第4節(jié)機械效率

第十二章簡單機械第4節(jié)機械效率知識梳理導(dǎo)學園地1.有用功、額外功和總功(1)在實驗中,將鉤碼提升一定的高度是我們的工作目的,動滑輪對鉤碼的

所做的功,叫作有用功,用

表示。

(2)用動滑輪提升鉤碼時,我們還不可避免地要克服動滑輪本身所受的

以及

等因素的影響而多做一些功,這部分功叫作額外功,用

表示。

(3)有用功與

功之

是總共做的功,叫作總功,用W總=

來表示。

2.機械效率(1)定義:

跟

的比值,即η=

。

(2)規(guī)律:有用功總是

總功,因此η總是小于

。

1.機械效率是一個比值,本身沒有單位。2.機械效率不是固定不變的,它由總功和有用功兩個因素共同決定,它反映的是有用功在總功中所占的比例,與具體做功多少、是否省力無關(guān)。拉力W有用重力摩擦力W額外額外和W有用+W額外有用功總功

小于1知識點一:有用功、額外功和總功【典題1】工人師傅使用如圖所示的滑輪組提起10N的重物,使它上升0.2m,拉力是4N,拉力的作用點上升了0.6m,拉力所做的功為

J,這個功叫

功;克服物體重力所做的功為

J,這個功叫

功。用來克服滑輪重力、繩重和滑輪間摩擦所做的功為

J,這個功叫

功。

名師點睛有用功和額外功(1)有用功相當于不用機械直接用手對物體所做的功,總功是利用機械所做的功。(2)有用功和額外功并不是絕對的,對某一情況是有用功,對另一種情況可能就是額外功。2.4總2有用0.4額外【變式1-1】小明的體重為500N,用重10N的水桶提著重100N的水,登上5m高的教室,在這一過程中,他做的有用功和額外功分別是(

)。A.500J,50J

B.500J,2550JC.550J,2500J

D.3000J,50JB知識點二:機械效率【典題2】在小區(qū)改造工程中,工人師傅用滑輪組提升建筑材料,如圖所示?；喗M掛在固定的鋼架上,每個滑輪重為150N。繩子自由端受到的拉力F為500N,材料在30s內(nèi)勻速上升了3m,不計繩重和摩擦,下列說法正確的是(

)。A.繩子自由端的速度為0.1m/sB.拉力F的功率為50WC.滑輪組的機械效率為90%D.鋼架受到的拉力為1500NC

【變式2-1】如圖所示,斜面長s=10m,高h=4m。用沿斜面向上的拉力F,將一個重為150N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B,若斜面的機械效率為80%,則此過程中拉力F=

N。75知識點三:測量滑輪組的機械效率【典題3】在探究“影響滑輪組機械效率的因素”時,小明提出如下猜想。猜想一:滑輪組機械效率與被提升物體所受的重力有關(guān)。猜想二:滑輪組機械效率與動滑輪所受的重力有關(guān)。為了驗證猜想,準備的器材如下:兩個相同的滑輪、一根細繩、鉤碼若干、刻度尺和彈簧測力計;小明把兩個滑輪分別作為定滑輪和動滑輪組裝成滑輪組,用該滑輪組提升不同數(shù)量的鉤碼進行了三次實驗,數(shù)據(jù)見下表。實驗序號鉤碼所受的重力G/N提升高度h/m拉力F/N繩端移動的距離s/m機械效率η12.00.11.00.366.7%24.00.11.80.374.1%36.00.12.50.3

請回答下列問題:(1)表中第3次實驗時滑輪組的機械效率為

;根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中畫出該滑輪組的繞線方式。

(2)分析表中數(shù)據(jù)可知:用同一滑輪組提升不同的物體,物體越重,滑輪組的機械效率

(選填“越高”“越低”或“不變”)。

(3)為了驗證猜想二,還需增加的實驗器材是

。

名師點睛實驗應(yīng)明確的兩個問題(1)在實驗測量的過程中,為了使彈簧測力計的示數(shù)是一個定值,應(yīng)該讓彈簧測力計在豎直方向上勻速運動。(2)控制變量法的應(yīng)用:要想探究不同裝置滑輪組的機械效率,應(yīng)控制滑輪組提升的鉤碼和上升的高度都不變,再記錄每一次彈簧測力計的示數(shù),計算出機械效率的大小。80.0%越高自重不同的動滑輪答案：如圖所示【變式3-1】用如圖所示的滑輪組提升重物,將質(zhì)量為36kg的重物5s內(nèi)勻速提升1m,作用在繩自由端的拉力為200N。不計繩重和摩擦,則動滑輪受到的重力為

