第六讲机械效率与斜面(老师版)

物物物物n浮物浮物第六讲械效率与斜面物物物物n浮物浮物知识点1、基本概念（）用功、额外功、总功1)有功：为了达到某一目的而必须要做的功叫有用功。用表2)额功：并非需要，又不得不做的功叫额外功，用W表3)总：有用功和额外功的总和叫总功，用W表示，即W=W+（）械效率1)定：有用功与总功的比值叫机械效率，η表示2)公：=

W有用W

×100%=

有用有用额外

×100%重要提示：（）械效率反映了有用功在总功中占的比例大小，它没有单位。（）高机械效率的力法：减少机械自身重（动滑轮重）；减少机械的摩擦等来减小额外功。（）于有用功总小于总功，机械效率总小于12、机械效率公式汇总（常见的种情况）(1)竖滑轮组的机械效率（一般情况下，不涉及浮力等问题）1）任何情况下都成立：WG①=有用×100%=×100%WFSWGG②=有用×100%=×100%=×100%=×100%WFSFnhnF12）若不计绳重及轴的摩擦，有F=（G+G）②=

W有用W

×100%=

有用有用额外

×100%=

物h物动

×100%=

物物动

×100%3）在任何情况下都有：（动力作用在绳端）S=nhv=nvW=GhW=FS（）竖直使滑轮组，在液体中提升重物（涉及浮力）

P=Gv

P=Fv1）在液体中提升重物，不计液体的阻有：F(F)h①η有×100%=Fs总②若计液体的阻力、绳重及轴的摩擦，有：

×100%=

G物浮

×100%①F=

（G＋G－）②=

物浮物浮动

×100%推导过程：Wη=有用×100%=W

物浮

×100%=

F物浮F物浮动

×100%=

物浮物浮动

×100%（）平使用滑轮组（物体水平方向运动，克服摩擦力做功，如图）η=

W有用W

×100%=

s物物绳

×100%=

s物物Fns物

×100%=

f物

×100%

物有用其中：=ns物有用

v=nv

W=fsW=FSP=fv

P=Fv

图3(4)斜面1）斜面光滑（不计摩擦）W=W因，FL=GH2）斜面不光滑（有摩擦）①=fLW=GhWG②有用×100%=×100%WFLW③有用×100%=W有用额外

×100%=

h物物

×100%（5）滑轮与斜面组合①=GhW=FS=nFSη有100%=×100%=Fs总绳物

×100%其中h为物上升的高度S为体移动的距离；S为子自由端移动的距离；n为子的股。例：例：于功、功率和机械效率相互关系的说法中，正确的是（D）A．机械效率越高，机械做功越B．做功越多的机械，机械效率越高C．功率越大的机械，做功越多D做功越快的机械，功率越大例2：个改进后的滑轮组提高了机械效率，用它来把同一重匀速提升同样高度，改进后与改进前比较(D)A．做的有用功减少了．总功不变，有用功增加了C．总功不变，额外功减少了．有用功不变，总功减少了例3：金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。（支点和杠杆的摩擦不计）问：（）为5N的钩码挂在A点时人的拉力F为4N。钩码上升0.3m时动力作用点上升0.5m，此时机械效率η1为大？（）金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关用该实验装置，将钩码移到B点再次缓慢提升杠杆使力作用点C仍上升0.5m问：与第一次相比，人的拉力F将（填“变大”“变小”或“不变”）。比较此时的机械效ηη的大小，并用学过的知识给以推导。答：1有用功W×0.3m=1.5J，功W=Fs=4N×，机械效率：=W/W×100%＝1.5J/2J×100%＝；因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变（即W=Gh不于挂点更接近支点，所以钩码提升的高度减小，根据W用Gh可，有用功减小；从上面的表达式可知W减、不，所以

额外有用

变大，分母变大η就减小；即η

例：图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，若物体重。(1)实验时沿方拉绳子由端最省力，且应拉动弹簧测力计。若物体上升高度为10cm此时弹簧测力计的示数如图中所示，则滑轮组的机械效率是。

(2)若仅增加物体的重量不计擦该轮组的机械效率将（“增大减小”“变）答：直向上匀速直线83.3%增大例：小组在测定滑轮组的机械效率，实验装置如图甲所示（）验的某一时刻，发现静止时弹簧秤的读数要比匀速拉动时的读数小，理由是（）想提高滑轮组的机械效率，在不改变重物的重力和滑轮组的结构的前提下，可采用的办是（）果将绳子改成如图乙的绕法来提升相同的重物，并提升相同的高度，则在下列科学量中没有发生变化的是①簧秤的读数②有用功③额外功④总功⑤机械效率（该小题中绳子重和装置内部的摩擦忽略不计）答：1在此时，静摩擦力比匀速拉动时的摩擦力要小（）轻动滑轮的重（或减轻绳重）

