安徽专用2019中考物理高分一轮第11单元机械效率课件.ppt

1、第 11 课时机械效率,考点机械效率,W有用+W额外,比值,例1 2018安庆二模 如图11-1甲所示,滑轮组在竖直向上的拉力F作用下,将重为100 N的物体匀速提起,在5 s时间内绳子自由端移动的距离为s=3 m。图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳子自由端移动距离s的关系图。图乙中阴影部分的面积表示的物理量的大小是,计算滑轮组提升该重物时的机械效率为。,探究一滑轮机械效率的计算,甲 乙 图11-1,120J,83.3%,【变式1】 2018贵池区二模 小明同学用如图11-2所示的装置拉动物体A,使重为200 N的物体在3 s内沿水平面匀速直线移动了4 m,若A受到地面的摩擦力为50 N,小明作用

2、在绳子上的拉力F为30 N,则拉力F的功率为W,该装置的机械效率为。,图11-2,83.3%,80,答案 解:(1)如图所示 解析 (1)动滑轮的支点O在绳子与滑轮左边的接触点上,动力F为绳子的拉力,方向竖直向上,过支点O向动力作用线作垂线段,就得到动力臂L1。,【变式2】 2018包河区一模 动滑轮也可以看成一个变形的费力杠杆。如图11-3所示,用竖直向上的拉力F通过动滑轮提升重物G。 (1)请在图中标出动滑轮的支点O,并作出拉力F的力臂L1。,图11-3,(2)用大小为10 N的拉力F,将重为4 N的物体G匀速竖直向上提升1 m,则在此过程中,该动滑轮的机械效率为。,图11-3,80%,例

3、2 2018长丰县三模 如图11-4所示,某工人用平行于斜面的力F将重为G的木箱匀速拉上斜边长为s、高为h的斜面,斜面的倾角为。 (1)请推导:若不计摩擦,F=Gsin 。 (2)实际中的斜面存在摩擦,若木箱质量为50 kg,所用拉力为200 N,斜面长为5 m,高为1.6 m,则斜面的机械效率为多少?木箱所受摩擦力的大小为多少?(g取10 N/kg),探究二斜面机械效率的计算,图11-4,(2)实际中的斜面存在摩擦,若木箱质量为50 kg,所用拉力为200 N,斜面长为5 m,高为1.6 m,则斜面的机械效率为多少?木箱所受摩擦力的大小为多少?(g取10 N/kg),图11-4,【变式1】2

4、018霍邱县一模 某同学利用长2 m、高1.2 m的斜面匀速拉动一重物,若其机械效率为75%,额外功仅为克服斜面对重物的摩擦力所做的功,则物体所受摩擦力与物体的重力之比为。,1：5,【变式2】2018当涂县模拟 利用如图11-5所示的斜面装置用时10 s可以把重为500 N的物体匀速拉到斜面顶端,斜面长为4 m,高为2 m,实际拉力为300 N。求: (1)若沿斜面方向的拉力为F,物重为G,斜面长为L,高为H,请利用总功、有用功和额外功的关系推导出摩擦力f的表达式。 (2)拉力做功的功率是多少? (3)该斜面装置的机械效率是多少?,图11-5,(2)拉力做功的功率是多少?,(3)该斜面装置的机

5、械效率是多少?,探究三杠杆机械效率的计算,例3如图11-6所示,一根均匀的细木棒OC,OA=OC,B为OC的中点。在C点施力将挂在A点的重为180 N的物体匀速提升0.2 m,木棒的机械效率为90%。提升该物体做的有用功是J,木棒重为N。(不计摩擦),图11-6,36,10,突破测量滑轮组的机械效率 【考点归纳】 实验器材:滑轮组、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺、钩码。 滑轮组绕线方法:奇动偶定原则。 实验中绳子要匀速、竖直拉动。 表格内容的补充、数据的分析与处理。 影响滑轮组机械效率的因素:a.提升物体的重力;b.动滑轮的重力;c.绳重、摩擦。,实验突破,实验结论:同一滑轮组,提升物体越重

6、,机械效率越高;不同滑轮组提升同一重物,动滑轮越轻(个数越少),机械效率越高。滑轮组的机械效率与提升物体的高度和速度、绳子的段数、省费力均无关。 提高滑轮组机械效率的方法:a.增加提升物体的重力;b.减小动滑轮的重力;c.减小绳重和摩擦等。 有用功、额外功、总功的计算。 缺少刻度尺时的滑轮组机械效率的计算:= 100%。,实验突破,例 在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,某组同学用同样的滑轮安装了如图11-7甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示,回答下列问题:,图11-6,(1)本实验需要用的测量仪器是 和。 (2)实验数据是用图中所示的滑轮组测得的。实验中沿拉动弹簧测力计,使物体缓缓

7、上升。第3次实验中应补充的数据是。(保留一位小数),弹簧测力计,解析 (1)本实验所需的测量器材:弹簧测力计和刻度尺,由题表中数据可知有3段绳子承担物重,由此得出滑轮组的绕绳方法。,刻度尺,甲,竖直方向匀速,74.1%,(3)根据以上实验数据可以得出如下结论:同一滑轮组的机械效率主要与有关。 【实验拓展】 (4)分析表中的数据可知:随着物重的增加,额外功(选填“变大”“变小”或“不变”),原因是。通过以上实验,请写出提高滑轮组机械效率的两种方法: 和 。,解析 (3)由实验数据可知同一滑轮组的机械效率主要由所提升的物重决定。 (4)由表中数据可知,随着物重的增大,额外功变大,滑轮组做的额外功为

