专题-机械效率

1、XX教育学科教师辅导讲义班主任：年级：课时数:学生姓名：辅导科目：学科教师：授课类型授课日期及时段教学内容：机械效率1.与杠杆有关的计算题解题策略a.用杠杆提升物体的模型图b.灵活运用杠杆平衡条件公式及其变形公式(1)杠杆平衡条件公式公式FiLi=F2L2(2)求解动力，用变形公式Fi=F2L2/Li(3)求解动力臂，用变形公式Li=F2L2/Fi(4)掌握杠杆平衡条件公式中各个字母代表的物理量Fi代表杠杆平衡时，受到的动力；Li代表杠杆平衡时的动力臂；F2代表杠杆平衡时，受到的阻力；L2代表杠杆平衡时的阻力臂。FiLi=F2L2这个公式表示，杠杆平衡时，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。c.

2、用杠杆提升物体有用功、额外功和总功求法(1)用杠杆提升物体做的有用功W有用=Gh(2)用杠杆提升物体做的总功W总=Fs(3)用杠杆提升物体做的额外功W额外=亚总一W有用其中h是重物G被提升的高度，s是动力F移动的距离。h与s的关系可以根据相似三角形建立。d,杠杆机械效率的求解(1)用杠杆提升物体时，有用功和总功的比值,称为杠杆机械效率。(2)杠杆机械效率公式：(W有用/W总)M00%2与滑轮组有关的计算题解题策略(一)用滑轮组竖直提升物体机械效率问题求解办法a,用滑轮组竖直提升物体的模型图b用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功求法(1)有用功W有用=Gh(2)总功W总=Fs(3)额外功W额

3、外=W总一W有用(4) s=nh其中h是重物G被提升的高度，s是动力F移动的距离，n是动滑轮上的绳子段数。c.滑轮组机械效率的求解(1)用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。(2)滑轮组机械效率公式：(W有用/W总)X100%Y=(W有用/W总)X100%=(G/nF)100%(二)用滑轮组水平拉动物体机械效率问题求解办法a.用滑轮组水平拉动物体的模型图b.用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功求法(1)有用功W有用=fS2(2)总功亚总=FS1(3)额外功W额外=亚总一W有用(4) S1=ns2其中S1是动力F移动的距离，S2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到

4、的阻力，n是动滑轮上的绳子段数。c.滑轮组机械效率的求解(1)用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。(2)滑轮组机械效率公式：(W有用/W总)X100%Y=(W有用/W总)X100%=(fS2/FS1)100%3与斜面有关的计算题解题策略a.用斜面提升物体的模型图b.用斜面提升物体有用功、额外功和总功求法(1)有用功W有用=Gh(2)总功W息=Fs(3)额外功W额外=亚总一W有用其中s是动力F沿着斜面移动的距离，h是重物上升的高度，s和h的关系，通常可由解三角函数得到，一般斜面倾斜角给出。c.斜面机械效率的求解(1)用斜面提升物体时，有用功和总功的比值.称为斜面的机械

5、效率。(2)斜面机械效率公式：(W有用/W总)M00%Y=(W有用/W总)X100%=(Gh/Fs)100%【沙场练兵】 1.做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中，关于做功的说法正确的是()A.对桶做的功是有用功B.对水做的功是有用功C.对水做的功是额外功D.克服自身重力做的功是总功【答案】B【解析】小阳目的是提水，对水做的功为有用功，故B正确、C错；对桶做的功为额外功，故A错；小阳把水、桶、自身提升做的功为总功，故D错。 2.下列有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的是()A.有用功越多，机械效率越高B.同一起重机提起的货物越重，机械效率越高C.额外功越少，机械效率越高D.同一

