蘇科版初中九年級(jí)物理第十一章簡(jiǎn)單機(jī)械和功五機(jī)械效率第二課時(shí)機(jī)械效率課件

第十一章簡(jiǎn)單機(jī)械和功五、機(jī)械效率第二課時(shí)機(jī)械效率知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械效率1.關(guān)于功、功率、機(jī)械效率,下列說法中正確的是

(

)A.有用功越多,機(jī)械效率越高B.機(jī)械效率越高,做功越快C.做功時(shí)間越長(zhǎng),機(jī)械的功率越大D.通過減輕機(jī)械自重、減小摩擦可以提高機(jī)械效率D解析機(jī)械效率是有用功占總功的比值,因?yàn)椴恢揽偣?有

用功多,機(jī)械效率不一定高,故A錯(cuò)誤;做功快慢指功率,機(jī)械

效率是有用功占總功的比值,二者沒有因果聯(lián)系,故B錯(cuò)誤;功

率是做功與所用時(shí)間的比,表示做功的快慢,不知道總功,無

法根據(jù)做功時(shí)間判斷機(jī)械的功率,故C錯(cuò)誤;通過減輕機(jī)械自

重、減小摩擦可以減小機(jī)械的額外功,從而提高機(jī)械效率,故

D正確。2.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024江蘇常州鐘樓期中)利用動(dòng)滑輪在4s內(nèi)將重為8N的物體勻速提升1m,拉力大小如圖所示,不計(jì)繩重和摩擦,下列說法中正確的是(

)A.拉力的大小是4.2NB.拉力做功的功率是1.1WC.動(dòng)滑輪的重力是3.6ND.動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是90.91%D解析由圖知,彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N,其示數(shù)為F=4.4N,故A錯(cuò)誤;動(dòng)滑輪繩子的有效股數(shù)為2,則繩端移動(dòng)的距離s=2h=2×1m=2m,拉力做的總功W總=Fs=4.4N×2m=8.8J,拉力

做功的功率P=

=

=2.2W,故B錯(cuò)誤;不計(jì)繩重和摩擦,動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=2F-G=2×4.4N-8N=0.8N,故C錯(cuò)誤;有用功W有=Gh=8N×1m=8J,動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η=

×100%=

×100%≈90.91%,故D正確。3.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024江蘇南京外國(guó)語學(xué)校期中)如圖所示,甲、乙兩套裝置所用的滑輪質(zhì)量相等,用它們分別將相同質(zhì)量的物塊勻速豎直提升,相同時(shí)間內(nèi)繩端A、B移動(dòng)相同的距離(忽略繩重和摩擦),在此過程中(

)

A.兩物塊上升的速度相等B.甲裝置的總功比乙的多C.兩裝置繩端的拉力相等D.甲裝置的機(jī)械效率比乙的大B解析甲裝置是動(dòng)滑輪,承重繩的股數(shù)n甲=2;乙裝置是滑輪

組,承重繩的股數(shù)n乙=3;不計(jì)繩重及摩擦,F甲=

(G+G動(dòng)),F乙=

(G+G動(dòng)),則繩端的拉力F甲>F乙,故C錯(cuò)誤;繩端A、B移動(dòng)的速

度相等,設(shè)其大小為v,由v繩=nv物可知,物塊上升的速度分別為v

甲=

,v乙=

,則v甲>v乙,故A錯(cuò)誤;繩端拉力F甲>F乙,繩端A、B移動(dòng)相同的距離,由W=Fs可知拉力做的總功W甲總>W乙總,即甲裝置

的總功比乙的多,故B正確;忽略繩重和摩擦,機(jī)械效率η=

=

=

,因?yàn)樘嵘飰K的質(zhì)量相等、重力相等,動(dòng)滑輪的質(zhì)量相等、重力相等,所以動(dòng)滑輪和滑輪組的機(jī)械效

率相等,故D錯(cuò)誤。技巧點(diǎn)撥忽略繩重和摩擦,滑輪組的機(jī)械效率η=

=

=

,這個(gè)公式很有用。由此公式可知,忽略繩重和摩擦的情況下,滑輪組的機(jī)械效率與繩的繞線方式無關(guān),

只與物重和動(dòng)滑輪重有關(guān)。4.(新課標(biāo)·模型建構(gòu))(2024江蘇蘇州外國(guó)語中學(xué)期中)如圖所示,物體沿斜面勻速上升,其重力為4.5N,沿斜面向上的拉力為1.8N,斜面長(zhǎng)為1.2m,高為0.3m,下列說法正確的是(