8、克服动滑轮重力和滑轮与绳子间摩擦力所做的功,且动滑轮的重力不变,则物重越大,摩擦力越大,克服摩擦力做功越多。,变大,物重,克服摩擦做功更多,增加提起的物重,减轻动滑轮重(或加强转动部分的润滑等),(5)若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 (6)小华同学发现,实验过程中边拉动弹簧测力计边读数时,弹簧测力计示数不稳定,所以他决定令弹簧测力计静止时读数, 再利用公式= 100%= 100%= 100%,通过测算重力、拉力和承担动滑轮及物重的绳子段数得到机械效率。但小明认为如果这样,测量的结果将比滑轮组真实的机械效率,其

9、原因是 。,解析 (5)滑轮组的机械效率与绕绳方法无关。 (6)小华的方式没有考虑摩擦力,导致额外功减少,机械效率变高。,不变,高,没有考虑摩擦力,导致额外功减少,1. 2018安徽4题2分 如图11-8所示,当工人师傅用400 N的拉力向下拉绳时,可使重680 N的重物匀速上升,此过程中滑轮组的机械效率为。,考点一滑轮及滑轮组机械效率的测量与计算,图11-8,85%,2. 2010安徽5题2分 地震时有发生,于是人们开始重视加固维修房屋,常常可以看到如图11-9所示的场景。假如该工人通过滑轮把50 kg的水泥缓缓提升4 m到房顶上,所用拉力约300 N。该滑轮的机械效率约为。(g取10 N/

10、kg,结果保留三位有效数字),图11-9,83.3%,3. 2014安徽14题3分 工人师傅使用一个动滑轮将400 N的重物匀速提升到3 m高处,假如拉力的方向竖直向上,大小为250 N,不计绳重和摩擦,则() A.拉力所做的功为750 J B.该机械的效率为80% C.若用该动滑轮提升更重的货物,机械效率将保持不变 D.若采用轻质动滑轮完成原任务,机械效率将保持不变,4. 2017安徽16题3分 如图11-10所示,当水平拉力F=50 N时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200 N,所受地面的摩擦力约为80 N,假如在5 s时间内,物体水平移动了0.6 m,不计绳

11、和滑轮的自重及绳与滑轮间的摩擦,则在此过程中() A.拉力F做功为30 J B.物体重力做功为120 J C.拉力F做功的功率为12 W D.该装置的机械效率约为60%,图11-10,5. 2013安徽19题8分 某实验小组进行“测量滑轮组机械效率”的实验,先用弹簧测力计测量钩码的重力G,如图11-11甲所示;再按如图乙所示的绕线方式组装好滑轮组,并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。 (1)图甲中弹簧测力计的示数为N。,图11-11,解析 (1)题图甲中弹簧测力计的量程为05 N,其分度值为0.2 N,故弹簧测力计的示数为2 N。,2,(2)图乙中,为了测量绳子自由端的拉力F,A同学认为应该

12、在弹簧测力计静止时读数,B同学认为应该在缓慢匀速提升物体时读数,正确的是(选填“A”或“B”)同学的方法。,图11-11,解析 (2)因为滑轮组的机械效率是指使用滑轮组提升物体时的效率,所以测量滑轮组的机械效率时,不能在物体静止时读弹簧测力计的示数,又因为做匀速直线运动的物体受力平衡,因此实验中必须匀速竖直向上拉弹簧测力计,以保证物体匀速上升。,B,(3)按照正确的测量方法,测出的拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F(选填“”“”或“=”)G。,(4)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置,是为了 。,测量钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,1. 2012安徽17题3分 如图11-1

13、2所示,有一斜面长为L、高为h,现用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率的表达式正确的是 () A.= 100% B.= 100% C.= 100% D.= 100%,考点二斜面机械效率的计算,图11-12,2. 2015安徽8题2分 某同学利用斜面匀速提升重为500 N的物体,已知沿斜面的拉力做功为1000 J,斜面的机械效率为60%,则物体被提升的高度为m。,1.2,2011安徽18题6分 小明用如图11-13所示的装置探究“杠杆的机械效率”,每个钩码的质量为m,O为支点。 (1)他将2个钩码悬挂在B点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧

14、测力计,拉力为F1,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此 次杠杆的机械效率为=。(用物理量的符号表示),考点三杠杆机械效率的测量,图11-13,(2)他将2个钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使C点上升高度为h2,则弹簧测力计的示数 (选填“大于”“等于”或“小于”)F1,此次弹簧测力计做的功(选填“大于”“等于”或“小于”)第一次做的功。,解析 (2)钩码的悬挂点在B点时,由杠杆的平衡条件得F1OA=GOB;悬挂点移至C点时,由杠杆的平衡条件得F2OA=GOC。从图中可以看出,OB比OC小,所以弹簧测力计的示数应变大。有用功不变,但杠杆提升的高度减小,额外功减小,又因为总功等于额外功与有用功之和,因此,此次弹簧测力计做的功小于第一次做的功。,大于,小于,(3)他将3个钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速