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第五节机械效率知识点一什么是机械效率名称定义公式有用功从总功中减去额外功,就是对我们有用的功W有=W总-W额额外功对我们是无用的,但又不得不做的功W额=W总-W有总功拉力(或动力)所做的功W总=Fs机械效率有用功和总功的比值η= ×100%WW有总第五节机械效率人们使用机械做功时,做额外功是无法避免的,所以W总W有,机械效率总小于1。温馨提示区分有用功与额外功的关键是看做功需要达到什么目的。在同一做功过程中,目的不同,功的性质就不一样。例如:用桶将水从水井中提出来,提水是我们需要的,而提桶是不需要的,但又不得不做的,故克服水重做的是有用功,而克服桶重做的是额外功;如果是一只桶掉入水井里,我们要将桶从井中提出来,则克服桶重做的是有用功,而克服桶中可能带出来的水重做的是额外功。第五节机械效率例1(2018吉林长春中考)在翻建长春东大桥的施工中,起重机将质量为4.5×103kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2m,而它的电动机所做的功是2×105J。(g取10N/kg)求:(1)起重机对钢材所做的有用功。(2)起重机的机械效率。解析(1)起重机对钢材所做的有用功W有=Gh=mgh=4.5×103kg×10N/kg×2m=9×104J(2)起重机的机械效率η= = =45%WW有总45910J210J答案(1)9×104J(2)45%第五节机械效率知识点二机械效率总是一定的吗1.影响滑轮组机械效率的因素:(1)动滑轮重;(2)绳重;(3)摩擦;(4)被提起的物重。2.提高机械效率的措施:(1)减轻机械自重;(2)保持机械良好的润滑以减小摩擦;(3)改进机械结构;(4)同样的机械,增大被提起的物重。第五节机械效率3.常见简单机械的机械效率简单机械有用功总功额外功机械效率杠杆W有=GhW总=FsW额=W总-W有η= 滑轮组W有=GhW总=FsW总=Gh+G动h(不计绳重、摩擦)W额=W总-W有W额=G动h(不计绳重、摩擦)η= η= (n为承担重物的绳的股数)η= (不计绳重、摩擦)斜面W有=GhW总=FlW总=Gh+fl(f为摩擦力)W额=W总-W有W额=flη= η= GhFsGhFsGnFGGG动GhFlGhGhfl第五节机械效率例2(2017黑龙江哈尔滨中考)用如图10-5-1所示的装置研究滑轮组机械效率,下列说法不正确的是 ()A.弹簧测力计通常要竖直向上匀速拉动B.测量机械效率的原理:η= ×100%C.机械效率与动滑轮重力的大小有关D.提高机械效率可以通过减小钩码的重力来实现WW有用总图10-5-1第五节机械效率解析在研究滑轮组机械效率时,为了使示数稳定,便于读数,通常竖直向上匀速拉动弹簧测力计,A项正确;η= ×100%,B项正确;提高机械效率可以通过减小动滑轮重力、增大钩码重力来实现,C项正确、D错误。WW有用总答案D第五节机械效率题型一影响机械效率的因素图10-5-2例1(2016云南中考)如图10-5-2所示,使用滑轮组提升重物时,能提高机械效率的是(忽略绳重和摩擦) ()A.改变绕绳方式B.减小动滑轮的质量C.减小提升重物的高度D.减小被提升物的质量第五节机械效率解析改变绕绳方式,对重物被提升没有影响,即对有用功没影响,所以改变绕绳方式不影响机械效率,故A错误。减小动滑轮的质量,在提升物体重力不变的情况下,即有用功不变的情况下,额外功减小了,所以机械效率就提高了,故B正确。减小提升重物的高度时,绳端被提升的距离也变短了,根据η= = = = 可知机械效率并不受影响,故C错误。减小被提升物的质量,就减小了重物的重力,忽略绳重和摩擦,在动滑轮不变的情况下,即额外功不变的情况下,有用功减小了,所以机械效率就降低了,故D错误。WW有总GhFsGhFnhGnF答案B点拨对于滑轮组来说,影响机械效率的因素有:动滑轮重、绳重、绳与滑轮间的摩擦和物重等。动滑轮和绳越重、绳与滑轮间的摩擦越大,则机械效率越小;物重越大,则机械效率越大。第五节机械效率题型二机械效率的相关计算例2(2018重庆中考B卷)部分农户在新建住房时,常利用如图10-5-3所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中,建筑工人用400N的拉力,将重600N的建材在10s内匀速提高3m。