)

A.使用該斜面能省功B.拉力做的有用功為0.54JC.斜面的機(jī)械效率為75%D.物體與斜面間的摩擦力為0.675ND解析因?yàn)槭褂眯泵鏁r(shí)要克服摩擦力做額外功,所以使用斜

面不省功,故A錯(cuò)誤;拉力做的有用功W有用=Gh=4.5N×0.3m=

1.35J,故B錯(cuò)誤;拉力F做的總功W總=Fs=1.8N×1.2m=2.16J,

斜面的機(jī)械效率η=

=

=62.5%,故C錯(cuò)誤;克服摩擦力所做的額外功W額=W總-W有用=2.16J-1.35J=0.81J,由W額=fs可

得物體與斜面間的摩擦力f=

=

=0.675N,故D正確。5.(跨學(xué)科·物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展)(新獨(dú)家原創(chuàng))如圖甲是工人使用升降平臺(tái)進(jìn)行高空玻璃幕墻清洗的場(chǎng)景,該平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖乙所示。其中吊籃和動(dòng)滑輪總質(zhì)量為60kg,吊籃由電動(dòng)機(jī)控制升降。在某次吊升過程中,兩名工人及所帶工具總質(zhì)量為200kg,30s內(nèi)吊籃勻速上升6m,電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼絲繩的拉力為750N,g取10N/kg。本次吊升過程中的有用功為

J,機(jī)械效率為

(小數(shù)點(diǎn)后保留一位小數(shù)),電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼絲繩做功的功率為

W。

甲

乙

1.2×104

66.7%

600解析兩名工人及所帶工具的總重力G總=m總

g=200kg×10N/kg=2000N,則該過程中所做的有用功W有=G總

h=2000N×6m=1.2×104J;由圖可知,n=4,本次吊升過程中的總功W總=Fs=

Fnh=750N×4×6m=1.8×104J,則本次吊升過程的機(jī)械效率η=

=

≈66.7%,電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼絲繩做功的功率P=

=

=600W。6.(教材變式·P23T2)小明利用一種重心在支點(diǎn)處的杠桿,在2s內(nèi)將重為18N的物體勻速升高0.1m,動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離為0.25m,動(dòng)力做的功為2J。動(dòng)力做功的功率為

W,此杠桿的機(jī)械效率為

,此杠桿屬于

(選填“省力”或“費(fèi)力”)杠桿。

1

90%省力解析已知?jiǎng)恿ψ龉總=2J,動(dòng)力做功的功率P=

=

=1W;有用功為W有=Gh=18N×0.1m=1.8J,杠桿的機(jī)械效率η=

×100%=

×100%=90%;拉力F=

=

=8N,因?yàn)镕<G,所以此杠桿屬于省力杠桿。一題多解本題判斷杠桿類型時(shí),還可以比較動(dòng)力臂與阻力

臂的大小。由題知,物體勻速升高0.1m,動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的

距離為0.25m,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知,動(dòng)力臂大于阻力臂,故此杠

桿屬于省力杠桿。7.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024陜西西安行知中學(xué)期中)如圖所示,工人用滑輪組勻速提升重800N的貨物,所用的拉力F為500N,貨物勻速上升5m。若不計(jì)繩重和摩擦,滑輪組的機(jī)械效率是

