第12章-第3课时-机械效率(2)

第1轮基础复习第十二章简单机械第3课时机械效率(2)复习准备常见简单机械的机械效率滑轮(组)杠杆竖直匀速提升物体水平匀速拉动物体斜面公式η＝W有W总＝GhFsη＝W有W总＝GhFs＝GnF(s＝nh)η＝W有W总＝W有W有＋W额＝GhGh＋G动h＝GG＋G动(不计绳重和摩擦)η＝W有W总＝fs有Fs＝fnF(s＝ns物)η＝W有W总＝GhFl或η＝W有W总＝W有W有＋W额＝GhGh＋Fl通用公式η＝W有W总1．日常生活中，常见到搬运工人利用斜面把货物搬上车，这样做可以()A．既省力又省功B．只省功不省力C．既不省力也不省功D．只省力不省功D2．(2019·百色)如图所示，用相同滑轮组成的甲、乙两个滑轮组分别将同一个物体在相同时间内匀速提高相同高度，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是()A．F甲＝F乙B．甲、乙绳子自由端移动的速度相同C．甲、乙两个拉力的功率相同D．乙滑轮组的额外功多C3．(2018·自贡)如图所示，用滑轮组提升重物时，重400N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，则提升重物的过程中()A．做的总功是400JB．拉力F的功率是25WC．绳子自由端被拉下1mD．滑轮组的机械效率是80%D4．(2019·常州)如图所示，斜面高2m、长4m，小明用平行于斜面的拉力F，将重400N的物体从斜面底端拉到顶端，已知拉力F＝250N，对此过程，下列结果中正确的是()A．有用功为1000JB．总功为1600JC．额外功为200JD．机械效率为60%C5．如图所示使用滑轮组提升重物时，能够提高机械效率的方法是()A．改变绕绳的方式B．增加物体的提升高度C．减少物体的提升高度D．增加提升物的物重D考点1机械效率的计算如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m，高0.3m。把重物直接提升h所做的功作为有用功。求：例题精讲(1)有用功；(2)总功；(3)斜面的机械效率；(4)物体在斜面匀速运动中受到的摩擦力大小。【解题技巧】即使斜面绝对光滑(摩擦力为0)，将物体拉上斜面也需要一定的拉力。所以，不管是否匀速直线拉动物体，拉力绝对不等于摩擦力！求斜面摩擦力的方法通常是先求出额外功，再根据W额＝fs求出摩擦力。解：(1)拉力F所做的有用功W有＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J(2)拉力F对物体做的总功W总＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J(3)斜面的机械效率η＝W有W有＝1.35J2.16J×100%＝62.5%(4)额外功W额＝W总－W有＝2.16J－1.35J＝0.81J由W额＝fs得：f＝W额s＝0.81J1.2m＝0.675N答：(1)有用功为1.35J；(2)总功为2.16J；(3)斜面的机械效率为62.5%；(4)摩擦力为0.675N。实验突破实验一：探究斜面的机械效率跟什么因素有关某物理兴趣小组利用如图所示的装置来探究斜面的机械效率跟什么因素有关，实验的主要步骤如下：①将木板倾斜放置且固定，用刻度尺量出斜面的长s，斜面的高h，用弹簧测力计测出重物重G。②将重物放在斜面上，用弹簧测力计拉着重物从斜面底端匀速拉到最高点，此过程中弹簧测力计的示数保持为F且不变。回答以下问题：(1)此斜面机械效率的表达式为η＝______；(用上述①②中的物理量符号表示)(2)本实验中，若保持斜面的高度和倾斜程度一定，则影响该斜面机械效率的因素中，你认为有：__________________；(写出一条即可)GhFs斜面的粗糙程度(3)若使用同一斜面，将所拉重物的质量增大，则斜面的机械效率会________；(填“变高”“变低”或“不变”)(4)若将同一重物提升到相同高度，斜面变陡，有用功________额外功________斜面机械效率会________。(填“变高”“变低”或“不变”)不变不变变小变高考点1机械效率的计算1．如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验，将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端，下列说法正确的是()考点精炼CA．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＝W乙额B．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额＜W乙额C．若甲、乙斜面光滑，则拉力F甲＜F乙D．若甲、乙斜面光滑，则拉力所做的总功W甲总＜W乙总2．如图所示，用力F沿斜面把重为G的物体从粗糙斜面的底端匀速拉到顶端。设此过程中物体受到的摩擦力为f，则关于此斜面的机械效率，下列关系式不正确的是()A．η＝GhFLB．η＝GhGh＋fLC．η＝F－fFD．η＝Gh－fLFLD3．小明在探究利用杠杆做功的实践活动中，杠杆一端固定，中点处挂有一重力G为20N的重物，现用手竖直提起杠杆的另一端，使物体缓慢匀速提升(摩擦忽略不计)。(1)若不计杠杆自重，求拉力F的大小？(2)若杠杆是一根自重为5N、材料均匀的硬棒，将重物提升的高度h为0.10m，小明使用杠杆所做的有用功W有用为多大？机械效率η是多大？解：(1)由杠杆原理可知FL1＝GL2，即F＝12G＝12×20N＝10N(2)W有用＝Gh＝20N×0.1m＝2JW额＝G杆h＝5N×0.1m＝0.5JW总＝W有用＋W额＝2J＋0.5J＝2.5Jη＝W有用W有×100%＝2J2.5J×100%＝80%答：(1)拉力F是10N；(2)有用功为2J；机械效率为80%。4．