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第10课时机械效率【考纲要求】考纲要求1.有用功、额外功、总功；2.机械效率；3.运用机械效率的公式解决有关问题4.提高机械效率的途径【考点聚焦】考点1功的原理使用机械时，人们所做的功都不会少于不用机械时所做的功，即使用任何机械都____________。[点拨](1)使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力，或者可以省距离，或者可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。(2)使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是不存在的。(3)理想情况下(忽略摩擦和机械本身的重力)，使用机械时，人们所做的功(Fs)等于不用机械而直接用手对重物所做的功(Gh)。考点2机械效率三种功概念计算方法(以滑轮组为例)有用功为达目的而必须做的功W有用＝G物h额外功人们不需要而又不得不做的功W额外＝G动h(不考虑摩擦)总功有用功与额外功的________W总＝_______________认识“机械效率”定义有用功跟总功的________，用符号______表示公式____________说明机械效率是一个比值，通常用__________表示，由于有用功总______总功，故机械效率总__________[点拨]机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，但机械效率的高低并不决定使用机械是省力还是费力。考点3机械效率的测量名称测滑轮组的机械效率原理________________测量工具______________________测量量物体重力G、物体上升高度h、拉力F、绳子移动距离s注意事项必须使弹簧测力计______________________提升重物，以保证测力计示数大小不变得出结论①滑轮组中动滑轮个数越多越省力，但机械效率________；②同一机械，提升的物重越大，机械效率__________提高方法①减小__________________________；②适当增加__________评估交流重物被提升的高度不影响滑轮组的机械效率[点拨](1)利用滑轮组提升重物时，在不考虑绳重和摩擦的情况下，产生额外功的原因是动滑轮的自重，即W额外＝G动h，滑轮组的机械效率最终可表示为：η＝G物G物＋G动＝G物nF。(2)利用定滑轮、动滑轮提升相同重物，上升相同高度时，η定＞η动。【知识纵横】滑轮组不同用法时的功和机械效率简单机械做功目的有用功(W有用)总功(W总)额外功(W额外)机械效率(η)滑轮组(甲)提升物体GhFsFs－GhGhFs滑轮组(乙)平移物体fs1Fs2Fs2－fs1fs1Fs2【经典例题】例题1：用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有两种绕线方法。小明采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组，小乐采用另一种绕线方法组装滑轮组。(1)请帮助小乐在图乙中画出滑轮组的绕线。(2)实验中他们得到的数据如下表所示。实验序号钩码重G/N钩码上升高度h/m绳的拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η小明140.12.30.2______260.13.40.288.2%小乐350.11.90.387.7%470.12.60.389.7%小明第1次实验中，有用功为________J，此滑轮组的机械效率为_________(保留1位小数)。(3)综合分析小明和小乐的实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越______(选填“高”或“低”)。例题2：图11－3是用滑轮组提升物体A的示意图，物体A受到的重力大小为GA。在匀速竖直提升物体A的过程中，物体A上升的速度大小为vA，滑轮组的机械效率为η。已知：GA＝400N，vA＝0.4m/s，η＝80%，绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计。求：(1)绳子自由端的速度v绳的大小。(2)动滑轮所受的重力G动的大小。(3)拉力F做功的功率P。【课时训练】|夯实基础|()1．下列说法中正确的是A．机械效率越高的机械做功越快B．机械效率越高的机械做功越多C．功率越大的机械做功越快D．功率越大的机械做功越多()2．李玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁，她在把水从井底提上来的过程中，下列关于做功的说法中正确的是A．