;如果用該滑輪組提升1000N的物體,滑輪組的

機(jī)械效率將

(選填“增大”“減小”或“不變”)。

增大80%解析由圖可知,n=2,滑輪組的有用功W有用=Gh=800N×5m=

4000J;繩端移動(dòng)的距離s=2h=2×5m=10m,拉力做的功W總=

Fs=500N×10m=5000J,滑輪組的機(jī)械效率η=

=

=80%;不計(jì)繩重和摩擦,克服動(dòng)滑輪自重做的功是額外功,則η=

=

=

,動(dòng)滑輪重不變,增大貨物的重力,滑輪組的機(jī)械效率將增大。8.(2023江蘇連云港中考,7,?)下列關(guān)于機(jī)械效率的說法正確的是

(

)A.越省力的機(jī)械,機(jī)械效率越高B.做功越快的機(jī)械,機(jī)械效率越高C.所做有用功越多的機(jī)械,機(jī)械效率越高D.有用功與總功的比值越大的機(jī)械,機(jī)械效率越高能力提升全練D解析機(jī)械效率是有用功與總功的比值,機(jī)械效率大小與機(jī)

械省力與否沒有關(guān)系,因此越省力的機(jī)械,機(jī)械效率不一定越

高,故A錯(cuò)誤。做功越快的機(jī)械,功率越大,功率反映了物體做

功的快慢,機(jī)械效率是指有用功與總功的比值,機(jī)械效率與功

率沒有直接關(guān)系,故B錯(cuò)誤。機(jī)械效率是指有用功與總功的

比值,所做有用功越多的機(jī)械,有用功與總功的比值不一定

大,機(jī)械效率不一定高,故C錯(cuò)誤。機(jī)械效率是有用功與總功

的比值,有用功與總功的比值越大的機(jī)械,機(jī)械效率就越高,

故D正確。9.(2022四川達(dá)州中考,6,?)如圖所示,小華用滑輪組水平向左勻速拉動(dòng)A物體,A物體5s內(nèi)移動(dòng)了100cm,且A物體與水

平地面的摩擦力大小為12N,已知滑輪組的機(jī)械效率為80%,

則下列說法錯(cuò)誤的是

(

)

A.拉力F大小為4NB.繩子自由端移動(dòng)的速度為0.6m/sC.拉力F做功的功率為3WD.拉力F在5s內(nèi)對(duì)滑輪組做的額外功為3JA解析由圖可知,n=3,由η=

=

=

=

可知,繩子自由端的拉力F=

=

=5N,故A錯(cuò)誤;物體移動(dòng)的距離s物=100cm=1m,繩子自由端移動(dòng)的距離s=ns物=3×1m=3m,則

繩子自由端移動(dòng)的速度v=

=

=0.6m/s,故B正確;拉力做的總功W總=Fs=5N×3m=15J,拉力做功的功率P=

=

=3W,故C正確;有用功W有=fs物=12N×1m=12J,額外功W額=W總-

W有=15J-12J=3J,故D正確。10.(2023江蘇泰州中考,36,?)如圖所示,供輪椅上下的斜坡長(zhǎng)L=4m,高h(yuǎn)=2m。小明用120N的拉力平行于斜坡向上

將重為200N的木箱從底端勻速拉到頂端。他所做的有用功

為

J,斜坡的機(jī)械效率為

(精確到0.1%),木箱所

受摩擦力的大小為

N。

40083.3%20解析

克服物重做的有用功W有用=Gh=200N×2m=400J;拉

力F做的總功W總=Fs=120N×4m=480J,斜坡的機(jī)械效率η=

×100%=

×100%≈83.3%;拉力做的額外功W額=W總-W有用=480J-400J=80J,由W額=fs可得,木箱受到的摩擦力f=

=

=20N。11.(2022江蘇南通中考,22,?)用圖甲滑輪組做“探究動(dòng)滑輪的重對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響”實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中把不同的磁鐵吸附在動(dòng)滑輪邊框上以改變滑輪的重,每次實(shí)驗(yàn)都勻速拉動(dòng)繩端使物體上升10cm。不計(jì)繩重,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表。