6、起重机提起同一货物越快，机械效率越高【答案】B【解析】A、机械效率是有用功与总功的比值，由于总功的多少不确定，所以无法判断有用功与总功比值的大小，即机械做的有用功越多，其机械效率不一定高，故A错误；B、起重机提起的货物越重，所做的额外功基本不变，有用功在总功中所占的比重越大，所以它的机械效率越大，故B正确；C、机械效率越高，说明所做有用功占总功的比值大，额外功所占总功的比值小，不是做的额外功越少，故C错误；D、使用滑轮组做功越快，说明功率越大，但机械效率与功率没有关系，故D错误。 3.对物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（）A.通过改进机械的性能可以使机械

7、效率达到100%B.做功多的机械，功率一定大C.功率大的机械，做功一定快D.做功快的机械，机械效率一定高【答案】C【解析】A、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1,也就是机械效率小于100%.故A错误；B、功率是做功多少与所用时间的比值。做功多，时间不确定，功率大小不能确定。故B错误；C、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢。故C正确；D、机械效率与做功快慢没有关系。故D错误。 4.如图所示，用滑轮组提升重物时，重400N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N,则提升重物的过粒中（）A.做的总功是400JB.拉力F

8、的功率是25WC.绳子自由端被拉下1mD.滑轮组的机械效率是80%【答案】D【解析】AC、由图知，n=2,则绳子自由端移动的距离：s=2h=2X1m=2m,故C错误；拉力做的总功：W总=Fs=250NX2m=500J,故A错误；B、拉力F的功率：P=_=-=50W,故B错误；t1USD、有用功:W有用=Gh=400NX1m=400J,_w有aoor八滑轮组的机械效率：riX100%=苧9X100%=80%,故D正确。啊a500J5.已知甲机器的机械效率是65%,乙机器的机械效率是80%,那么下列说法中正确的是（）A.甲机器一定比乙机器省力B.甲机器一定比乙机器省距离C.甲机器做的有用功一定比乙

9、机器多D.以上说法都不对【答案】D【解析】机械效率是有用功与总功的比值，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，乙机器的机械效率只能说明乙机器中有用功占总功的比例大，并不能说明甲机器一定比乙机器省力，一定比乙机器省距离，做的有用功一定比乙机器多；故选D。6.如图所示，斜面长3m,高0.6m,建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是150N（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是（A,斜面上的摩擦力是50NB.拉力的功率是50WC.拉力所做的功是300JD,斜面的机械效率是80%【答案】A【解析】（1）拉力F做的功：W=Fs=150NX3m=450J;有用功：W

10、有用=Gh=500NX0.6m=300J,额外功：W额=W总W有用=450J300J=150J,由W额=fs可得，物体在斜面上受到的摩擦力:=50N,故A正确、C错;,W总45DT,(2)拉力的功率：P=_=-二75W,故B错;tOS（3）斜面的机械效率:w有用二30叮飞m"450j|X100%«66.7%故D错。7.在不计摩擦和绳子质量的情况下，分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组（两个定滑轮和两个动滑轮）匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为刀定、刀动、刀组,则下列选项正确的是（）A.Y组Y动Y定C.Y动Y定Y组B.Y定刀动刀组D.Y定刀组打动【答案】a【解析】匀速提

11、升同一物体到同一高度处，三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；不计绳子质量和摩擦，使用滑轮做的额外功：W额=G轮h,又.使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2,，使用定滑轮、动滑轮、滑轮组做的额外功：W额1W额2W额3,'''W总"W有用+W额?，三种情况下做的总功：W定vW动vW组,.使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：刀定>打动>刀组。8.如图，重300N的物体在20N的水平拉力混轮组的机械效率为80%。下列说法正确的是（C.拉力F的功率为9.6WF的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s,）B.物体

12、与地面间的滑动摩擦力为48ND.有用功为120J【答案】B【解析】由图可知，n=3,物体移动的距离：L=vt=0.2m/sM0s=2m,滑轮组的机械效率刀三.=,物体和地面间的摩擦力fL口J_Fs苫23Ff=3Fr=3X20N80%=48N,故B正确;绳子移动的距离：s=nL=3X2m=6m,故A错误;拉力做的功W=Fs=20N6m=120J,拉力F的功率P=12W,故C错误;W12叫t有用功Wa=fL=48NX2m=96J,故D错误。9.小明用如图所示的动滑轮提起140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为N；如果向水桶内再加入40N的水，提起时动滑轮的机械效率（选填