利用如图所示的滑轮组，用F＝1000N的力拉绳子自由端，货物A以0.1m/s的速度匀速直线运动10s，整个过程中，滑轮组的机械效率为75%。求：(1)货物A在10s内移动的距离；(2)这个过程中拉力F的功率；(3)水平地面对货物A的摩擦力大小。解：(1)由v＝st，得：货物A运动距离：s＝vt＝0.1m/s×10s＝1m(2)由图知，n＝2，绳子自由端移动的速度v绳＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s绳子拉力的功率P＝Wt＝Fst＝Fv绳＝1000N×0.2m/s＝200W(3)由η＝W有用W有＝fsFns，代入计算摩擦力f＝ηnF＝75%×2×1000N＝1500N答：(1)货物A移动的距离为1m；(2)拉力F的功率为200W；(3)摩擦力大小为1500N。考点2测量斜面的机械效率5．(2019·淄博)在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。(1)为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。实验次数滑轮材质钩码重G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率η1铝10.10.10.60.30.1856%2铝20.10.21.00.30.367%3铝20.20.41.00.60.667%4塑料20.20.40.80.60.4883%5塑料20.20.42.10.20.4295%①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码____________，机械效率越高。②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与______________有关。③比较________两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。④第5次实验是利用了图______的装置完成的，判断依据是_______________________________________________。重力越大动滑轮重力2和3乙第5次实验中提升钩码的高度与绳端移动距离相等⑤利用图甲的装置，把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为________。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。80%(2)小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用__________________的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。使接触面更光滑(3)实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都__________。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是______。A．焦耳定律B．牛顿第一定律C．阿基米德原理D．欧姆定律不省功B6．(2019·攀枝花)如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G＝9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v＝2m/s，经过t＝10s，货物A竖直升高h＝10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P＝120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：拓展提升(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功；(2)汽车对绳的拉力大小；(3)斜面的机械效率。解：(1)由P＝Wt可知：t时间内汽车对绳的拉力所做的功W＝Pt＝1.2×105W×10s＝1.2×106J(2)由v＝st，得：10s内货物移动的距离s＝vt＝2m/s×10s＝20m由图可知绳子股数n＝3，则拉力端移动的距离s′＝3s＝3×20m＝60m由W＝Fs可知：拉力大小F＝Ws′＝1.2×106J60m＝2×104N(3)滑轮组对重物的拉力F′＝3F＝3×2×104N＝6×104N则有用功W有用＝Gh＝9×104N×10m＝9×105J总功W总＝F′s＝6×104N×20m＝1.2×106J斜面的机械效率η＝W有用W有×100%＝9×105J1.2×106J×100%＝75%答：(1)拉力所做的功为1.2×106J；(2)拉力大小为2×104N；(3)斜面机械效率为75%。7．(2019·深圳)如图所示，斜面长s＝8m，高h＝3m。用平行于斜面F＝50N的拉力，将重力为G＝100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t＝10s。求：(1)有用功W有；(2)拉力做功的功率P；(3)物体受到的摩擦力f；(4)该斜面的机械效率η。直击中考解：(1)有用功为W有＝Gh＝100N×3m＝300J(2)拉力所做的功W总＝Fs＝50N×8m＝400J拉力的功率P＝W总t＝400J10s＝40W(3)额外功为W额＝fs＝W总－W有＝400J－300J＝100J则f＝W额s＝100J8m＝12.5N(4)该斜面的机械效率为η＝W有用W有×100%＝300J400J×100%＝75%答：(1)有用功为300J；(2)拉力做功的功率为40W；(3)摩擦力为12.5N；(4)机械效率为75%。