（3）②③④⑤例：位建筑工人用了如图所示的装置把建筑材料运送楼上，已知吊篮的质量为，建1筑材料的质量m人对绳子的拉力为，吊篮在拉力的作用下匀速上升了h，不计绳重2及摩擦。下列表述正确的是（B）A绳子自由端移动的距离为3hB．工人做有用功为gh2C．人做的额外功为2Fh-(mD．滑轮重为3F-(m)g11例如图所示是重机吊臂上滑轮的示意图该滑轮组将一些规格相同的石板均速提升到2m高的平台上块板的重力均为1.2×10N轮一次提升一块石板时绳的拉力F的功率3000W此时滑轮组的机械效率为80%，计摩擦和钢丝绳的重力，求：（）此过程中，石板匀速上升时的速度是多少？（）该滑轮组一次匀速提升两块石板到同一平台上，则此时钢丝绳的拉力F是多少？

）答1）根据==

可得总功：=

=

=3×J，由P=可得拉起古板的时间t==所以古板的上升速度v====0.2m/s；（）W=Gh=W﹣可动滑轮重力G=

=10s，

==3000N由图知，通过动滑轮绳子段数n=3，不计摩擦和钢丝绳的重力，由F=（+G）可得，当滑轮一次提升两块石板时拉力为F=×（2×1.2×10N+3000N）=9000N例用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体已被提升的物体M质量为76kgM的体为3×10，在M物未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将体以0.5m/s的速度匀速提升了的度，此过程中，拉力F做的功随间t的变图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小．求）（）物体M的力？（）动滑轮下端挂钩上的绳子拉力？（）滑轮组提升重物的机械效率？答1）物体M的力G=mg=76kg×10N/kg=760N（）体M浸在水中，则V=V=3×10m，物体M受到浮力：F=ρgV=1×10kg/m×10N/kg××m=30N，则动滑轮下端挂钩上的绳子拉力F=GF=760N﹣30N=730N；（）于物体未露出水面，物体受浮力作用，则滑轮组提升重物所做的有用功：W=（G﹣）h=730N×10m=7300J；货物以的度匀速提升的高度，由v=可知，运动的时间：==20s由图乙可知，此时拉力做的总功是8000J

η=

例如图重为的体与地面间的摩擦力是150N，为使物体匀速移动，必须在绳端加以6的水拉力滑组的机械效率约_83.3%__物移动速度为1min内力做的功是_2160J_J．例10图示质为15k物体A,在小为的力作用下以1m/s的速度做水平匀速直线运,已滑轮组机械效率为80%,则拉力在10秒所做的功是450__焦物体A所的摩擦力是_36牛。例如图示一重为40N物在水平拉力的用下水平向右作匀速运,弹簧测力计数为1N(滑轮重、绳重及与滑轮的摩擦均不)则物体受到地面的摩擦阻力为_1__N，力为_2_N.若物体以10cm/s的速度匀速前进4s则拉力做的功_0.4_J，功率_0.1_W.例12:用N的力一斜面向上拉重为N的体，刚好可使其沿斜面匀速上滑.如此斜面的机械效率为，斜面的高与长之比:C）A.4∶1;B.5∶1C.1∶5D.以都不对例如图示，斜面长s=10m高h=4m，用沿斜面方向的推力F，一个重为150N的体斜面底端A匀速推到顶端B.运过程中物体克服摩擦力做了的功则物体运动过程中克服物体的重做的功W=__600_J，斜面的机械效率η=__75%_推力F的小F=__80_N.例如图所示，已知斜面长，高2m，拉力为50N。利用这个装置将重为100N的物体在5s内速从斜面的底端拉到顶端。则拉力做功的功率为100W该装置的机械效率为40％。例如图所示，为2100N的物体，在拉力F的用下沿斜面以0.2m/s的度动了5m，同时甲物体升高了．面和滑轮组的总机械效率为80%则下列说法中，正确的是（C）A.绳自由端通过的距离为5mB.总功为6300JC.拉F为525ND.有用的功率为420W精习1．用一个重2N的滑轮匀速提重的货物，装置的机械效率可能(A)A．85％Bl0％C．％D．100％2．建筑工地上，装修工人用如所示的滑轮组运送材料和废料，先将质量的地板砖从地面匀速提升到三楼，工人所用拉力为F滑轮组的机械效率η；后又将量为m的废料从三楼匀速运送到地面，工人所用拉力为F，滑轮组的机械效率η，（）A．=η