13、变大"、变小"或不变”）【答案】80；变大。【解析】由图可知，该滑轮为动滑轮，有两段绳子拉着动滑轮，不计绳重和摩擦，则拉绳子的动力：F=（G+G动）=（140N+20N）=80N;ti2使用同一滑轮组，在提升高度相同时，所做的额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。10.某人用斜面装置将重为120N的物体匀速从斜面的底部拉到顶部，已知斜面长为5m,高是2m,拉力F=60N,则此人做的有用功为,额外功为。【答案】240J；60J【解析】此人做的有用功：W有用=Gh=120NX2m=240J；此人做的总功：W总=Fs=60NX5

14、m=300J;则额外功：W额=w总-W有用=300J-240J=60J;90%的杠杆将一个36kg的物体提升50cm,则需11.杠杆是一种机械效率很高的简单机械。若用一根机械效率为要做的有用功为J,总功为J（g取10N/kg）。【答案】180;200.【解析】W有用=Gh=360NX0.5m=180J；W总=200J.O，W看林130J12.如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用fa、Fb匀速提升重力为Ga、Gb的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若Ga>Gb,贝U刀甲刀乙；若Fa=Fb,贝UGaGb.（选填法"、之"或“='【解析】（1）不计绳重和摩

15、擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,1M00%=G动M00%,G则滑轮组的机械效率:印有Gh|G“逅X100%=(G+G动注刈00%二码1_因物体的重力G越大,8“越大，且动滑轮的重力相等,T所以，Ga>Gb时，刀甲>刀乙;（2）由图可知，n甲=2,n乙=3,由F=（G+G动）可得，提升物体的重力:G=nF-G动,则fa=Fb时，提升物体的重力关系为GavGb。13.工人借助如图所示的装置，在20s时间内将700N重的货物匀速提升了4m,已知他对绳子的拉力为500N.该过程中，工人所用装置的机械效率为,工人对绳子拉力的功率为Wo【解析】(1)由图可

16、知n=2,则绳子自由端移动的距离s=2h=2X4m=8m,工人所用装置的机械效率：ri=rX100%=X100%=空瞿粤X100%=70%。二.GhBOONxgm卬里奇(2)拉力做的功：W=Fs=500N8m=4000J,拉力的功率：P=1，'-二200W。w20st14.一个工人用由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组(不计摩擦和绳重)，站在地上将400N重的货物经过10s2000J20CW。10s(2)W有用=Gh=400NX4m=1600J,W有用1600J2000J80%。(3)不计绳重及摩擦，故有F=1今(G动+G物)，拉400N重物用的拉力为250N,则动滑轮重G动=2F-G

17、物匀速提高4m,所用的拉力是250N,求:(1)这个工人做功的功率是多少?(2)此时滑轮组的机械效率是多少?(3)若把800N的重物提起，工人至少要用多大的拉力?【答案】(1)200W(2)80%(3)450N.2段绳子在【解析】(1)由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，又是站在地上往下拉，故可得知此滑轮组应有拉重物工人做功W=FS=250N2X4m=2000J,则P=2>250N-400N=100N,贝U拉800N重物时，拉力F=(G动+G'物)=(100N+800N)=450N。15.如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m,用时3s,工人的拉力

18、为50N,工人质量为50kg。(物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦)(1)求工人放绳的速度。(2)求滑轮组的效率Y1(3)如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为已知印：砰=4:3(物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg)。求当物体完全浸没水中后，工人对地面的压力。【答案】(1)工人放绳的速度为4m/so(2)滑轮组的效率可为80%;(3)求当物体完全浸没水中后，工入对地面的压力为525N。【解析】(1)物体下降速度为：v=1m/s;t|3s因为有4段绳子，所以绳子上升的速度为：v绳=4v物=4X1m/s=4m/s;(2)因为有4段绳子，所以绳子运动距离s=4h