对桶所做的功是有用功B．对水所做的功是额外功C．对水所做的功是有用功D．对水所做的功是总功()3．甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度，则A．乙升降机提升重物做的有用功较多B．甲升降机的电动机做的额外功较多C．甲升降机的电动机做的总功较少D．乙升降机的电动机做的总功较少()4．(多选)小阳利用图所示的实验装置来探究动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力是否有关，细绳的重力和滑轮的轮与轴之间的摩擦很小，可忽略不计，下列说法中正确的是A．实验可以通过利用两个重力不相等的动滑轮来分别提升同一个物体B．动滑轮提升物体的高度将会影响动滑轮的机械效率C．实验可以通过利用同一个动滑轮两次提升两个重力不同的物体D．实验时需要竖直向上匀速拉动弹簧测力计5．如图所示，小型牵引车通过滑轮组可以将重物匀速吊起，若每次重物均以0.4m/s的速度匀速上升，且滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。当吊起质量为270kg的重物A时，牵引车对绳的拉力为F，滑轮组的机械效率为90%，g取10N/kg。求：(1)拉力F的大小。(2)动滑轮所受的重力。(3)拉力F的功率P。|对接京考|一、多项选择题()1．【2017·怀柔一模】下列关于机械效率说法正确的是A．机械效率一定小于1B．做有用功越多，机械效率越高C．功率大的机械，机械效率高D．有用功占总功的比例越大，机械效率越高()2．【2016·西城一模】小刚利用如图甲所示的滑轮组及相关器材进行实验，改变所挂物体重力G，在绳自由端施加竖直向上的拉力F，使滑轮组匀速提拉重物升高相同的高度，拉力所做的总功为W，滑轮组的机械效率为η。不计绳重及滑轮与轴的摩擦，图乙中关于物重G及对应的W和η的关系图像，其中正确的是二、实验与探究题3．【2017·门头沟一模】实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，另外还有钩码一盒，质量不等的滑轮2个，滑轮的轮与轴之间的摩擦很小，可忽略不计。小华选用这些器材，进行探究“动滑轮的机械效率与动滑轮所受重力有关”的实验。小华的主要实验步骤如下：①用调好的弹簧测力计分别测出一个钩码、一个动滑轮的重力，分别用G、G动表示。组装实验器材，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示。用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h。并把测量数据记录在表格中。②用弹簧测力计分别测出两个钩码的重力、另一动滑轮的重力，仿照步骤①分别测量对应的F、s、h。并把测量数据记录在表格中。③利用公式η＝W有用W总＝GhFs，计算两次实验中动滑轮的机械效率η，并将η值记录在表格中。(1)小华的探究过程中存在的问题：____________________________________________。(2)请你针对小华探究过程中存在的问题，写出改正措施：________________________。三、计算题4．【名师预测】图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里匀速竖直上升了1m，绳自由端匀速竖直向下移动了2m。在这个过程中，拉力F为500N，滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P。求：(1)滑轮组的机械效率η。(2)拉力F的功率P。参考答案|经典例题|1．0.4；87.0%；高2.解：(1)v绳＝2vA＝2×0.4m/s＝0.8m/s。(2)η＝GAGA＋G动＝400N400N＋G动＝80%，解得G动＝100N。(3)由题意，2F＝GA＋G动，F＝GA＋G动2＝400N＋100N2＝250N；P＝Fv绳＝250N×0.8m/s＝200W。|夯实基础|1．C2．C3．C4．AD5．解：(1)GA＝mg＝270kg×10N/kg＝2700N，η＝GAhFs＝GAhF·nh＝GAnF＝2700N3F＝90%，解得F＝1000N。(2)F＝G动＋GAn，G动＝nF－GA＝3×1000N－2700N＝300N。(3)P＝Fv绳＝FnvA＝1000N×3×0.4m/s＝1200W。|对接京考|1．AD2．BD3．(1)步骤②中改变了钩码的总重力(2)步骤②中保持提升的钩码重力不变，取另一个滑轮仿照步骤①重复进行实验，并记录数据4．解：(1)η＝GnF＝900N2×500N＝90%。(2)v绳＝st＝2m5s＝0.4m/s；P＝Fv绳＝500N×0.4m/s＝200W。