北京市2020届中考物理大一轮 第13讲 机械效率素养突破课件

回归教材实验突破北京10年中考真题精讲练栏目导航知识点分项细目考试目标了解理解机械效率1.机械效率及提高机械效率的途径√2.运用机械效率公式解决有关问题√考试内容和要求机械效率机械效率功的分类有用功额外功总功定义计算公式特点影响机械效率的方法提高机械效率的方法一、功的分类有用功：无论是否使用机械，必须要做的功，用W有表示。额外功：使用简单机械时，并非我们需要又不得不做的功，用W额表示。总功：有用功与额外功之和，用W总表示，即：W总＝__________。二、机械效率1.定义：我们用________与________的比值来描述机械的这种特性，将其称为机械效率，用符号_______表示。2.计算公式：_________。W有＋W额返回思维导图有用功总功η回归教材考点清单3.特点：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是_________总功，所以机械效率总是小于1的。4.影响机械效率的因素：机械自重、运转部分的摩擦。5.提高机械效率的方法：减轻机械自重、减小摩擦等。小于返回思维导图实验测量滑轮组的机械效率(2015.40)实验实验突破【进行实验】例1小明同学“测量滑轮组机械效率”的实验步骤如下：(1)用弹簧测力计测量钩码的重力G填入表格；(2)按如图所示组装滑轮组，分别记下物体和弹簧测力计的位置；例1题图实验视频见超值配赠(3)竖直向上________拉动弹簧测力计，使钩码升高。利用弹簧测力计测量出拉力F的大小，用________测量出钩码提升的高度h和绳端移动的距离s，依据W有＝________算出有用功W有，依据W总＝________算出总功W总，依据η＝________算出机械效率η，并记入表格；(4)小明同学进行了三次实验，下表是小明同学记录的实验数据，其中第三次测量时，弹簧测力计的示数如图所示，此时拉力的测量值为______N。计算得出此次滑轮组的机械效率为________；(结果保留至0.1%)匀速刻度尺GhFs2.387.0%实验次数)钩码的重力G/N)钩码提升高度h/m)拉力F/N)绳端移动的距离s/m)机械效率η)120.10.90.374.1%240.11.60.383.3%360.10.3(5)分析表格数据可知，在保持滑轮及滑轮组的绕线方式不变的情况下，利用此实验可以探究滑轮组的机械效率与______________的关系，小明在实验中用到了________法，若要利用图中实验装置探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力大小的关系，要保持_______________和_____________不变，改变_____________；物重(钩码重)控制变量滑轮组绕线方式物重(钩码重)动滑轮重力物重越大，机械效率越大物体上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s(6)分析表格中数据，你可得到的结论是：当使用同一滑轮组提升重物时______________________________；影响滑轮组机械效率的因素还可能有____________________________；(7)同组的小红观察并分析了小明的实验后，认为小明的实验中，可少用一种器材，少测两个数据也能测出滑轮组的机械效率，通过和小明讨论并找老师交流后，小红的方案是可行的，请你分析一下，可少测的两个数据是________________________________________________；动滑轮重(动滑轮与绳间的摩擦)(8)请你在图中用笔画线代替细绳，改变滑轮组的绕线方式，帮助小明改装滑轮组，使绳子自由端施加竖直向下的拉力。例1题答图(8)如答图所示【实验设计】例2给你提供这样一些器材：质量相同的滑轮A(2个)，质量不相同的滑轮B、C(分别1个)，若干质量不同的物体，足够长的线，铁架台，弹簧测力计请你任选其中器材完成探究“滑轮组中动滑轮的轻重是否影响滑轮组机械效率”的实验。要求：(1)画出实验时所用滑轮组的示意图；(2)设计实验记录表格；(3)简要写出实验步骤(有关物理量用相应字母表示)。滑轮组动滑轮的重力G动/N重物的重力G/N重物升高的高度h/m弹簧测力计的示数F/N弹簧测力计移动的距离s/m机械效率η甲乙例2题答图(2)实验数据记录表：(1)如答图所示(3)实验步骤：弹簧测力计调零，测量动滑轮G动、重物的重力G，用如答图所示的甲、乙两滑轮组提升相同的重物G，把弹簧测力计挂在绳子自由端匀速向上提升重物，使重物上升的高度为h，分别记下弹簧测力计的示数F1、F2和弹簧测力计移动的距离s1、s2，记入表中，计算两种情况下滑轮组的机械效率，比较实验结果得出结论。命题点1滑轮组机械效率相关实验(2015.40)1.(2019怀柔区一模改编)在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用如图所示的同一滑轮组提升不同个数钩码，做了3次实验，实验数据如下表所示。