N,該滑輪組的機械效率為

。g取10N/kg。

4090%【易錯專攻】易錯點:機械效率的概念1.下列關(guān)于機械效率的說法正確的是(

)。A.機械效率高的機械省力B.機械效率低的機械,有用功在總功中占的比例小C.機械效率高的機械,有用功做得多D.機械效率可以高達100%B2.下列關(guān)于功、功率、機械效率的說法正確的是(

)。A.功率越大,做功越快,機械效率越大B.做功越少,功率越小,機械效率越小C.功率越大,反映做功越快,與機械效率無關(guān)D.機械效率越大,表明它做的功越多易錯提醒由于對機械效率的概念理解不深,常常把機械效率與功率、是否省力以及有用功的多少相混淆。C【基礎(chǔ)達標練】1.下列關(guān)于機械效率的說法正確的是(

)。A.越省力的機械,機械效率越高B.做功越少的機械,機械效率越低C.做功越慢的機械,機械效率越低D.總功相同,有用功越大的機械,機械效率越高2.如圖所示,小明利用動滑輪勻速提升木箱。下列做法可以提高動滑輪機械效率的是(

)。A.適當增加木箱重力B.增大木箱上升高度C.增大提升木箱的速度D.換用質(zhì)量更大的動滑輪DA3.用滑輪組進行“一瓶水提升一個人”活動,如圖所示,水瓶勻速直線下降10m,使人勻速升高0.5m,水瓶對繩a的拉力F1=30N,繩b對人的拉力F2=480N。此過程(

)。A.有用功為300JB.F1做功與F2做功一樣快C.F1做的功小于F2做的功D.滑輪組的機械效率為80%4.用四個完全相同的滑輪組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組,把相同的物體勻速提升相同的高度。若用η甲、η乙分別表示甲、乙兩滑輪組的機械效率,W甲、W乙分別表示拉力所做的功(不計繩重與摩擦),則()。A.η甲=η乙,W甲=W乙B.η甲>η乙,W甲>W乙C.η甲<η乙,W甲<W乙D.η甲>η乙,W甲<W乙DA

B6.在“使用動滑輪”活動中,小科利用如圖所示的裝置,用豎直向上的大小為10N的拉力F使物體A勻速提升了0.1m。如果該裝置的機械效率為70%,則這一過程中,克服物體A的重力所做的功為

J,這個值也是物體A增加的機械能。7.如圖所示,用沿斜面向上大小為4N的拉力,將一個重5N的物體從斜面底端勻速拉至頂端。已知物體沿斜面上滑的距離為5m,上升的高度為3m,則物體受到的摩擦力為

N,斜面的機械效率為

。

1.4175%【能力提升練】8.《天工開物》是我國古代的科學著作,書中記載著大量的古代農(nóng)業(yè)機械。其中這樣寫道:“凡河濱有制筒車者,堰陂障流,繞于車下,激輪使轉(zhuǎn),挽水入筒,一一頃于枧內(nèi),流入畝中。晝夜不息,百畝無憂?！痹摱挝淖置枋隽送曹囘@樣一種以水流作動力,用來取水的機械,如圖所示。若接水槽離取水處高4m,水輪上有12個取水筒,一個取水筒每次可取水4kg,筒車旋轉(zhuǎn)一周所用時間為60s。g取10N/kg。(接水槽離倒水處的高度忽略不計。)(1)請從能量轉(zhuǎn)化的角度,簡要分析筒車的工作原理。解：水流具有一定的質(zhì)量和速度,具有一定的動能,水流通過做功使水的高度增大,重力勢能增大,是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。(2)求該筒車旋轉(zhuǎn)一周對進入接水槽的水所做的功。(3)若水流沖擊筒車的功率為40W,求筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機械效率。解:該筒車旋轉(zhuǎn)一周提升的水的質(zhì)量為m=12×4kg=48kg;對水所做的功為W=Gh=mgh=48kg×10N/kg×4m=1920J。

9.(2024江蘇蘇州中考)某起重機的滑輪組結(jié)構(gòu)示意如圖所示,其最大