安徽省2024八年级物理下册第10章机械与人专项提升九机械效率的测量与计算课件新版沪科版

专项提升九机械效率的测量与计算第10章

1.[推理论证能力]某小组同学在“用杠杆测定机械效率”的实验中：小敏用图甲所示的实验装置测定杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。角度1

机械效率的测量类型1测量杠杆的机械效率（1）实验中，弹簧测力计的示数F为

0.5

⁠N，缓慢提升过程中，弹簧测力计的示数

不变⁠（填“变大”“变小”或“不变”）。0.5

不变（2）若只将钩码的悬挂点由A点移至B点，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将

变大⁠（填“变大”“变小”或“不变”）。（3）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在B点和C点时，竖直向上匀速使物体提高相同高度时的机械效率分别为η1和η2，则η1

＝⁠（填“＜”“＝”或“＞”）η2。变大＝小王用图乙所示的另一实验装置测量杠杆的机械效率。O为杠杆的转轴，不计摩擦。实验时，给B端施加竖直向下的力，使挂在杠杆A端的物体缓缓上升。（图中杠杆为质量分布均匀的直棒）如下表所示的是提升物体时采集到的数据。实验序号物重G/N拉力F/NA端上升的高度h/mB端下降的竖直距离s/m杠杆的效率η①250.040.02②490.040.0289%③250.060.0380%④6130.040.0292%（4）第①组实验中，杠杆的机械效率为

80%

⁠。80%

（5）由①②④三组实验，可以初步得出结论：

同一杠杆提起的物体越重，杠杆的机械效率越高⁠。【点拨】

（2）只将钩码的悬挂点从A点移至B点，仍将钩码提升相同的高度，由W有＝Gh可知，有用功不变；但杠杆转动的角度变小，杠杆重心上升的高度减小，由W额＝G杠杆h杠杆可知，额外功减小，因为总功等于有用功加上额外功，所以总功减小，由机械效率公式可知，杠杆的机械效率变大。同一杠杆提起的物体越重，杠杆的机械效率越高（3）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在B点和C点时，竖直向上匀速提高相同高度时，所做的有用功相同，额外功也相同，故总功相同，由机械效率公式可知，机械效率相同，即η1＝η2。

2.某实验小组利用图示装置探究杠杆机械效率，实验的主要步骤如下：①以轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重力为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2，回答下列问题：

不正确阻力×阻力臂＝动力×动力臂

（3）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是

杠杆的自重⁠。杠杆的自重【点拨】

有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力。类型2测量滑轮组的机械效率3.[关键能力

实验分析能力][2023·绥化]在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用图甲、乙、丙所示的三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表所示。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）实验序号钩码重力G/N提升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η140.10.3280.13.20.383.3%380.12.00.580.0%（1）在实验中，应沿竖直方向

匀速⁠拉动弹簧测力计。匀速（2）第一次实验中，如图丁所示，弹簧测力计的示数是

1.8

⁠N，机械效率是

74.1%

⁠（精确到0.1%）。1.8

74.1%

（3）由1、2两次实验数据可得出结论：

使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越高⁠。（4）由

2、3

⁠两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。使用同一滑轮组，物重越大，机械效率越高2、3

（5）在第三次实验操作的基础上，如图戊所示，改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将

偏低⁠（填“偏高”“偏低”或“不变”）。偏低

（5）在题图戊中，若拉力F向右倾斜，则拉力变大，总功变大，有用功不变，故测出的机械效率将偏低。类型3测量斜面的机械效率4.[关键能力

动手操作能力]如图所示，在测量斜面的机械效率时，已知木块所受重力G为10N，斜面长s为0.5m，高h为0.2m。（1）实验时，沿斜面拉动弹簧测力计，应尽量使木块做

匀速⁠直线运动。匀速（2）若弹簧测力计示数为7.0N，则斜面的机械效率为

57%

⁠。（3）实验中，木块受到斜面对它的摩擦力大小为

3

⁠N。57%

3

（4）如果要提高斜面的机械效率，请你提出一个合理可行的方法：

增大斜面的倾角⁠。增大斜面的倾角【点拨】（2）总功W总＝Fs＝7.0N×0.5m＝3.5J；有用功W有＝Gh＝10N×0.2m＝2J；

（3）额外功W额＝W总－W有＝3.5J－2J＝1.5J，

角度2

机械效率的计算类型1杠杆类

杠杆36

10

6.