B．η

．<F

．＞F3．利用图中甲、乙两种装置，同一重物分别匀速提升同一高度，不计摩擦及绳子的重量，则（C）A．以各自的滑轮为参照物，重都是静止的．拉力F一定比拉力F大C．两种装置的机械效率不一样．两次重物增加的重力势能不一样4．关于机械效率的说法中，正的(D)A．利用机械越省力，机械效率高．机械做功越快，机械效率越高C．有用功相同，总功越大的机效率越高D额外功相同，有用功越大的机械效率越高5．图所示，用相同的滑轮组用不同的绕法提起相同的重物，绳重和摩擦忽略不计，则物体在匀速上升的过程中（B）A．甲图更省力，甲图机械效率B．甲图更省力，两图机械效率样大C．乙图更省力，乙图机械效率D．乙图更省力，两图机械效率样大

6．体重是的学用重10的桶，提起重为l的水沿楼梯送到高的舍里使用。完成这一次提水，做的有用功和额外功分别(B)A．；50JB．；2050J．550J2000J．2500J；7．如图所示，用动滑轮把一个体匀速拉起，不计摩擦，则下列说法中正确的是（C）A．使用这个滑轮可以省功B．使用这个滑轮可以省距离C．拉起的物体质量越大，滑轮机械效率越高．把物体拉起的越高，滑轮的机械效率越高8．如图所示，物体G在竖直向的拉力F的作下，匀速上升0.2m．知G=18N，F=10N．一程中，不能得到的结论是（C）A．绳子自由端上升0.4mB．拉做功4J．动滑轮重为2ND．该动滑轮的机械效率为90%9．如图所示，规格完全相同的轮，用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提起重为G和G的两个物体，不计摩擦，比较它们的省力情况和机械效率，下列说法正确的(D)A．若G=G，F<F，的机械高B．若G=G，F>F，的机械率高C．若<G，F<F，、乙的械效率相同D．若<G，F<F，的机械率高10.兴趣小组通过系列实验探究响滑轮组机械效率的因素。（）如图甲所示的装置探究轮组的机械效η与滑轮重

动的关系，改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图像。分析该图像，可以得出的结论是被提升体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。（）探究滑轮组的机械效η与子绕法的关，应该选择图丙中的①和③（或②和④）进行实验操作。（填写相应数字）（3）要探究滑轮组的机械效η与物重的关系，请你简述实验方案：

使用同一滑轮组匀速提升重物，通过改变悬挂钩码的个数改变物重进行多次实验，每次实验用弹簧测力计测出拉力大小通过计算并比较滑轮组的机械效率得出结论。11.某实验小组探究影响滑轮组械效率因素的实验装置如图所示，实验数据如表：(1)通过分析表中数据可知第次验是用填“甲”或“乙)装置做到。(2)计算第次验的机械效η=83%，在第次实中钩码上升的时间是6s，该次实验中拉力功率是0.24W.(3)通过比较和4两的实验据，可以得出的结论是滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无(4)已知每只滑轮重1N，计算第次实中由于机械摩擦而损耗的能量为0.04J12.如图所示，利用滑轮组装置速拉动水平面上的物体．已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的倍物体被匀速拉动的距为．当物体质量为2kg时滑轮组的机械效率为50%，不计重和绳与滑轮间的摩擦力．求：（）体质量为2kg时在水平面上受到的滑动摩擦力；

333（）滑轮的重力）物体量为10kg，以0.1m/s的度匀速运动时，拉力F的功率．333解）物体受到的摩擦力：f=0.1G=0.1×2kg×10N/kg=2N，（）为==，故F===N由图知，滑轮组由3段子拉着滑轮，由F=（+f）得动滑轮重力：=3F﹣f=3×N﹣2N=2N，（）物体质量为10kg时物在水平面上受到的滑动摩擦力为：f′=0.1G′=0.1×10kg×10N/kg=10N

