初三机械效率复习讲义

课题：滑轮组机械效率专题复习一、机械效率1、定义：有用功与总功的比值，叫做机械效率。用符号η表示。2、物理意义：表示机械所做的有用功占总功的比例。机械效率通常用百分比表示：定义式：100%总有用WW3、有用功：提升目的重物所必须要做的功额外功：克服机械自身部件（如动滑轮、绳子）的重力和摩擦等而做的功总功：W总=W有十W额。4、由于有用功是额外功的一部分，所以机械效率一定小于l，即：没有既省力又省距离（相当于省功）的机械，省力则一定费距离，省距离则一定费力。二、标准滑轮组的机械效率（前提：不计绳重及滑轮与轴的摩擦）1、绳子段数：受物重的绳子段数力：重物重力G物，拉力F，动滑轮总重G动，G物+G动）=nF距离：重物上升高度h，拉力移动距离s，s=nh功：W有=G物h，W额外=G动h，W总=Fs=（G物+G动）h总结：G物、F、G动三者相互联系，知二得三。（类比电学UIR）2、机械效率前提条件：不计绳重、滑轮与轴的摩擦、（绳与滑轮的静摩擦力有的）定义式：WW有总（适用于一切情况的η计算）推导式：由物重G物、动滑轮总重G动和总拉力nF三者求机械效率η，只需其中两个即可。从功的角度分析：FsGhWGhGhWFsGGhFs物物动有物总动（）从力的角度分析：nFGWGGWnFGGnF物物动有物总动小技巧：例如：η=80%，120%180%4GG动物即G动与G物之比为1:4，G动与nF之比为：1:5（说明1.公式中G物本质为拉动物体所需拉力，若物体在液体中受到浮力，则注意物重应为G物-F浮，即提升物体所需拉力；若不在液体中且竖直拉动物体，则所需拉力为G物，若为水平拉动接触面上的物体，则所需拉力为克服摩擦力f）3、机械效率大小比较η本质：物重（拉动物体所需拉力）与动滑轮重之比。比值越大，机械效率越高用同一个滑轮组提升不同重物，重物越重，η越高。（动滑轮不变）提升相同重物时，动滑轮越重，η越低。（重物不变）4、决定η的因素：G物、G动、绳重及有无其他摩擦力等不影响η的因素：提升物体的速度；绳子的绕法（滑轮不变，做的有用功相同，做的额外功也相同）、提升物体的高度注：在探究实验中，用同一个滑轮组探究机械效率时，由于n不变，所以物体上升高度h与弹簧测力计拉动的距离h比值不变。三、计绳重及滑轮与轴的摩擦对于单独的动滑轮、定滑轮以及滑轮组，如果考虑摩擦和绳重（只要未说明不计绳重和摩擦的都要考虑），则计算η需要用定义式WW有总，从做功的角度求解。四、机械效率的最大值问题机械效率不能无限大，受制因素有：1、绳子拉力的限制。考察：组装、段数n等2、装置拉力来源，及能提供的最大拉力。特别，当拉力来源为重力时，最大拉力即为装置所受重力。（提升力来自船的浮力，不能翻船）五、特殊滑轮组的力、机械效率计算1、滑轮组形式：级联滑轮、并立滑轮、2、前提条件：是否考虑摩擦等。3、技巧：同一根绳上的拉力相等（所有种类滑轮中都成立）。拉动同一个物体的不同根绳子上的力不一定相等；确定升上拉力可以通过其拉力之和等于物重求得；拉动物体需要考虑重心位置时，参考杠杆原理；利用定义式：WW有总求解。4、整体法和隔离法。六、滑轮组探究实验及滑轮组的组装：1．拉力大小限制——确定段数n2．绳子自由端朝向——确定绳子起始位置F方向11GGGGnFGG动动物动动物一、滑轮组的机械效率基础练习1、下列说法正确的是（）A、机械效率总小于1B、单位时间里做功越多的机械，机械效率越高C、做功越多的机械，机械效率越高D、省力越多的机械，机械效率越高2、某机械的机械效率是75%，这说明使用这一装置做功（）A、总功是额外功的3倍；B、有用功是额外功的3倍；C、总功是有用功的3倍D、额外功占总功的3/43、为了提高滑轮组的机械效率，以下做法中正确的是（）A、以较快的速度匀速提升重物B、以较慢的速度匀速提升重物C、增加承担物重的绳子股数D、把滑轮做得更轻巧，减小滑轮在转动过程中的摩擦；4、建筑工人用如图l0所示的装置把重400N的物体匀速提升3m．所用的手拉力为300N．则该工人所做的有用功为J，总功为J，该滑轮组的机械效率是。若用该装置提升500N的重物，此时滑轮组的机械效率将(填“变大”、“变小”或“不变”)二、不计绳重及摩擦的标准滑轮组例1：如图所示，小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B。当提升物体A时，滑轮组的机械效率为75%，小民对地面的压力为F1；当提升物体B时，小民对地面的压力为F2。已知小民的质量为65kg，物体A的质量为90kg，物体B的质量为50kg。假设在拉绳子的过程中，小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，不计绳重和摩擦。则F2:F1=________。5:11、两个滑轮组如图2-4甲、乙所示，若每个动滑轮的重0G，摩擦阻力和绳子重力不计，用它们匀速提起重力为05GG的物体时，甲乙两滑轮组的机械效率之比为（）A、6︰7B、7︰6C、5︰6D、5︰72、如图所示，小明用两个滑轮组成甲、乙两种不同的省力滑轮组．他分别用这两种滑轮组把质量相同的重物吊到等高的平台上，两次吊重物时他拉绳的速度相同．不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（）A、两次吊物，小明所做的功和功率的多少相同，甲装置的效率高B、两次吊物，小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同C、两次吊物，小明所做的功率的大小和效率的高低相同，用甲装置做的功多D、两次吊物，小明所做的功的多少和效率的高低相同，用乙装置时功率大3、建筑工人用如图所示的滑轮组，将重800N的重物匀速提高5m，拉力所做的功为4800J，则该滑轮组的机械效率是（）A、67%B、73%C、83%D、100%4、利用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的高度，则（）A、甲滑轮组的机械效率高B、乙滑轮组的机械效率高C、F2做功的功率大D、F1、F2做功的功率一样大5、用完全相同的A、B两个滑轮组（绳重及摩擦忽略不计），分别提升重为G1和G2的两物体，若G1＞G2，它们的机械效率分别为ηA和ηB，则（）A、ηA＞ηBB、ηA＜ηBC、ηA=ηBD、无法判断6、两滑轮组装置如图所示，已知每个滑轮重力都为G0，摩擦和绳重均不计，用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时，甲、乙两滑轮组的拉力之比是（）A、6：7B、7：6C、5：2D、15：77、用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力为625N，拉力所做的功为12500J，滑轮组的机械效率为80％，若不计绳重和摩擦，提升重物改为重为3000N的物体，那么作用在绳子自由端的拉力是多大？