北京10年中考真题精讲练第1题图基础小练(1)实验中要竖直向上________拉动弹簧测力计，使钩码升高；(2)第3次实验中弹簧测力计的示数如图所示，计算可得第3次实验中滑轮组的机械效率为______；(结果保留至0.1%)匀速83.3%实验次数钩码的重力G/N钩码提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η120.11.00.366.7%240.11.70.378.4%360.10.3(3)通过以上3次实验，你可得到的结论是：当使用同一滑轮组提升重物时，________________________________；(4)试分析3次实验中机械效率不一样的原因。_______________________________________________________________重物越重，机械效率越高3次实验的额外功相同，有用功不同，故机械效率不同2.(2015北京40题4分)实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，另外还有钩码一盒，质量不等的滑轮2个，滑轮的轮与轴之间的摩擦很小，可忽略不计。请选用上述实验器材证明：动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力有关。(1)写出实验步骤；(2)画出实验数据记录表格。(1)实验步骤：①弹簧测力计调零，测出动滑轮重力G动1、G动2，并用带横杆的铁架台、细绳和滑轮组成动滑轮，将刻度尺与铁架台面垂直放置便于测量高度；②把弹簧测力计系在绳自由端用动滑轮将两个钩码竖直向上匀速缓慢提高一定的高度，读出测力计的示数F，并把数据记录在表格中；③用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，并把数据记录在表格中；④用弹簧测力计测出步骤②中两个钩码的重力，并把数据记录在表格中；⑤利用公式η＝＝计算出机械效率η，并把数据记录在表格中。⑥换用另一个滑轮重复上述实验步骤①、②、③、④、⑤。有总WWGhFs滑轮动滑轮重G动/N钩码重G/N钩码上升高度h/cm拉力F/N绳端移动距离s/cm机械效率η滑轮1滑轮2(2)实验数据记录表：3.(2019石景山区一模)如图所示，利用滑轮组匀速提升重2N的物体，经过2s物体被竖直提升0.4m，绳自由端拉力F＝1.3N。下列说法正确的是()A.物体上升的速度为2m/sB.拉力F做的功是0.8JC.拉力F的功率为0.52WD.滑轮组的机械效率是83.3%C命题点2滑轮及滑轮组的相关计算(必考)第3题图基础小练4.(2019北京20题2分)(多选)某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力F为1.3N。g取10N/kg。在0～2s的过程中，下列说法中正确的是()A.绳子自由端移动的速度为5.0cm/sB.拉力F的功率为0.26WC.有用功为0.45JD.滑轮组的机械效率为90%第4题图BC5.(2018北京34题3分)如图所示是用动滑轮提升货物A的示意图。在竖直向上的拉力F的作用下，使重450N的货物A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m。在这个过程中，拉力F做的功为5000J。求：(1)有用功W有；(2)拉力F的功率P；(3)动滑轮的机械效率η第5题图解：(1)提升过程中有用功为：W有＝Gh＝450N×10m＝4500J(2)由题知拉力F做功为5000J，即W总＝5000J，拉力F的功率为：P＝＝＝100W(3)动滑轮的机械效率为：η＝＝＝90%总Wt5000J50s有总WW4500J5000J6.(2019朝阳区二模)质量为60kg的建筑工人用如图甲所示的滑轮组匀速提升货物，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示。工人在10s内将货物匀速提高了3m，双脚与地面的接触面积为0.04m2。工人对钢绳拉力的方向始终竖直向下，不计摩擦与绳重。g取10N/kg。则(1)画出工人所受到的各个力的示意图；(2)求动滑轮的重力；(3)若工人对钢绳的拉力为400N，求此时工人的功率和他对地面的压强。第6题图拓展训练解：(1)如答图所示(2)由题图乙图像可知，提升的物重为300N时，滑轮组的机械效率为75%，不计摩擦与绳重，额外功为克服动滑轮重力所做的功，工人所做的有用功为W有＝Gh＝300N×3m＝900J工人所做的总功为W总＝＝＝1200J额外功W额＝W总－W有＝1200J－900J＝300J动滑轮的重力G动＝＝＝100NGF支F拉η有W900J75%额Wh300J3m(3)动滑轮上有两端绳子承担物重，n＝2，重物移动的速度v物＝＝＝0.3m/s则绳自由端移动的速度v绳＝2v物＝0.6m/s则工人做功的功率为P＝Fv绳＝400N×0.6m/s＝240W工人的重力为G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N工人对地面的压力为F压＝G－F＝600N－400N＝200N他对地面的压强为p＝＝＝5000Paht3m10s200N0.04m2压FS