自由端的拉力为F′=（+f）×（2N+10N=4N拉力功率为==Fv=4N×13示体重×101.610kg/m.测得物体在出水面前、后牵引车作用在绳子上的拉，10N/kg.当是_是1m/s，牵引为___。解1)∵G=mg=ρVg，∴体的体积：V=G/g=1200N/10N/kg×1.6×10kg/m=0.075m物体浸没在水中受到的浮力：F=

gV=1.0×10kg/m×10N/kg×0.075m=750N设物体在水中受到的拉力为F∵F=G，F−F=1200N750N=450N，设出水面前、后牵引力作用在绳端的拉力为、′,动滑轮的重力为G，∵不计摩擦、绳重及水的阻力，∴物体出水面前：F=

N=3

物体出水面后：F′

1200=33

−−−−−−②由①÷②式得：=300N

根据①式得：F=

1=1=33

=250N物体出水面前的机械效率η

有总

×100%=×100%=60%F3h3250(2)物体出水面后，绳端受到的力F=

3

=500N，绳端动的速度为v=3v=31m/s=3m/s拉力的功率，P′′′=500N3m/s=1500W，故答案为60%；1500W.14、在图装置中，物体m=10千，在F的作下m0.4米秒的速度在水平面上作匀速直线运动，弹簧秤的示数为10牛．求：（）力F为少牛顿？（2）体受到水平面的阻力是多少牛顿？3）在（解）物体做匀速直线运动，物体受到的摩擦力拉力F=F+f=2F=2×10N=20N；

（2）因为物体做匀速运动，所以物体到的阻力f=F=10N；（3）分析滑轮可知，n=2，拉力端动速度v=v×，拉力端移动距离s=vt=0.2m/s×，拉力做功W=Fs=20N×拉力的功率：P=15.如所示在小车的男孩子在绳子末端施加的平拉力F物体M和车在水平地上做相向的匀速直线运动，物体M速度为

=4W．

速为0.3m/s面物体M的擦力为N后绳子自由端移动距离为3（不计绳重、滑轮重以及绳与滑轮的摩擦）。16．如图所示，斜面长，2m质量为50kg的小明站在斜面顶端，用平行于斜面向上的75N的力将100N重的体从斜面底端匀速拉到斜面顶端g=10N/kg，那么（D）A．小明对物体做的总功为1300J．斜面的机械效率是75%C．物体所受的摩擦阻力为75N．物体所受的摩擦阻力为25N17.如图是小明同学斜面机械效跟什么因素有关的实验装置．实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动．部分数据如：实验次数123

斜面的倾斜程度较缓较陡最陡

物块重G/N101010

斜面高度h/m0.10.30.5

沿斜面拉力5.06.78.4

斜面长111

机械效率45%60%（1）小明探究的是斜面的机械效率跟斜面的倾斜程的关系．在第次实验中，斜面的机械效率为，物块和斜面的内能增加了约．（2）分析表格中数据可以得出结论：斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越_高__．若要探究斜面机械效率跟斜面粗糙程度的关系，应保持倾斜程度不变．18.如图所示，物重G2000，面长，高3m，斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%，将重物沿斜面以的度拉上来，：（）需拉力F是少？（）械的总功率是多少？解：1由题意可知斜面和滑轮组都是为了将物体的位置提高，所以有用功：W=Gh=2000N×3m=6000JW=W/η=6000J/80%=7500J拉力作用点移动的距离等于物体移动距离的倍即：S′=nS=3×5m=15m所拉力W/S=500N（）物上升时间t=s/v=5m/0.2m/s=25s机的总功率=W/t=7500J/25s=300w拓提1、如图所示利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体,拉力F的大小为30N.若体和地面之间的擦力大小为45N,处拉力大小和滑轮组的机械效率分别(B50%75%C.60ND.、图所示的物体A在拉力作下水平面做匀速直线运动知滑轮组机械效率为，物体运动的速度为，下列分析计算正确的是（B）A．物所受合力为5NB．物体到的摩擦力为12NC拉力做功的功率5WD10s内机械所做的有功为3、如图所示质量为的体大小为5N的拉F用下做匀速直线运动。己知滑轮组机械效率为80%,物体运动的速度为1m/s.下选项中正确的(D)A.物A受的摩擦力为15NB.拉力F做功功率为12WC.绳自由端移动的速度为D.在10s机械所做的有用功为120J4、图用100N的拉着物体A以的速度匀速前进，若A受到的摩擦力是20N，那么连接A和滑轮的那段对拉力是80N，体B的摩擦力是40N，B的速是4m/s若运动前A.B距10m.经2sA.B相6m，在2s钟内拉力F对A做的功是400J，若体A重重力做功.

5ABAB5MBAAA、如图是测量斜面机械效率的实验装置，已知物G为，簧测力计的数如图所示，下列有关实验过程的说法中不