初中物理-功的原理和机械效率

初中物理功的原理和简单机械第1个问题功的原理1.功的原理使用任何机械时，人对机械所做的功，等于机械对物体所做的功2.斜面使用任何机械都不省功hLFG斜面长是斜面高的几倍，推力就是物体所受重力的几分之一。lhGF例题1.如图，将同一物体沿着长度不同的斜面推上同一高度，所用推力分别为F1、F2、F3，推力所做的功分别为W1、W2、W3，则F1F2F3，W1W2W3。F1F2F3==2．一辆车重1000牛，将他推上长100米，高25米的斜坡，人用推力至少多大？NNmmGlhFlhGF2501000100253．用如图所示的滑轮组将质量为10千克的物体匀速提高1米，不计动滑轮的重力及摩擦，求：绳端移动的距离；人拉绳所做的功；拉力F。F解:S=3h=3mW=FS=Gh=100N×1m=100JF=W/S=100J/3m=33.3J4用如图所示的动滑轮匀速提升重物；若不计动滑轮所受重力，G＝100N，若绳端向上通过的距离为S＝4m，则拉力的W=.FG=100N200J【例2】如图所示是一个两面光滑的斜面，同一个物体分别沿AC和BC斜面受拉力匀速运动到C点时，所需拉力分别为FA、FB，所做的功分别为WA、WB。则:()A．FA＝FB，WA＝WBB．FA＜FB，WA＜WBC．FA＜FB，WA＝WBD．以上说法都不正确C【例4】搬运工人用滑轮组将一物体匀速拉到10米高的楼上，共做了7.2×103焦耳的功，求这物体有多重？（不计滑轮的重力和摩擦阻力）NSWGmJ72010102.73例题5：如图，AB段是光滑圆弧面，BC段是粗糙的水平面，BC＝0.9米，质量为6千克的物体从高h＝0.3米的A点由静止下滑，到达C点时静止，求物体在BC段所受的阻力。ABChNmmkgNkgSmghSWfWWGGf3.339.03.0/1010运用概念理性思维你得把12桶每桶1.25升的饮料从一楼搬到四楼,你可以一次把它们全搬上来,你也可以每次二桶分别搬.你还可以拿一个筐将它们一次搬上来。你认为哪中方法做的功多?为什么?第2个问题机械效率一、机械效率1.有用功：使用任何机械时，机械对物体做的功是人们需要的，叫做有用功。若是提升重物则W有=Gh若是水平牵引物体W有=fs2.额外功：而克服机械本省重力和摩擦力做的功不是人们需要的，而是不得不额外增加做的，叫额外功。W额外功=W机械+W阻力3、机械效率总功：动力对机械做的功额外功：克服机械本身重力和摩擦力所做的功，不是人们需要的，而是不得不额外增加的有用功：机械对物体做的功FGW总=FsW有用=GhW额=W总-W有用WW有用总100％1例1用如图所示的滑轮组将重150牛的重物提高1米，动滑轮重20牛，人作用于绳端拉力是100牛，求：有用功，总功，额外功提起动滑轮做得功，克服摩擦力做得功，机械效率。W总=Fs=100N×3m＝300JW有用=Gh=150N×1m＝150JW额1=G动h=20N×1m＝20JW额2=W总-W有用-W额1=130JWW有用总100％例2用滑轮组物体向左匀速拉动2米时，所受摩擦力为250牛的，所用拉力是150牛，那么有用功等于焦，总功等于焦。滑轮组的机械效率为。A500J600J83.3%例3如图所示，物体A重G=1000牛，A与地面的摩擦力是200牛，绳子自由端拉力为80牛，物体匀速移动1米，求：W有，W总，ηW总=Fs=80N×3m＝300JW有用=fs=200N×1m＝200JWW有用总100％=4.如何提高机械效率（1）在做相同有用功时，减小额外功；—减轻动滑轮重，较少摩擦力（2）在额外功相同时，增大有用功想一想？例4将同一物体提升相同高度，用下列哪个简单机械的机械效率高（）那个机械更省力（）A动滑轮B定滑轮C滑轮组D三个机械都一样。BC例5在“测滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，得到下表数据：（1）所用滑轮组中动滑轮，定滑轮的最少个数分别为（）（2）第一次，第二次实验的机械效率的大小分别为（）（3）两次实验所测机械效率不同的原因是（）次数钩码质量（克）钩码上升高度（米）弹簧秤示数（牛）弹簧秤移动距离（米）11000.10.50.322000.20.90.6267.7%70%2112a甲方b甲方甲方例6.用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的a、b两个滑轮组，用其提起相同的重物G。如不计滑轮与轴的摩擦，则（）A.a滑轮组较省力，机械效率也较高B.b滑轮组较省力，机械效率也较高C.两滑轮组的省力程度不同，但机械效率相同D.两滑轮组的省力程度不同，机械效率也不同C功率机械效率物理意义比较物体做功快慢有用功在总功中占的比值定义单位时间内完成的功若甲的机器的功率大于乙机器的功率含义（1）甲做的功比乙做的功快（2）相同时间内甲做的功多（3）作相同的功甲用的时间少有用功跟总功的比值甲机械效率高含义（1）做相同总功时甲做的有用功多（2）做相同有用功甲做的总功少（3）做相同有用功甲的额外功少符号Pη单位瓦无单位7.用一个机械效率是70%的滑轮组将一受重力为2240牛的货物匀速提起，所用拉力为800牛，则滑轮组至少由几个定滑轮和几个动滑轮组成（）A.