在杂技表演中，有一项跳板节目，如图所示，支点在跳板的中央，此时跳板右端距离地面1m，当质量为80kg的甲表演者从距离跳板右端2m高的位置由静止落到跳板的右端时，会将质量为40kg的乙表演者弹起5m，恰好落在另一名表演者肩上扛的杆的座椅上。试求：（g取10N/kg）【解】（1）甲表演者做的总功W总＝G1h1＝m1gh1＝80kg×10N/kg×（2m＋1m）＝2400J；对乙表演者做的有用功W有＝G2h2＝m2gh2＝40kg×10N/kg×5m＝2000J；甲表演者做的额外功W额＝W总－W有＝2400J－2000J＝400J。（1）甲表演者做的额外功。（2）跳板的机械效率。

类型2滑轮类7.[2023·眉山]如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知重物重力G物＝1000N，动滑轮重力G动＝200N。在工人拉力F的作用下，重物匀速上升，30s达到规定高度6m处。不计绳重和机械之间的摩擦。求：

（1）拉力做功的功率。（2）滑轮组的机械效率。

（3）若用该装置提升另一重物时，机械效率达到90%，则该重物的重力是多少？

8.如图所示，重400N的物体在30N的水平拉力F的作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%。求：【解】（1）物体移动的距离s物＝vt＝0.1m/s×10s＝1m。由题图知，n＝3，则绳子自由端移动的距离s绳＝3s物＝3×1m＝3m。拉力做的总功W总＝Fs绳＝30N×3m＝90J。有用功W有＝W总η＝90J×80%＝72J。（1）有用功。（2）拉力F的功率。

（3）物体与地面间的滑动摩擦力。

类型3斜面类9.

[2023·荆州]以“‘荆歌’铁马，奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在比赛场地建设过程中，工人利用长度L＝3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h＝1m高处，如图所示，工人所用推力F＝1000N，g取10N/kg。求：【解】（1）推力做的有用功W有＝Gh＝mgh＝240kg×10N/kg×1m＝2400J。（2）斜面的机械效率。

（1）推力做的有用功。（3）工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，为了省力，换用长度为5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，共用时20s，工人推力做功的功率。

10.[桥梁工程][2023·西安模拟]如图甲所示的为西安第一座悬索桥——元塑大桥，其横穿灞河两岸，创造了多个悬索桥新纪录。引桥可近似看成一个斜面（如图乙所示），此斜面的长度为240m、高度为8m。当总重力为2.5×104N的小汽车以18m/s的速度在引桥上匀速上桥时，汽车发动机的功率为36kW。求：

（1）汽车发动机产生的牵引力。（2）此引桥斜面的机械效率。（保留三位有效数字）【解】（2）牵引力做的有用功W有＝Gh＝2.5×104N×8m＝2×105J。牵引力做的总功W总＝F牵s斜面＝2000N×240m＝4.8×105J。

（3）汽车在引桥上行驶时所受路面的摩擦力。（空气阻力忽略不计，保留一位小数）

类型4组合机械类11.如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G＝9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度v

＝2m/s，经过t

＝10s，货物A竖直升高h＝10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P＝120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：【解】（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功W＝Pt＝120×103W×10s＝1.2×106J。（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功。（2）汽车对绳的拉力大小。

（3）斜面的机械效率。

12.[关键能力

推理计算]如图所示，杠杆在水平位置平衡，物体M1重为500N，OA∶OB＝2∶3，每个滑轮重为20N，滑轮组的机械效率为80