（全国通用版）2020中考物理大一轮 第9章 简单机械 第二节 机械效率素养突破课件

第二节机械效率考点1考点2机械效率的计算1.机械效及其计算公式知识点具体内容说明使用机械时,完成工作目的必须做的功,用W有表示①有用功总小于总功,所以机械效率总小于1,通常用百分数表示。并非需要,又不得不做的功,用W额表示有用功与额外功的和,也是作用在机械上的动力做的功,W总=Fs=W有+W额考点1考点2知识点具体内容说明机械效率有用功跟总功的比值,用公式表示为η=W有W总,实际中η1②提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦、增大物重①被提升的物重:物重增加,机械效率提高;②动滑轮重:动滑轮重增加,机械效率减小;③绳重和摩擦①斜面的倾斜程度:斜面越陡,机械效率越高;②斜面的粗糙程度:斜面越粗糙,机械效率越低考点1考点22.常见简单机械的机械效率的计算比较项有用功总功机械效率物体上升高度为h时所做的功W有=Gh拉力F移动s所做的功W总=Fsη=W有W总×100%=GhFs×100%物体G上升高度为h时所做的功W有=Gh拉力F移动s所做的功W总=Fs,s=hη=W有W总×100%=GhFs×100%=GF×100%考点1考点2比较项有用功总功机械效率物体G上升高度为h时所做的功W有=Gh拉力F移动s所做的功W总=Fs,s=nh(n为承担动滑轮绳子的段数)η=W有W总×100%=GhFs×100%=GnF×100%克服摩擦力所做的功W有=Ffs物拉力F移动s所做的功W总=Fs=Fns物(n为承担动滑轮绳子的段数)η=W有W总×100%=F𝑓s物Fs×100%=F𝑓s物Fns物×100%=F𝑓nF×100%考点1考点2机械效率的测量见实验探究拓展部分命题点图片练一练斜面的机械效率(人教八下P88图12.3-3)1.如图所示,把重力为600N的物体匀速拉到斜面顶端,斜面长为3m,高为0.9m,实际拉力为300N,那么物体与斜面之间的摩擦力是120N,斜面的机械效率是60%考点1考点2命题点图片练一练滑轮的机械效率(人教八下P82图12.2-3)2.如图所示,用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度,物体重均为10N,滑轮重均为1N,不计绳重,所用的拉力分别是F1和F2,机械效率分别是η1和η2,则F1F2,η1η2(选填“”“”或“=”)考点1考点2命题点图片练一练滑轮的机械效率(人教八下P87图12.3-2)3.如图所示,大威用40N的拉力,使物体以0.1m/s的速度竖直匀速上升,此时滑轮组的机械效率为75%(不计绳重和摩擦),则物体的重力为90N,拉力的功率为12W。若竖直匀速提升120N的物体,滑轮组的机械效率为80%考法机械效率的理解和计算例1(2019·湖南怀化中考)如图所示,用滑轮组将重为100N的物体匀速提升3m,拉力F所做的总功为400J。则在这个过程中拉力F做了300J的有用功。该滑轮组的机械效率是75%。解析:拉力做的有用功W有=Gh=100N×3m=300J;W总=400J,滑轮组的机械效率η=𝑊有𝑊总=300J400J×100%=75%。考法对应练1(2019·山东枣庄中考)用一个动滑轮在5s内将一重为300N的物体匀速向上提升3m,动滑轮的机械效率是75%,则拉力大小为200N,若忽略绳重与摩擦,动滑轮的重力为100N。使用动滑轮时,承担物重的绳子股数n=2。解析:拉力端移动距离s=2h,动滑轮的机械效率η=𝑊有𝑊总=𝐺ℎ𝐹𝑠=𝐺2𝐹=75%,则拉力大小F=𝐺2×75%=300N2×75%=200N;若忽略绳重与摩擦,拉力F=12(G+G动),则动滑轮重力G动=2F-G=2×200N-300N=100N。考法例2(2019·四川达州中考)救援车工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时,小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车A的质量为1t,斜面高为2m,斜面长为5m(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g取10N/kg)在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中,钢绳所做的有用功为2×104J,整个装置的机械效率为80%,小车A与斜面间的摩擦力大小为1×103N。