一个定滑轮二个动滑轮B.二个定滑轮二个动滑轮C.二个定滑轮一个动滑轮D.二个定滑轮三个动滑轮47.08002240%100NNFGnFnhGhWW总有8.吊车的质量为20千克，人的质量为60千克。如图9-9（a）所示，人站在地上，通过滑轮组用吊车匀速提起质量为60千克的重物，滑轮组的效率为80%，则人拉绳的力为__________牛。如图9（b）所示，人站在空吊车上，要通过滑轮组匀速拉起吊车，滑轮组的效率仍为80%，则人拉绳的力为__________牛，此时人对吊车的压力为__________牛。NNnGFFnhGhWWna25038.0600%1003物总有图中NNnGFFnhGhWWnb5.18748.0600%1004物总有图中G=F拉+F支F支=600N-187.5N=412.5N9.用滑轮组匀速提升重2000牛的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625牛，拉力做功的功率为1250瓦，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重。（1）求重物上升的速度；（2）如果使用这个滑轮组匀速提升重3500牛的物体，求作用在绳子自由端的拉力。(3)如果他在第（2）中所用的时间是10秒钟，那么它在匀速提升2米高的过程中有用功率是多少？已知:提升重物,G物=2000NF拉=625NP总=1250Wη=80%解(1)先求滑轮组绳子的股数58.06252000%100NNFGnFnhGhWW总有(2)再求物体上升的速度(3)然后求滑轮组中动滑轮的重力smNWFPvvFvP/4.05625125055绳物绳总NGGGGG物动动有有额有有）（(4)然后求滑轮组提升3500N重物时的拉力,已知动滑轮的重力NGGF80051/）（动物拉(5)有用功功率wsmNVGP1200/4.03500/物物10.在“测定滑轮组的机械效率”实验中。（1）需要的器材，除滑轮、铁架台、细绳、钩码和弹簧秤外还应有__________。（2）在提升钩码时，应使弹簧秤拉着绳的自由端在竖直方向上作__________运动。（3）若用同一滑轮组提升钩码，当钩码增加时，滑轮组的机械效率将__________。（4）若组成滑轮组的每个滑轮都相同，提升相同的钩码，滑轮组的动滑轮个数增加，机械效率将____________________。（本题填“变大”、“变小”或“不变”。）11．两个滑轮组如图1中甲、乙所示，已知每一个滑轮的重都是Go，摩擦阻力和绳重不计，用它们匀速提起重为G=5Go的物体，甲、乙两个滑轮组的机械效率之比为（）A.6：7B.7：6C.5：6D.5：7F1F26720021GGGGGGGGG动有有额有有12．题目的选取在知识覆盖上本着向前综合的原则。比如：综合题目中．如图所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为0.02m2、高为2m的实心圆柱体从水下提起，已知圆柱体的密度为2.0×103kg／m3，水的密度为1.0×103kg／m3，滑轮组的机械效率是70%。（g取10N／kg，滑轮和绳子的重力忽略不计）求：（1）圆柱体在水中所受的浮力；（2）若圆柱体从H=16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力F所做的功；（3）如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断？FH已知:底面积为0.02m2、高为2m的实心圆柱体从水下提起，已知圆柱体的密度为2.0×103kg／m3，水的密度为1.0×103kg／m3，滑轮组的机械效率是80%。解(1)浸没水中的浮力NmkgNmkggVF233310404.0/10/100.1排液浮NmkgNmkgmkgFGnGFFnhhGWWn25028.004.0/10)/100.1/100.228.0%100223333''（图中浮物物总有解(2)在水中的拉力(3)然后求滑轮组中动滑轮的重力NNGGGGG物动动有有额有有）（(4)然后求滑轮组在水中提升重物时的拉力,(已知动滑轮的重力)JmNFSWNNNGGF360012300300)200400(2121/）（动物拉（3）如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断？13．会根据实际情况应用适当的物理思想对题目进行简化处理。比如综合题目中的7．小红准备在旅游时估算登山缆车的机械效率。她从地图上查到，缆车的起点和终点的海拔高度分别为230m和840m，两地的水平距离为1200m。一只缆车运载15个人上山的同时，有另一只同样的缆车与它共用同一个滑轮组，运载8个人下山。每个人的体重大约是60kg。从铭牌上看到，缆车的自重（质量）为600kg。小红还用直尺粗测了钢缆的直径，约为2.5cm。拖动钢缆的电动机铭牌上标明，它的额定功率为45kW。管理人员说，在当时那种情况下，电动机实际功率为额定功率的60%。实际测得缆车完成一次运输时间所用的时间为7min。请你帮助小红估算缆车的机械效率。祝大家学习愉快！