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简单机械及机械效率计算一、知识储备：1．杠杆的平衡条件是指杠杆处于________或________状态，杠杆的平衡条件是：_________________________________.2．力臂是指从_______________的距离；当____到_______的距离作力臂时，此时力臂最大。3．杠杆可分为：①_____________特点________________②___________特点____________③__________特点____________4.对于简单机械来说，提升重物时，克服___________所做的功为有用功,实际拉力做的功为________.那么机械效率的计算公式可写作η=_____________.5、在力学中，功包含两个必要的因素分别是和，计算功的公式W=。克服重力做功的公式为W=，克服阻力做功的公式为W=。6、计算机械效率的公式是。二、典例解析：（一）杠杆的再平衡问题例1、如图1所示，杠杆平衡，下列做法仍能使杠杆平衡的是（）A．两边钩码各向外移动一格B．左边增加一个钩码，右边向外移动一格C．左右两边的钩码各减少一个D．左右两边的钩码各增加为原来的两倍。例2、杠杆两端各挂一个重力不相等的实心铁块GA、GB，并且GA＞GB，杠杆恰好平衡，如果把GA、GB都浸没在水中，不移动支点的位置，杠杆能否继续保持平衡？跟踪练习：1．用一根细棉线把一段直铁丝吊起来，让铁丝能在水平位置平衡，再将棉线右边的铁丝对折一下，铁丝还能在水平位置平衡吗？2．杠杆左右两端分别挂有20N及30N的重物，杠杆在水平位置平衡．若使两端都减少5N，则()A．左端下沉B．右端下沉C．仍保持平衡D．以上说法都不对3．一杠杆左右两端挂有质量不等的铜块和铁块，杠杆处于平衡，现将两铜块和铁块同时浸入水中，则杠杆将()A．顺时针转动B．逆时针转动C．保持平衡D．无法判断。（二）最大力臂问题例3、如图2所示，要想将重500N，半径为0.5m的车轮滚上高为20cm的台阶，其所用的最小力应是_______________N．跟踪练习：请在图3中画出用羊角锤起钉时所用的最小力F。（要求保留作图痕迹）(三)力的大小变化问题：例4、如图4所示的杠杆正处于平衡状态，现将弹簧秤改为沿斜上方用力拉，要使这个杠杆仍保持平衡，弹簧秤的示数将（）A．增大B．不变C．减小D．无法判定跟踪练习：如图5所示：用一始终垂直于杠杆的力把杠杆的一端抬起，则作用在杠杆末端的力F大小的变化情况是（）A．变大B．变小C．不变D．先变大，后变小O图1（四）、杠杆平衡条件应用综合题：例5、如图6所示，金属块M静置于水平地面上时，对地面的压强为5.4×105帕，轻质杠杆AB的支点为O，OA：OB=5：3，在杠杆的B端用轻绳与金属连接(如图6所示)。若在杠杆的A端悬挂质量为m=4千克的物体时，杠杆在水平位置平衡。此时金属块对地面的压强为1.8×105帕。若要使金属块离开地面，那么，杠杆A端所挂物体的质量至少应为多少？跟踪练习：图7为冷水自控装置，小水箱与锅炉相连，当杠杆呈水平状态时，浮球一半体积浸入水中，塞子B刚好顶住自来水进口。测得浮球体积500厘米3，OC=25厘米，OD=1厘米，水管横截面积为1厘米2，由此算出自来水压强多大？(不计杠杆、连杆、塞子、浮球质量)（五）、简单的有关滑轮组的机械效率的计算例6：用如图8所示滑轮组将重6×102N的物体匀速提高2m，拉力所做的功为2×103J，所用的时间为20s。求：（1）有用功；（2）拉力的功率；（3）该滑轮组的机械效率。跟踪练习：1、如图9是伍实同学在测量滑轮组的机械效率实验的图形，钩码的质量为200g，每个滑轮的质量都为50g，不计绳子与滑轮、滑轮轴之间的摩擦，使用滑轮组使钩码匀速直线上升10㎝，则人的拉力大小为N，有用功为J，额外功为J，机械效率为．2、用如图10所示的滑轮组吊起重物，不计绳重和摩擦。（1）当物重为150N时，绳端所用的拉力是60N，此时滑轮组的机械效率是多少？（2）若所吊重物为300N，10s内重物被匀速提高2m时，绳端拉力做功的功率是多少？（六）、有关斜面的机械效率的计算例7：如图11所示。斜面长1m，高0.2m．；将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的力2.5N，那么：(1)斜面的机械效率是多少?(2)重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功?(3)为了提高该斜面的机械效率，同学们提出了一些建议：A、以较快的速度将重物匀速拉到斜面顶端B、以较慢的速度将重物匀速拉到斜面顶端C、改用光滑的、板长和高度均不变的斜面其中建议____________(填番号)可以达到目的；理由是：______________________跟踪练习：1、如图12所示装置将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉至顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F=50N，则该装置的机械效率为_________2、如图13所示，将体积为2.0×10-3m3的木块，沿斜面匀速上拉时弹簧测力计的示数为4N，松木沿斜面移动1m，上升的高度为30cm。求：（1）松木块的重力。（2）斜面的机械效率。（g=10N/kg，ρ木=0.5×103kg/m3）图6图7（七）、关于机械效率的综合计算例8.一质量为6kg的石块，沉在装水的容器底部，某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m，但石块没有露出水面，如图14所示，已知绳的自由端拉力为25N，求石块在上升过程中：（1）石块受到的浮力为多少？（2）绳的自由端拉力做功为多少？（3）动滑轮的机械效率为多少？（ρ石=3×103kg/m3，g=10N/kg）达标测试1．用如图15所示的杠杆提升重物，设作用在A端的力F始终竖直向下，在将重物慢慢提升到一定高度的过程中，F的大小将（）A．保持不变B．逐渐变小C．逐渐变大D．先变大，后变小2．利用如图16所示的装置估测物G的重，当杠杆平衡时，已知力F大小为5牛，则物G的重()A．大于5牛B．小于5牛C．等于5牛D．无法确定3．