则下列判断正确的是 ()图10-5-3A.滑轮所做的有用功为1200JB.滑轮受到的重力为100NC.该滑轮的机械效率η=75%D.绳子自由端移动的速度大小为0.3m/s第五节机械效率解析滑轮所做的有用功:W有用=G物h=600N×3m=1800J,A错误;不计摩擦和绳重时,动滑轮的重:G动=nF-G物=2×400N-600N=200N,B错误;由图知,n=2,s=nh=2×3m=6m,W总=Fs=400N×6m=2400J,滑轮的机械效率:η= = ×100%=75%,C正确;由图知,绳端移动的距离s=nh=2×3m=6m,则绳子自由端移动的速度大小为v= = =0.6m/s,D错误。故选C。WW有用总1800J2400Jst6m10s答案C第五节机械效率点拨在提升物体做功的时候,有用功是直接提高物体所做的功,即W有用=Gh,拉力做的功既包括有用功也包括额外功,所以它做的是总功,即W总=Fs,拉力通过的距离由物体通过的距离与承担物重绳子的股数决定,此类题容易出错的地方是弄不清楚拉力通过的距离和物体通过的距离。第五节机械效率知识点一什么是机械效率1.(2018江苏苏州期中)甲同学用水桶从井里提水,乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来,水桶里带了一些水,关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是 ()A.甲提水桶做的功都是有用功B.乙提水桶做的功都是有用功C.甲提水桶对桶做的功是额外功D.乙提水桶对桶做的功是额外功第五节机械效率答案C甲同学的目的是提水,所以对水做的功是有用功,但是对桶又不得不做功,则对桶做的是额外功。乙同学的目的是提桶,所以对桶做的功是有用功,但是对水又不得不做功,则对水做的是额外功。故选C。第五节机械效率2.(2018安徽中考)如图10-5-1所示,当工人师傅用400N的拉力向下拉绳时,可使重680N的重物匀速上升。此过程中滑轮组的机械效率为。 图10-5-1答案85%解析由图可知,滑轮组承担物重的绳子段数n=2,由η= = = = ,得滑轮组的机械效率η= = =85%。WW有总GhFsGhFnhGnFGnF680N2400N第五节机械效率3.起重机在20s内把重物匀速提到楼顶,起重机所做的总功是4×104J,额外功是1.6×104J,则起重机的有用功为J,总功率是W,机械效率是。答案2.4×104200060%解析起重机的有用功:W有=W总-W额=4×104J-1.6×104J=2.4×104J;总功率:P= = =2000W;机械效率:η= ×100%= ×100%=60%。Wt总4410J20sWW有总442.410J410J第五节机械效率知识点二机械效率总是一定的吗4.(2018山东济宁嘉祥期末)某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想,小组将对猜想进行验证。(1)下列A、B是同学提出的两个猜想:猜想A:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关;猜想B:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关;(2)为了验证上述猜想是否正确,同学们将分别按图10-5-2甲、乙、丙和丁的滑轮组进行实验。第五节机械效率 图10-5-2(a)按图滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想A的,若实验测得两滑轮组的机械效率大小(选填“相等”或“不相等”),则可初步判断猜想A是错误的;第五节机械效率(b)按图滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想B的,若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,则可初步判断猜想B是(正确/错误)的;(4)接着小组进行了实验验证。