中考总复习(三)机械效率专题

机械效率中考物理总复习“机械效率”一节，既是力学部分的重点，也是难点。在“机械效率”的学习中，关键是要能够准确地判定有用功、额外功和总功。如何判定呢？我们的目的从井中打水但又不得不借助水桶在提水的这一过程中人总共所做的功我们的目的，对我们真正有用的功不是我们的目的，对我们无用，但又不得不做的额外增加的功对水和桶做得功FS对水做得功Gh对桶和克服摩擦力做的功总功有用功额外功有用功：在完成任务时，为达到我们的目的，我们真正需要的，对我们有用的那部分功总功：在完成任务时，人总共所做的功额外功：在完成任务时，对我们无用，但又不得不做的那部分额外附加功人提沙子做功1.对砂子做功2.对桶做功3.克服自重做功人拉滑轮做功1.对砂子做功2.对桶做功3.对动滑轮做功人拉滑轮做功1.对砂子做功2.对口袋做功3.对动滑轮做功真正需要的，对我们有用的那部分功，有用功，Gh在使用机械过程中，不得不做的那部分额外附加功，额外功人总共所做的功，总功，F拉S绳子在这三幅图片中，那幅做功的机械效率高？W总=W有用×100％=G沙子h上升F拉S绳子×100％=G沙子h上升F拉nh×100％=W有用W总×100％=W有用×100％W有用+W额外=G物h×100％G物h+G动h因为W总=W有用+W额外123123对沙子做功对桶做功克服重力做功对沙子做功对桶做功对滑轮做功对沙子做功对桶做功对滑轮做功600J2520J600J180J600J90J请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。3120J780J690J123123对沙子做功对桶做功克服重力做功对沙子做功对桶做功对滑轮做功对沙子做功对桶做功对滑轮做功600J2520J600J180J600J90J3120J780J690J19%76%86%在使用滑轮组提升物体的过程中，那些因素会产生额外功1动滑轮的重力2滑轮组与绳子之间的摩擦力如何提高机械效率外因内因减小额外功增加有用功减小动滑轮的重力减小滑轮组与绳子之间的摩擦力增加物体本身的重力排除外界阻力提高自身能力离心式水泵60%－80%汽油机22%－27%蒸汽机6%－15%．电动机80%－90%．有用功总小于总功，所以机械效率总小于1如何提高机械效率？有用功W有额外功W额总功W总定义利用机械工作时，对人们有用的功叫做有用功。利用机械工作时，对人们无用但又不得不做的功叫做额外功。有用功加额外功是总共的功叫做总功，即：Ｗ总＝Ｗ有＋Ｗ额实质机械克服物体阻力做的功。克服机械自身重力和摩擦做的功。动力对机械做的功。一、有关概念，透彻理解１、有用功、额外功和总功★用水桶从井中提水时，所做的有用功是，额外功是，总功是；如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来的桶里带了一些水，有用功是，额外功是，总功是。克服水的重力做功克服桶的重力做功拉力所做的功克服桶的重力做功克服水的重力做功拉力所做的功２、机械效率有用功跟总功的比值叫做机械效率，即（1）由上式可知，要提高机械效率，必须减小额外功在总功中的比例，即：①改进机械结构（减轻自重）；②按规程保养，定时润滑（减小摩擦）。（2）在理解机械效率的概念时要注意：①机械效率没有单位（因为机械效率是有用功跟总功的比值）。②机械效率的大小总小于１（额外功的存在）。③机械效率的大小取决于Ｗ有与Ｗ总的比值，即有用功在总功中所占的比例，不能理解为：有用功多，机械效率高；总功大，机械效率低。④省力的机械不是机械效率高，而是更低。⑤功率大小与机械效率高低无直接关系！功率大机械效率不一定高，功率小机械效率不一定低。在理解有用功、额外功、总功和机械效率的基础上，对各种情况的机械，还要能够准确地判定有用功、额外功和总功。