沪粤版初中九年级物理11-3如何提高机械效率课件

第十一章机械功与机械能11.3如何提高机械效率知识点1有用功、额外功与总功基础过关全练1.如图所示,把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点,此过程绳的拉力F1对甲做的功为WAB;再用平行于斜面的拉力F2把甲物体沿斜面从C点匀速拉至与B点等高的D点,在此过程中绳的拉力F2对甲做的功为WCD。针对从斜面上将甲物体提升H高度而言,F1做的功是

,F2做的功是

。(选填“总功”“有用功”或“额外功”)有用功总功解析不用机械而直接提升物体做的功为有用功,则F1把重

为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点所做功为有用功;

用平行于斜面的拉力把重为G的物体甲沿斜面从C点匀速拉

至与B等高的D点,拉力F2做的功为总功。知识点2机械效率2.(2024广东肇庆颂德中学期中)如图所示,用两个完全相同

的滑轮匀速提升所受重力相等的物体。不计轴处摩擦,比较

甲、乙装置可知

(

)A.甲省力,机械效率较高B.甲不省力,机械效率较低C.乙省力,机械效率较低D.乙不省力,机械效率较高D解析定滑轮不省力,不用对滑轮做功,故机械效率高;动滑

轮可以省力,但要对滑轮做额外功,故机械效率低。3.(2024江西南昌期中)如图,斜面长为10m,高为2m,小明用8

N沿斜面方向向上的推力将重30N的物体从底端匀速推到

顶端(不计空气阻力)。下列说法错误的是

(

)A.小明做的总功为80JB.物体所受的摩擦力为8NC.小明做的有用功为60JD.斜面的机械效率为75%B解析小明做的总功:W总=Fs=8N×10m=80J,故A正确;小明

做的有用功:W有=Gh=30N×2m=60J,推力做的额外功:W额=W总-W有=80J-60J=20J,由W额=fs得摩擦力:f=

=

=2N,故B错误,C正确;斜面的机械效率为:η=

×100%=

×100%=75%,故D正确。4.(跨学科·数学)(2024广东广州白云中学月考)如图甲、乙分

别表示A、B两机械某次工作时的有用功W有和额外功W额的

关系,则A的机械效率为ηA=

;A、B的机械效率大小

关系为ηA

ηB;总功的大小关系为WA

WB。(后面两

空均选填“<”“>”或“=”)

25%<=解析

A的机械效率为ηA=

×100%=

×100%=25%,B的机械效率为ηB=

×100%=

×100%=66.7%,因此A、B的机械效率大小关系为ηA<ηB。A所做总功为WA=W有+W额=6.0×105J

+1.8×106J=2.4×106J,B所做总功为WB=W有'+W额'=1.6×106J+‘8.0×105J=2.4×106J,因此总功的大小关系为WA=WB。5.(新独家原创)如图所示,一根质量分布均匀的细棒OA,C是它的中点,在A点竖直向上施力将挂在C点的重为200N的物体匀速提升0.2m,细棒的机械效率为80%,不计摩擦,提升该物体做的有用功是

J,总功是

J,细棒重为

N。若不计摩擦,将重物移动到B点,仍在A点用与原来方向相同的力将它匀速提升相同的高度,则细棒的机械效率η将

(选填“变大”“变小”或“不变”)。405050变大解析不计摩擦,提升该物体做的有用功:W有用=G物h=200N×

0.2m=40J;根据η=

得总功:W总=

=

=50J;C为OA的中点,当物体上升0.2m时,C点(细棒的重心)上升0.2m,不

计摩擦,η=

=

,且W额外=G棒h',得:80%=

,解得G棒=50N。根据图示可知,将重物移动到B点时,把重物提升相同高度,杠杆重心上升的高度小些,那么

有用功相同,额外功减小,总功减小,根据η=

×100%可知,机械效率变大。重点实验测量滑轮组的机械效率6.(新考法·分析论证)(新独家原创)在探究“滑轮组的机械效率”的实验中,马刚同学用如图所示的同一滑轮组提升钩码至相同高度,共进行了4次实验,实验记录如表:

