八年级物理下册第十二章简单机械专题十功功率和机械效率的计算作业课件新版新人教版

第十二章简单机械专题十功、功率和机械效率的计算•一、利用滑轮组提升重物•①理想状态：不计滑轮重、绳重、物重及滑轮间的摩擦，则W额＝0，Gh＝Fs，F＝，η＝1；•②半理想状态：考虑动滑轮的重，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则W额＝G轮h，F＝(G物＋G轮)，η＝；③实际情况：η=𝐺物n1n二、利用滑轮组水平拉动物体•当物体在水平方向匀速前进时，物体克服摩擦力做的功为有用功。•①理想状态：W有＝fh，F＝；②实际情况：η＝＝𝑓𝑛𝑓ℎ𝐹𝑠𝑓𝑛𝐹三、利用斜面提升物体•①理想状态：Gh＝Fl；②实际情况：W额＝fl，η＝强化训练•1．2014年6月，台湾省农民张文任栽种出一个超级大南瓜，为将南瓜顺利装车，村民们用如图所示的滑轮，用绳子绕制成滑轮组。在20s时间内，村民们用750N的拉力将绳端沿竖直方向匀速向下拉动6m，把南瓜提升1.5m，此过程中滑轮组的机械效率为90%。(g取10N/kg)(1)按题意画出滑轮组的绳子绕法。•(2)村民们拉动滑轮组的功率为多大？•(3)超级大南瓜的质量为多大？(1)由题意可知，滑轮绳子承担重物段数n＝sh＝6m1.5m＝4，绳子绕法如图所示(2)W总＝Fs＝750N×6m＝4500J，P＝W总t＝4500J20s＝225W(3)W有＝ηW总＝4500J×90%＝4050J，G＝W有h＝4050J1.5m＝2700N，m＝Gg＝2700N10N/kg＝270kg2．体重为600N的小聪用如图所示的滑轮组来竖直提升物体A，当A以0.1m/s的速度匀速上升时，小聪对绳子的拉力F为400N，滑轮组的机械效率为80%(不计摩擦力及绳重)。求：•(1)拉力F的功率。•(2)物体A受到的重力。•(3)小聪拉动绳子前后对地面的压强之比。•(4)小聪使用该滑轮组能提起物体的最大重力。(1)由图可知滑轮组承担的绳子的段数n＝3，P＝Fv＝400N×0.1m/s×3＝120W(2)由η＝W有W总＝GhF·3h＝G3F得GA＝3F·η＝3×400N×80%＝960N(3)F前＝G＝600N，F后＝G－F＝600N－400N＝200N，p前p后＝F前SF后S＝F前F后＝600N200N＝31(4)G动＝3F－GA＝3×400N－960N＝240N，G物大＝3F大－G动＝3×600N－240N＝1560N3．如图所示的滑轮组机械效率为60%，重物重力为2500N，当物体水平匀速移动0.5m时，拉力F所做的功为1000J，求拉力F大小和物体与地面间的摩擦力F摩。n＝4，当物体水平匀速移动s＝0.5m时，拉力F移动的距离s′＝4s＝4×0.5m＝2m，因W总＝Fs′，所以F＝W总s′＝1000J2m＝500N，由η＝W有W总得W有＝ηW总＝60%×1000J＝600J，而W有＝F摩s，所以F摩＝W有s＝600J0.5m＝1200N4．用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为760N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计钢丝绳的重和摩擦力。求：•(1)滑轮组提升重物所做的有用功是多少？•(2)滑轮组提升重物的机械效率是多少？•(3)动滑轮的重力是多少？(1)W有＝Gh＝760N×10m＝7600J(2)由题和乙图知，提升10m高度所用时间为20s，此时W总＝8000Jη＝W有W总＝7600J8000J＝0.95＝95%(3)W额＝W总－W有＝8000J－7600J＝400J，G动＝W额h＝400J10m＝40N5．建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的机械装置，斜面的倾角为30°且固定在水平面上，工人用400N的力拉绳子，重为500N的货物沿斜面匀速向上运动6m所用时间为20s，求此过程中：•(1)重物沿斜面匀速运动的速度大小。•(2)工人提升重物做的有用功。•(3)该装置的机械效率。(1)v＝st＝6m20s＝0.3m/s(2)h＝l斜sin30°＝12×6m＝3m，W有＝Gh＝500N×3m＝1500J(3)s绳＝2×6m＝12m，W总＝Fs绳＝400N×12m＝4800J，η＝W有W总＝1500J4800J＝0.3125＝31.25%6．(鄂州改编)为了模拟水中物体被打捞的情境，同学们课外做如下探究：如图所示，用滑轮组将重200N的物体从底面积为400cm2的圆柱形容器中提起，容器中水面由90cm降到70cm。已知每个滑轮重均为20N(不计绳重、水的阻力及滑轮与中心轴间的摩擦，g取10N/kg)。求：(1)所提起物体的密度。•(2)物体出水前、后上升的过程中，滑轮组的机械效率分别为多大？(结果精确到0.1%)•(3)画出打捞过程中，绳子拉力随时间的变化关系图象。(1)V物＝Sh＝400cm2×(90－70)cm＝8000cm3＝8×10－3m3，ρ＝mV＝GgV＝200N10N/kg×8×10－3m3＝2.5×103kg/m3(2)出水前，F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10－3m3＝80N，η前＝（G－F浮）h（G－F浮）h＋G动h＝200N－80N200N－80N＋20N≈85.7%，出水后，η后＝W有W总＝GhGh＋G动h＝200N200N＋20N≈90.9%(3)7．如图所示是某建筑工地上提升货物的一升降机示意图。升降机由电动机带动，升降机的货厢内所装货物的质量是1t，货厢的质量是200kg，在10s内从楼房的2层上升到5层，如果每层楼高是3m，不计钢丝绳和动滑轮的重力，不计摩擦，(g＝10N/kg)试求：(1)在匀速提升中，钢丝绳上的拉力是多少？•(2)钢丝绳自由端拉力做的功是多少？•(3)若电动机的输出功率是22.5kW，则升降机的机械效率是多少？(1)由图知，n＝4，不计钢丝绳和动滑轮的重力以及摩擦时钢丝绳由端的拉力：F＝14G总＝14m总＝14(1000kg＋200kg)×10N/kg＝3000N(2)货箱上升高度h＝(5－2)×3m＝9m，钢丝绳自由端移动的距离：s＝nh＝4×9m＝36m，钢丝绳自由端拉力做的功：W＝Fs＝3000N×36m＝1.08×105J(3)有用功：W有＝G货h＝m货gh＝1000kg×10N/kg×9m＝9×104J，总功：W总＝P输入t＝22.5×103W×10s＝2.25×105J，升降机的机械效率：η＝W有W总＝9×104J2.25×105J＝0.4＝40%。