19、=4X3m=12m；滑轮组的效率:放绳子的有用功：W有用=Gh=160NX3m=480J；放绳子的总功：W总=Fs=50NX12m=600J；480JM00%=严凸八:M00%=80%600J(3)物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由F=§(G动+G)可得，动滑轮重力：G动=4F-G=4X50N160N=40N；已知印：邛二4：3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为：%二1"用=:刈0%=60%；物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功,叱有用|技物h|W拉物则此

20、时滑轮组的机械效率:F拉物二60N;%二7二Z=z=60%角华得W总下前方MF捆犷如N60%解付完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可得：4F绳二F拉物+G动，则人对绳子的拉力：F绳耳(F拉物+G动)普(60N+40N)=25N,因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N；人的重力为：G人=m人g=50kgM0N/kg=500N,对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力：F支=G人+F绳=500N+25N=525N。因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为52

21、5N。16.工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼，每次运送量不定.滑轮组的机械效率随建材重量变化的图象如图乙所示，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计，g取10N/kg.(1)动滑轮的重力是多大?(2)若工人在1min内将建材匀速竖直向上提升了12m,作用在钢绳上的拉力为200N,求拉力的功率;(3)当滑轮组的机械效率为80%时，运送建材的重力是多大?【答案】(1)工人放绳的速度为4m/s。(2)滑轮组的效率4为80%;(3)求当物体完全浸没水中后，工入对地面的压力为525N。【解析】建材的重力：G=mg=50kgM0N/kg=500N.;(2)由图可以知道，n=2,则1min绳子自由端移

22、动的距离s=2h=2X2m=24m,拉力做的功：W=FS=200N24m=4800J:,拉力的功率:P=W/t=4800J/60s=80W(3)由图象可以知道，当Y=50%重物G=400N,因为所以，'川斤卜77“计算得出,G动=400N，当Y=60%时，"二门，喻，即用国一方"而，计算得出，G'=600N17.小明和小强在测滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。(1)实验时，小明竖直向上拉动弹簧测力计，使钩升高，弹簧测力计读数为0.5N;同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10cm,以上测量结果准

23、确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：钩码重G/N弹簧测力计提升的高度x/m有用功W有/J总功W总/J机械效率Y10.20.10.1100%(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%,他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：。(3)该滑轮组的机械效率实际为。(4)在实验中，若将钩码的重增加到6N,则该滑轮组的机械效率将(选填变大"、变小"或不变”)。【答案】(1)匀速；(2)绳子自由端移动的距离应该是0.3m,不等于0.2m；(3) 66.7%;(4)变大。【解析】(1)小明在进行实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时绳子的拉力等于测力计示数。(

24、2)由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n=3；已知钩码上升高度h=0.1m,则测力计移动距离：s=nh=3X0.1m=0.3m,由表中实验数据可知，测力计移动距离为0.2m,测力计移动距离错误，从而导致滑轮组效率错误。(3)滑轮组的机械效率：二X100%=M00%=X100%«66.7%史卯国FSO.5WXQ.247I(4)提升的钩码重增加到6N,有用功增加，有用功在总功中的比重增大，则该滑轮组的机械效率将变大。18.探究小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素，实验装置如图所示，数据如表所示。次数钩码重力(N)提升高度(cm)有用功(J)拉力(N)总功(J)机械效率11.0400.41.10.8845%21.5400.61.41.1254%32.0301.742.5401.02.01.6063%(1)请把表格中三个未完成的空补充完整。(2)甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大，滑轮组机械效率(选填蹭大"、减小“或不变”)。请你解释出现这种现象的原因。(3)乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100g,根据表格中的数据得出：总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，即：W总W有+W轮，他猜测还有因素影响机