序号钩码总重力/N钩码上升高度h/m—测力计移动距离s/m机械效率120.10.80.383.3%230.11.10.390.9%340.11.40.2

440.21.40.6

(1)实验过程中,需选用的测量工具有弹簧测力计和

。(2)实验操作中拉力的方向应竖直向上且

拉动弹簧

测力计。(3)表格中第一行的记录项目缺少一项,请补充完整

。(4)表中第3次实验有一项数据有误,改正后计算出机械效率

为

(结果保留1位小数)。刻度尺匀速测力计的示数F/N95.2%(5)实验过程中边拉动弹簧测力计边读数,示数不稳定,有同学认为应静止时读数。你认为他的想法

(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到

对滑轮组机械效率的影响。(6)第1次实验和第2次实验相比,第2次实验的机械效率较高,这是因为两次实验中所做额外功

,而第2次实验中所做有用功较

。(7)比较前三次实验数据可得出:使用同一滑轮组,增大

(选填“物重”“动滑轮重”或“绳重”)可以提高滑轮组的机械效率。不正确摩擦相等大物重

(8)同一个滑轮组,提升的物重相等时,动滑轮越重,滑轮组的

机械效率越

(选填“大”或“小”)。(9)根据以上实验数据可得到的结论是:当滑轮组串绕绳子的

方式不变时,机械效率与

无关。(10)下列做法中,能提高滑轮组机械效率的是

。A.在滑轮轴处涂些润滑油

B.采用不同的绕绳方式C.将物体提到更高处小物体上升的高度A解析

(1)实验过程中的测量工具有弹簧测力计和刻度尺;(2)

实验操作时应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,这样弹簧测力

计处于平衡状态,弹簧测力计的示数反映拉力的大小;(3)表

格中第一行的记录项目缺少测力计的示数;(4)由图知,动滑

轮上绳子的有效段数n=3,第3次实验中,物体升高0.1m时,绳

子自由端移动的距离应为:s=nh=3×0.1m=0.3m。第3次实验

的机械效率为:η=

×100%=

×100%=

×100%≈95.2%;(5)实验过程中应匀速拉动时读数,静止时读数没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响;(6)第2次实验的机械

效率较高的原因是两次实验中所做额外功相等,而第2次实

验所做有用功较大;(7)分析第1、2、3次实验的数据可知,使

用相同滑轮组提升重物时,提升物体的重力越大,滑轮组的机

械效率越高,即使用同一滑轮组,增大物重可以提高滑轮组的

机械效率;(8)滑轮组的机械效率还与滑轮与轴间的摩擦及动

滑轮重有关,同一个滑轮组,提升的钩码重相等时,动滑轮越

重,额外功越大,滑轮组的机械效率越小;(9)比较第3、4次实

验数据可知,两次实验中物体的重力相同,上升高度不同,机械效率相同,说明机械效率与物体上升高度无关;(10)在轴上

加润滑油,可以减小克服摩擦所做的额外功,在有用功相同的

情况下,总功减小,由η=

×100%可知,这样可以提高滑轮组的机械效率,A正确;改变绕绳方式,对重物被拉升没有影

响,即对有用功没影响;对动滑轮的拉升、动滑轮转动时的摩

擦也没有影响,即不影响额外功,所以改变绕绳方式不影响机

械效率,B错误;滑轮组的机械效率η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%,由此可知滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关,C错误。能力提升全练7.(2024广东东莞湖景中学期中,2,★☆☆)关于功、功率、机

械效率,下列说法正确的是

(

)A.省力的机械也可以省功B.功率大的机械做功快C.功率大的机械做功多D.功率大的机械效率高B解析使用任何机械都不能省功,A错误;功率表示的是做功

的快慢,所以功率大的机械做功快,B正确;做功多少与功率大

小和做功时间有关,由于做功时间未知,所以功率大的机械做

功不一定多,C错误;功率表示的是做功的快慢,而机械效率表

示的是借助机械时有用功占总功的比例,所以两者没有必然

的关系,D错误。8.(新课标·模型建构)(2023北京中考,10,★★☆)用如图所示

的装置提升重为800N的物体A,动滑轮重为200N。在卷扬

机对绳子的拉力F作用下,物体A在10s内竖直匀速上升了2m。在此过程中,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是

