%,由此可知滑輪組的機械效率與物體被提升的高度無關(guān),C錯誤。能力提升全練7.(2024廣東東莞湖景中學(xué)期中,2,★☆☆)關(guān)于功、功率、機

械效率,下列說法正確的是

(

)A.省力的機械也可以省功B.功率大的機械做功快C.功率大的機械做功多D.功率大的機械效率高B解析使用任何機械都不能省功,A錯誤;功率表示的是做功

的快慢,所以功率大的機械做功快,B正確;做功多少與功率大

小和做功時間有關(guān),由于做功時間未知,所以功率大的機械做

功不一定多,C錯誤;功率表示的是做功的快慢,而機械效率表

示的是借助機械時有用功占總功的比例,所以兩者沒有必然

的關(guān)系,D錯誤。8.(新課標·模型建構(gòu))(2023北京中考,10,★★☆)用如圖所示

的裝置提升重為800N的物體A,動滑輪重為200N。在卷揚

機對繩子的拉力F作用下,物體A在10s內(nèi)豎直勻速上升了2m。在此過程中,不計繩重和摩擦,下列說法正確的是

(

)A.物體A上升的速度為0.4m/sB.滑輪組的有用功為2000JC.拉力F的功率為100WD.滑輪組的機械效率為80%D解析物體A上升的速度為v=

=

=0.2m/s,A錯誤;滑輪組做的有用功W有用=Gh=800N×2m=1600J,B錯誤;由圖知,n=2,

不計繩重和輪與軸間的摩擦,拉力F=

(G物+G動)=

(800N+200N)=500N;拉力端移動距離s=2h=2×2m=4m,拉力做的總功W總=Fs=500N×4m=2000J,拉力做功功率P=

=

=200W,C錯誤;滑輪組提升物體A的機械效率:η=

×100%=

×100%=80%,D正確。9.(2024廣東肇慶期中,7,★★☆)質(zhì)量為70kg的小毅使用如

圖所示滑輪組提升重物,當(dāng)物重為400N,小毅的拉力為300N

時,物體在10s內(nèi)被提升了10m,忽略繩重和摩擦,g取10N/kg,

則

(

)A.提升該物體時小毅做功的功率為300WB.物體提升的高度越高,小毅所做的功越大,滑輪組機械效率將變小C.小毅用此滑輪組能提起的物體最重為1200ND.小毅用此滑輪組既能省力又能省功C解析由圖知,承擔(dān)重物繩子的段數(shù)n=2,物體上升的速度v物=

=

=1m/s,由v=nv物和P=

=

=Fv可得,提升該物體時小毅做功的功率:P=Fnv物=300N×2×1m/s=600W,A錯誤;由滑

輪組的機械效率η=

×100%=

×100%=

×100%可知,滑輪組的機械效率與提升的高度無關(guān),B錯誤;不計繩重及摩擦,

繩端拉力F=

(G物+G動),即300N=

×(400N+G動),解得:G動=200N。人站在地面施加的最大拉力等于人的自身重力,即最大拉力為F最大=G小毅=m小毅g=70kg×10N/kg=700N,F最大=

×(G最大+G動),即700N=

×(G最大+200N),所以:G最大=1200N,C正確;不計繩重和摩擦,繩端拉力F=

(G物+G動),若G動≥G物時,F≥G物,此時使用滑輪組不能省力,使用任何機械都不省功,D錯誤。10.(2024山西長治實驗中學(xué)月考,10,★★☆)如圖所示,小恒

用滑輪組水平向左勻速拉動A物體,A物體8s內(nèi)移動了160

cm,且A物體與水平地面的摩擦力大小為12N,已知滑輪組的

機械效率為80%,則下列說法正確的是

(

)A.拉力F的大小為4NB.拉力F做功的功率為3WC.繩子自由端移動的速度為0.2m/sD.拉力F在8s內(nèi)對滑輪組做的額外功為480JB解析由圖可知n=3,由η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%可知,繩子自由端的拉力F=

=

=5N,A錯誤;物體移動的距離s物=160cm=1.6m,繩子自由端移動的

距離s=ns物=3×1.6m=4.8m,拉力做的總功W總=Fs=5N×4.8m

=24J,拉力做功的功率P=

=

=3W,B正確;繩子自由端移動的速度v=

=

=0.6m/s,C錯誤;有用功:W有=fs物=12N×1.6m=19.2J,額外功:W額=W總-W有=24J-19.2J=4.8J,D錯誤。11.(跨學(xué)科·物理學(xué)與日常生活)(2023江西中考,16,★★☆)如

圖所示,利用斜面將箱子推進車廂,通常要比把箱子直接從地

面搬進車廂省力多了。某同學(xué)用100N的力沿斜面向上勻速

推動箱子,已知箱子質(zhì)量為20kg,斜面長3m,斜面高1.2m,g=1

0N/kg。求:(1)箱子受到的重力;(2)箱子受到的摩擦力;(3)斜面的機械效率;(4)使用斜面推箱子時有哪些更省力的方法。解析

(1)箱子受到的重力:G=mg=20kg×10N/kg=200N;(2)推力所做的總功:W總=Fs=100N×3m=300J。推力做的有用功:W有=Gh=200N×1.2m=240J。沿斜面推動箱子,克服斜面對箱子的摩擦力做的功是額外功,

W額=W總-W有=300J-240J=60J。由W額=fs可得箱子受到的摩擦力:f=

=

=20N;(3)斜面的機械效率:η=

×100%=

×100%=80%;(4)減小斜面的坡度、減小斜面的粗糙程度,都可以省