用不等臂天平称质量为4g的物体，先放在右盘中称，再放左盘中称，记下两次的结果，则其记录值可能为（）A．2g6gB．4g1gC．10g6gD．3.2g5g4．如图17所示，杠杆可绕O点转动，已知OA＝BC＝20厘米，AB＝30厘米，B点悬挂一重物G，在C点施10N的力，使轻杆在图示位置平衡。问：在B处最多能吊起多重的物体？5．小东想估测出某种油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图18所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤，请你按照小东的实验思路，将实验步骤补充完整。（1）用刻度尺测出OE的长度Lo（2）把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡（3）（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油的表达式为：。6、如图19所示，物重G为600N，用滑轮组将重物匀速提升5m，所用的拉力F为250N，滑轮组的机械效率为_____________；若不计摩擦，被提升的物重增加时，滑轮组的机械效率将___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。7、一人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上。如图20，汽车车厢高度h=1.5m，斜面长度s=3m，现用力F沿斜面把重箩筐G=1800N的重物匀速拉到车上。若不计摩擦，拉力F为______N；若实际拉力F’=1200N，则该斜面的机械效率是_______％。8、如图21所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内拉力做的功是_______，滑轮的机械效率是______(不计滑轮重力)图209、下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（）A．功率大的机械，做功一定多B．做功快的机械，功率一定大C．效率高的机械，功率一定大D．做功多的机械，效率一定高10、关于机械效率，下列说法正确的是（）A.有用功越大，机械的机械效率就越高B.额外功越大，机械的机械效率就越低C.总功越大，机械的机械效率就越低D.有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高11、甲乙两机械，甲的机械效率是70％、乙的机械效率是50％，下列说法中正确的是：（）A、使用甲机械做功省力B、甲机械做功快C、相同时间内，甲机械完成的功多D、乙机械的额外功在总功中占的比例大。12、小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图22所示的实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。（1）小红____________向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N,同时小雪用用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算的数据如下表：钩码重（N）弹簧测力计提升的高度（m）有用功（J）总功（J）机械效率20.40.20.2100%（2）小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮助找出原因________________________(3)该滑轮组的机械效率实际为_____(4)若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将_______（选填变大、变小、不变）13、如图23所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下，物体正以0.1m/s的速度匀速上升.求：（1）拉力F；（2）拉力做功的功率；（3）动滑轮的机械效率.14、如图24所示，建筑工地上的吊车是靠电动机来提升货物，货物重103N，电动机的额定电流为4A，电阻为20Ω；电动机正常工作时，作用在绳子上的拉力为500N，l分钟内将货物匀速提升了6m。求：（1）滑轮组的机械效率是多少？（2）电动机的额定功率是多少？15、某人在河岸上，借助岸边的大树，利用滑轮组通过拉绳使停泊在水中的船匀速靠岸．已知滑轮组是由一个定滑轮和两个动滑轮组成的(滑轮和拉绳自重不计)，船的总质量为7．92×103kg，船匀速移动时受到水的阻力是船重的0．01倍，船受到滑轮组的拉力与人拉绳子的力始终水平，若人的拉力是220N，船靠岸的速度是0．3m／S，(g=10N／kg)求：(1)滑轮组的机械效率．(2)人拉绳的功率．简单机械及机械效率计算答案一、知识储备：1、静止匀速转动F1·l1＝F2·l22、支点到力的作用线支点力的作用点3、①省力杠杆l1l2②费力杠杆l1l2③等臂杠杆l1=l24、重力总功Gh/Fs5、力物体在这个力的方向上移动的距离FsGhfs6、%100总有WW二、典例解析：（一）例1、D例2、能跟踪练习：1、不能2、B3、Ｂ（二）例３、200Ｎ跟踪练习：图略（三）例4、A跟踪练习：B（四）例5、6Kg跟踪练习：6.25×105Pa(五)例6、（1）1200J（2）100w（3）60%跟踪练习：1、0.5N，0.2J，0.1J，66.7％2、（1）83.3％（2）66（六）例7、（1）80%（2）0.5J（3）CW有用一定时，W额外越少，机械效率就越高跟踪练习：1、40％2、（1）10（2）75％（七）例8、（1）20N，（2）50J（3）80％达标测试：1、A2、B3、D4、25N5、（3）用刻度尺测出OD的长度L2（4）ρ油=ρ（1-L2/l1）6．80％，变大7、900N，75％8、5J，80％9、B10、D11、D12、（1）匀速竖直（2）弹簧测力计提升的高度应是0.5m（3）80％（4）变大13．（1）100N（2）20W（3）90％14．（1）66.7％，（2）470W（电动机消耗的电能是所做的机械能和产生的热能的和）15．(1)72％，(2)264W（据推导公式P=Fv计算）