(

)A.物体A上升的速度为0.4m/sB.滑轮组的有用功为2000JC.拉力F的功率为100WD.滑轮组的机械效率为80%D解析物体A上升的速度为v=

=

=0.2m/s,A错误;滑轮组做的有用功W有用=Gh=800N×2m=1600J,B错误;由图知,n=2,

不计绳重和轮与轴间的摩擦,拉力F=

(G物+G动)=

(800N+200N)=500N;拉力端移动距离s=2h=2×2m=4m,拉力做的总功W总=Fs=500N×4m=2000J,拉力做功功率P=

=

=200W,C错误;滑轮组提升物体A的机械效率:η=

×100%=

×100%=80%,D正确。9.(2024广东肇庆期中,7,★★☆)质量为70kg的小毅使用如

图所示滑轮组提升重物,当物重为400N,小毅的拉力为300N

时,物体在10s内被提升了10m,忽略绳重和摩擦,g取10N/kg,

则

(

)A.提升该物体时小毅做功的功率为300WB.物体提升的高度越高,小毅所做的功越大,滑轮组机械效率将变小C.小毅用此滑轮组能提起的物体最重为1200ND.小毅用此滑轮组既能省力又能省功C解析由图知,承担重物绳子的段数n=2,物体上升的速度v物=

=

=1m/s,由v=nv物和P=

=

=Fv可得,提升该物体时小毅做功的功率:P=Fnv物=300N×2×1m/s=600W,A错误;由滑

轮组的机械效率η=

×100%=

×100%=

×100%可知,滑轮组的机械效率与提升的高度无关,B错误;不计绳重及摩擦,

绳端拉力F=

(G物+G动),即300N=

×(400N+G动),解得:G动=200N。人站在地面施加的最大拉力等于人的自身重力,即最大拉力为F最大=G小毅=m小毅g=70kg×10N/kg=700N,F最大=

×(G最大+G动),即700N=

×(G最大+200N),所以:G最大=1200N,C正确;不计绳重和摩擦,绳端拉力F=

(G物+G动),若G动≥G物时,F≥G物,此时使用滑轮组不能省力,使用任何机械都不省功,D错误。10.(2024山西长治实验中学月考,10,★★☆)如图所示,小恒

用滑轮组水平向左匀速拉动A物体,A物体8s内移动了160

cm,且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N,已知滑轮组的

机械效率为80%,则下列说法正确的是

(

)A.拉力F的大小为4NB.拉力F做功的功率为3WC.绳子自由端移动的速度为0.2m/sD.拉力F在8s内对滑轮组做的额外功为480JB解析由图可知n=3,由η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%可知,绳子自由端的拉力F=

=

=5N,A错误;物体移动的距离s物=160cm=1.6m,绳子自由端移动的

距离s=ns物=3×1.6m=4.8m,拉力做的总功W总=Fs=5N×4.8m

=24J,拉力做功的功率P=

=

=3W,B正确;绳子自由端移动的速度v=

=

=0.6m/s,C错误;有用功:W有=fs物=12N×1.6m=19.2J,额外功:W额=W总-W有=24J-19.2J=4.8J,D错误。11.(跨学科·物理学与日常生活)(2023江西中考,16,★★☆)如

图所示,利用斜面将箱子推进车厢,通常要比把箱子直接从地

面搬进车厢省力多了。某同学用100N的力沿斜面向上匀速

推动箱子,已知箱子质量为20kg,斜面长3m,斜面高1.2m,g=1

0N/kg。求:(1)箱子受到的重力;(2)箱子受到的摩擦力;(3)斜面的机械效率;(4)使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。解析

(1)箱子受到的重力:G=mg=20kg×10N/kg=200N;(2)推力所做的总功:W总=Fs=100N×3m=300J。推力做的有用功:W有=Gh=200N×1.2m=240J。沿斜面推动箱子,克服斜面对箱子的摩擦力做的功是额外功,

W额=W总-W有=300J-240J=60J。由W额=fs可得箱子受到的摩擦力:f=

=

=20N;(3)斜面的机械效率:η=

×100%=

×100%=80%;(4)减小斜面的坡度、减小斜面的粗糙程度,都可以省