三、计绳重及摩擦的标准滑轮组例1、工人用类似图3-2-1所示的滑轮组提起重为2000N的物体.图2-4甲GG乙(1)若不计摩擦和动滑轮重，工人提起这个重物至少需用多大的力?(2)若工人匀速提起这个物体时所用的拉力是800N，滑轮组的机械效率是多大?例2、(2011丰台一模22)如图12所示，滑轮组在拉力F1=45N的作用下，拉着物体A以3m/s的速度做匀速直线运动，绳子的伸长及滑轮的摩擦不计，拉力F1的功率为P1；用该滑轮组拉着物体B以1.5m/s的速度做匀速直线运动，所用拉力F2的功率为P2，滑轮组的机械效率为75%；已知P1：P2=3：2，则物体B做匀速直线运动时受到的阻力为N。1、在图1-7所示，重为500N的物体与地面间的摩擦力为150N，为使物体匀速移动，必须在绳端加以60N水平拉力，则滑轮组的机械效率约为______；若物体移动速度为0.2米/秒,则1分钟内拉力做的功是_______焦。2、如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75％。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg,。求在此过程中：（1）人做的有用功为多大？（2）人的拉力为多大？（3）人拉力的功率为多大？四、特殊滑轮组的力、机械效率计算例1、（2011石景山一模）如图所示，是一套简易升降装置示意图，其上端固定在楼顶，工人用力拉绳子，装置可使人与工作台升至所需高度，装置中滑轮A、B、C的重力分别为100N、50N、40N，人的重力为600N，当人用100N的拉力向下拉绳子时，地面对工作台的支持力为450N，则工作台的重力为_______N（不计绳重和摩擦）1、如图所示，A物重400N，滑轮重20N要使动滑轮匀速上升0.2m，力F应等于N，这时物体A上升m,该装置效率为（绳重及摩擦均不计）五、探究滑轮组机械效率实验及组装2、小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，数据如下表：①表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是______②3次实验中滑轮组的机械效率是_______③本次实验得到的结论是：___________________________________实验次数物重G/N物体上升的高度h/cm测力计的示数F/N测力计移动的距离s/cm1632.592652.5183682.524（2）小红在小明实验的基础上利用图乙也做了实验，①小红的做法是为了探究_________________________②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率_______（选填“相同”或“不相同”），理由是：_____________________________________________________.得到的结论是：__________________________________.六、机械效率最大值问题1.一个质量为70kg的工人，用如图所示的装置（包括滑轮组及装砖的托板）提升一堆砖．已知装砖的托板重200N，每块砖重100N．滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人匀速提升10块砖时，此装置的机械效率为80%．那么，该人站在地面上用此装置提升这些砖的过程中，此装置的机械效率最高可达到_________．（取g=10N/kg，结果保留1位小数）AF图1-7图12图10ACB2.用如图7的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计．求：（1）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提升？（2）用此滑轮组提起重240N的物体，使它匀速上升，问人加在绳子自由端的拉力是多大？此时滑轮组的机械效率是多大？当物体以0.5m/s的速度上升时，拉力的功率是多大？（3）该滑轮组的机械效率最高可达到多少？3．如图用40牛的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%．求：（1）物体和动滑轮的重各是多少？（2）若绳能承受的最大拉力为50牛，此装置的机械效率最大可提高到多少？七、杠杆、滑轮与压强、浮力结合例1．如图所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为0.02m2、高为2m的实心圆柱体从水下提起，已知圆柱体的密度为2.0×103kg/m3，水的密度为1.O×103kg/m3，滑轮组的机械效率是70%．(g取10N/kg，滑轮和绳子的重力忽略不计)求：(1)圆柱体在水中所受的浮力．(2)若圆柱体从H=16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力F所做的功．(3)如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断?例2．图8是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图。当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中，物体A所受浮力为80N，小明对绳子竖直向下的拉力为F1，水平地面对小明的支持力为N1。当物体A有1/2的体积露出水面且静止时，小明对绳子竖直向下的拉力为F2，水平地面对小明的支持力为N2。已知动滑轮所受重力为120N，小明所受重力为600N，N1:N2=13:12。不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力，则物体A所受重力为N。1．如图24所示小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×1