二、具体情况，准确判定关于机械效率的三类计算•1杠杆•2滑轮•①竖直拉物体②水平拉物体•3斜面1杠杆=W有用×100％W总=G物h上升F拉S绳子×100％相似三角形S/h=L动/L阻=G物L阻F拉L动×100％2滑轮①竖直拉动物体=W有用W总×100％=G物h上升F拉S绳子×100％=G物h上升F拉nh上升×100％=W有用W总×100％=W有用×100％W有用+W额外=G物h×100％G物h+G动h②水平拉动物体=W有用W总×100％=f摩擦h移动F拉S绳子×100％=F拉nh移动f摩擦h移动×100％=W有用W总×100％=F钩子h移动F拉S绳子=(G物–F浮)h移动F拉S绳子×100％×100％3斜面①理想，不计摩擦力：W总=FLW有用=Gh=2、实际，考虑摩擦力：W总=FLW有用=GhW额外=fL=W有用W总×100％=G物h上升F拉L×100％=G物h上升Gh+fL×100％利用如图所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计。求:（1）W总=？（2）W有用=？(3)W额外=?(4)η=?(5)G动=?GF.三、典型题例，示范启迪小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m，杠杆的另一端将320N的重物提高了0.5m，(1)他做的有用功是多少？(2)总功是多少？(3)杠杆的机械效率是多少？用一个动滑轮提升重为96牛的货物，所用拉力为60牛，此动滑轮的机械效率是多少？若用此动滑轮提升重200牛的重物，拉绳子的速度为多少时，拉力做功的功率刚好22.4瓦。（不计绳重和摩擦）由于不计绳重和摩擦，故动滑轮重G动可由：求得：G动＝2F－Ｇ物＝２×60牛－96牛＝24牛12FGG动物解析：此动滑轮的机械效率为''11()(2002422FGG动物牛牛)=112牛''WFhPFtt总拉提升200牛重物的拉力于是，由得：说明：凡涉及物重发生变化的动滑轮（或滑轮组）的问题时，其机械效率是变化的：随物重的增大而增大。本题提升200牛重物时因此，解决这类问题时，首先要求出动滑轮的重G动：一般用动滑轮（或滑轮组）省力的特点比较简便。用滑轮组匀速提升重为2000牛的物体，作用在绳子自由端的拉力做功的功率为1250瓦，滑轮组的机械效率为80%，求重物上升的速度是多少？二要明白“重物上升”与“绳子自由端拉动”具有同时性。于是，重物上升的速度解析：解答本题的关键是：一要弄清有用功和总功。将物体提升一定高度做的功——有用功：Ｗ有＝Ｇ物h；作用在绳子自由端的拉力做的功——总功：Ｗ总＝Ｐ拉t（因已知功率），则机械效率可表示为：说明：对涉及滑轮组的速度的问题，关键是抓住“重物上升或移动”与“绳子自由端拉动”的同时性，再将对应物理量用对应的符号代入公式进行推演和代数变换，问题即可解决。探究斜面的机械效率1、提出猜想：斜面的机械效率可能和有关。2、参考器材：长木板、小木块、弹簧测力计、刻度尺斜面倾斜程度、斜面的粗糙程度⑴实验装置：FSh⑵实验过程：①测量小木块的重力，记录数据；③改变斜面的倾斜程度，重复步骤②。②把小木块用弹簧秤沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离S、木块上升的高度h。⑶注意事项：①要匀速拉动物体。②拉力要与斜面平行。③及时记录数据。④木板的摩擦要大一些⑤选用木块要重一些4、记录表格：斜面倾斜程度木块重量G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率较缓较陡很陡4、记录表格：斜面倾斜程度木块重量G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率较缓50.11.60.50.50.862.5％较陡50.152.20.50.751.168％很陡50.22.70.511.3581％结论：斜面越陡，越不省力，机械效率越高。小结：1、有用功、额外功、总功2、机械效率3、斜面的机械效率与倾斜程度有关总有WW