考法解析:(1)小车质量m=1t=1000kg,其重力G=mg=1000kg×10N/kg=1×104N钢绳做的有用功W有=Gh=1×104N×2m=2×104J。(2)不计车长、拉力端移动距离s=2L=2×5m=10m,拉力做的总功W总=Fs=2.5×103N×10m=2.5×104J,整个装置的机械效率η=𝑊有𝑊总=2×104J2.5×104J×100%=80%;(3)不计钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,克服小车A与斜面间的摩擦做的功为额外功W额=W总-W有=2.5×104J-2×104J=5×103J,由W额=FfL可得摩擦力Ff=𝑊额𝐿=5×103J5=1×103N。考法对应练2(2018·贵州德阳中考)如图所示,沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是F=100N,斜面长2m、高1m,则其机械效率是60%,物体所受摩擦力是40N。(g取10N/kg)解析:有用功W有=Gh=mgh=12kg×10N/kg×1m=120J;拉力做的总功W总=Fs=100N×2m=200J;斜面的机械效率η=𝑊有𝑊总=120J200J×100%=60%;额外功W额=W总-W有=200J-120J=80J,由W额=Ffs可得,物体所受的摩擦力Ff=𝑊额𝑠=80J2m=40N。实验点测量滑轮组的机械效率考查方向:实验原理;弹簧测力计的读数;实验数据的处理;控制变量法的应用;影响滑轮组机械效率的因素。例题(2019·湖南邵阳中考)某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率,实验过程如下:①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。②按图安装滑轮组,分别记下沙袋和绳端的位置。③匀速拉动弹簧测力计,使沙袋升高,读出拉力F的值,用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s,将这三个量填入表格。④算出有用功W有,总功W总,机械效率η。⑤改变沙袋中沙子的重力,重复上面的实验。实验点次数沙和袋所受的总重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率η10.60.20.120.30.1866.7%20.90.20.180.40.60.2431.20.20.240.50.60.3080%实验点请根据实验过程和实验记录,思考并回答:(1)在第一次实验中,粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s,你认为s应该为0.6m。(2)根据表中数据,可计算得出第二次实验的机械效率为75%。(3)根据表中数据,分析得出所用动滑轮的重为0.3N。(绳重和摩擦忽略不计)(4)分析三次实验中的数据,可以发现用同一个滑轮组提升重物,物重越大,滑轮组的机械效率越大(选填“越大”“越小”或“不变”)。实验点解析:(1)绳子的有效段数为3,根据s=nh,在第一次实验中,绳端移动的距离s=3×0.2m=0.6m;(2)根据表中数据,可计算得出第二次实验的机械效率为η2=𝑊有𝑊总=0.18J0.24J×100%=75%;(3)不计绳重和摩擦,绳子自由端的拉力F=𝐺+𝐺动3,结合第一次实验的数据可得,所用动滑轮的重G动=3F-G=3×0.3N-0.6N=0.3N;(4)纵向分析三次实验中的数据,可以发现用同一个滑轮组提升重物,物重越大,滑轮组的机械效率越大。实验点拓展练(5)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。(6)小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系,于是他认为钩码数量一定时,无论将钩码提升多高,都不影响该滑轮组的机械效率。小芳则认为钩码提升的高度不同,有用功就不同,机械效率就变化了,你认为小明的看法是正确的。解析:(5)实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计,以保证拉力大小恒定。(6)根据η=𝑊有𝑊总=𝐺ℎ𝐹𝑠=𝐺3𝐹知机械效率与高度无关,故小明的看法正确。