次數(shù)G物/NG動(dòng)/NF/N

η16.00.32.290.9%26.01.0

36.01.92.969.0%46.03.23.458.8%(1)每次實(shí)驗(yàn)繩端移動(dòng)距離為

cm;(2)第2次實(shí)驗(yàn)中拉力F的示數(shù)如圖乙,讀數(shù)為

N,第2次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率為

%。分析數(shù)據(jù)可知:在物重不變的情況下,動(dòng)滑輪越重滑輪組的機(jī)械效率越

;(3)實(shí)驗(yàn)中若僅增大繩端移動(dòng)的距離,則滑輪組的機(jī)械效率將

;302.5

80低不變(4)本實(shí)驗(yàn)中,在物重不變的情況下,動(dòng)滑輪變重時(shí),由摩擦引

起的額外功占總額外功的比例

(選填“變大”“變小”或“不變”)。變小解析

(1)從圖中可知n=3,每次實(shí)驗(yàn)繩端移動(dòng)距離s=nh=3×10

cm=30cm=0.3m;(2)彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N,讀數(shù)為2.5

N,第2次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率η=

=

=

=

=

=80%;分析數(shù)據(jù)可知:在物重不變的情況下,從實(shí)驗(yàn)1至實(shí)驗(yàn)4,動(dòng)滑輪的重力逐漸變大,滑輪組的機(jī)械效率逐漸變

低,故動(dòng)滑輪越重滑輪組的機(jī)械效率越低;(3)實(shí)驗(yàn)中若僅增

大繩端移動(dòng)的距離,根據(jù)η=

=

=

=

可知滑輪組的機(jī)械效率將不變;(4)四次實(shí)驗(yàn)中,物體上升的高度h=10cm=0.1m,有用功W有用=Gh=6.0N×0.1m=0.6J,第1次實(shí)驗(yàn)中,克服動(dòng)

滑輪的重力所做的額外功W動(dòng)1=G動(dòng)1h=0.3N×0.1m=0.03J,總

功W總1=F1s=2.2N×0.3m=0.66J,摩擦引起的額外功W摩1=W總1-

W有用-W動(dòng)1=0.66J-0.6J-0.03J=0.03J,摩擦引起的額外功占總

額外功的比例

=

=50%……第4次實(shí)驗(yàn)中,克服動(dòng)滑輪的重力所做的額外功W動(dòng)4=G動(dòng)4h=3.2N×0.1m=0.32J,總功W總4=F4s=3.4N×0.3m=1.02J,摩擦引起的額外功W摩4=W總4-W有用-W動(dòng)4=1.02J-0.6J-0.32J=0.1J,摩擦引起的額外功

占總額外功的比例

=

≈24%;本實(shí)驗(yàn)中,在物重不變的情況下,動(dòng)滑輪變重時(shí),由摩擦引起的額外功占總

額外功的比例變小。12.(2022江蘇鎮(zhèn)江中考,28改編,?)如圖所示,用拉力F通過動(dòng)滑輪將重90N的貨物勻速提升1m,動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為90%。不計(jì)繩重及滑輪與軸、滑輪與繩之間的摩擦,求:(1)上述過程中的有用功W有。(2)上述過程中拉力所做的功WF。(3)動(dòng)滑輪所受的重力G動(dòng)。

解析

(1)上述過程中的有用功W有=Gh=90N×1m=90J;(2)由

η=

得拉力做的功WF=W總=

=

=100J;(3)由圖知,繩子的有效股數(shù)n=2,則s=nh=2×1m=2m,由W=Fs得,繩端的拉力F=

=

=50N,不計(jì)繩重及滑輪與軸、滑輪與繩之間的摩擦,由F=

(G+G動(dòng))可得,動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=nF-G=2×50N-90N=10N。13.小明發(fā)現(xiàn)公共場(chǎng)所為殘障人士設(shè)計(jì)的無障礙通道是斜面,

且不同的斜面通道的傾斜程度有所不同,這引發(fā)了小明對(duì)斜

面的興趣。他想了解斜面的機(jī)械效率是否與傾斜程度有關(guān),

便與實(shí)驗(yàn)小組的小伙伴們用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

素養(yǎng)探究全練(1)測(cè)量