第五节机械效率答案(2)(a)甲、丙(或乙、丁)相等(b)甲、乙(或丙、丁)正确解析(2)(a)要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关,需要保持滑轮数目、规格相同,还要提起相同的物重,所以选择的是图甲、丙或图乙、丁;若实验测得两个滑轮组的机械效率大小相等,说明机械效率与绕线方法无关,可初步判断猜想是错误的。(b)要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关,需要保持滑轮数目、规格相同,还要保持绕线方法相同,所以选择的是图甲、乙或丙、丁;若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,说明机械效率与物重有关,可初步判断猜想是正确的。第五节机械效率1.下列关于机械效率的说法中,正确的是 ()A.越省力的机械,其机械效率越高B.做的有用功越多,机械效率越高C.做的总功越少,机械效率越高D.额外功在总功中占的比例越小,机械效率越高答案D机械效率是有用功跟总功的比值,机械效率的大小与是否省力、做有用功多少、做总功多少没有必然关系,A、B、C错误,D正确。第五节机械效率2.利用如图所示的杠杆将重为3N的物体缓慢匀速提高10cm,手的拉力F为2N,手移动的距离s为30cm。则杠杆的机械效率为 ()A.22%B.33%C.50%D.67%答案C杠杆提升物体时,对物体做的功为有用功,即W有=Gh=3N×0.1m=0.3J,拉力做的功为总功,即W总=Fs=2N×0.3m=0.6J,因此杠杆的机械效率η= ×100%= ×100%=50%。WW有总0.3J0.6J第五节机械效率3.(2018辽宁辽阳期末)工人把油桶往车上搬时,会在车上搭一长木板,把油桶轻松地滚上车是利用了斜面可以的特点。若已知斜面长10m,高为1m,油桶重为1500N,将油桶拉到车上所用的拉力为250N,则斜面的机械效率是。答案省力60%解析工人直接把油桶搬到车上会很费劲,在车上搭一长木板,把油桶轻松地滚上车是利用了斜面可以省力的特点。有用功为W=Gh=1500N×1m=1500J;总功为W总=Fs=250N×10m=2500J;斜面的机械效率:η= ×100%= ×100%=60%。WW有总1500J2500J第五节机械效率4.(2018安徽合肥包河期末)如图所示,在“测量滑轮组机械效率”的实验中,小明按正确的方法和步骤进行实验操作。下表是他记录的一组实验数据(每个滑轮的重为0.4N,且不计绳重及滑轮与轴间的摩擦)。钩码总重G(N)钩码上升高度h(m)测力计拉力F(N)测力计移动距离s(m)20.050.40.15第五节机械效率(1)测量滑轮组机械效率的实验原理是(写表达式);(2)根据上表中的实验数据可得:滑轮组对钩码做的有用功为0.1J,人做的总功为0.06J,比较这两个计算结果,显然是不合理的。造成这一结果的原因是;(3)在本次实验过程中,该滑轮组的机械效率应为(结果保留到0.1%);(4)通常提高滑轮组机械效率的主要方法有:。第五节机械效率答案(1)η= ×100%= ×100%(2)弹簧测力计的分度值读错了,导致拉力大小记录错误(3)83.3%(4)增加物重,减小摩擦、减小动滑轮重力WW有用总GhFs解析(1)测滑轮组机械效率的实验原理是:η= ×100%= ×100%。(2)图中弹簧测力计的分度值为0.2N,故其示数为0.8N,而不是0.4N;(3)滑轮组的机械效率:η= ×100%= ×100%= ×100%≈83.3%;(4)由以上可知,机械效率与物重和动滑轮重力有关,故增加物重、减小摩擦、减小动滑轮重力都可以提高机械效率。WW有用总GhFsWW有用总GhFs2N0.05m0.8N0.15m第五节机械效率1.(2018广东广州中考)小明用图10-5-3中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A,测出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G。(1)以上条件能否求出此时滑轮的机械效率η?如果能,写出η的表达式;如果条件不足,写出还需补充的物理量的测量步骤和符号,并写出η的表达式。(η用题目已知及补充的物理量符号表示)(2)若A在10s内运动了4m,A的速度为。第五节机械效率图10-5-3答案(1)不能用弹簧测力计匀速拉动水平地面上的物体A,测出此时A受到的摩擦力,记为f,η= ×100%(2)