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第五节机械效率一二一、机械效率1.有用功、额外功和总功(1)总功:所做的功,用字母W总表示。(2)额外功:为了达到某一目的,不得不克服和等因素而做的功,用字母W额表示。(3)有用功:对我们的功,用字母W有表示。(4)关系:W总=W有+W额。2.机械效率(1)定义:有用功跟总功的。(2)公式:。拉力(或动力)机械本身的重力摩擦力有用比值η=𝑊有𝑊总×100%一二二、机械效率是变化的1.探究滑轮组的机械效率(1)器材:滑轮组、钩码、、刻度尺。(2)结论:同一滑轮组,提升物体的重力越大,机械效率越。2.因为有用功总功,所以机械效率总。弹簧测力计高小于小于1理解机械效率(1)机械效率是有用功在总功中所占比例的多少,是一个比值,是一个无单位的物理量。(2)因为W有总小于W总,所以机械效率η总小于1。(3)机械效率是描述机械性能优劣的物理量,机械效率高的机械性能优良。机械效率的高低,与机械工作时,是否省力及省力多少无关;与机械工作时完成的功的多少也无关。(4)用滑轮组提升重物时,如图W有=Gh,W总=Fs,η=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF。(5)机械效率具有可变性:由公式η=W有W总=W有W有+W额可知,当额外功一定时,机械做的有用功越多,机械效率越高。当机械所做的有用功一定时,机械做的额外功越少,机械效率越高。【例题】用如图所示滑轮组将货物缓慢提升3m,已知货物重850N,所用拉力F为300N(不计摩擦和绳重带来的影响)。求:(1)有用功W有;(2)总功W总;(3)额外功W额;(4)动滑轮的重力;(5)滑轮组的机械效率η。点拨:本题的解题思路如下:解析:(1)有用功:W有=Gh=850N×3m=2550J(2)绳子自由端移动的距离:s=nh=3×3m=9m总功:W总=Fs=300N×9m=2700J(3)额外功:W额=W总-W有=2700J-2550J=150J(4)动滑轮的重力:G动=W额h=150𝐽3𝑚=50N(5)滑轮组的机械效率:η=W有W总=2550𝐽2700𝐽×100%≈94%答案:(1)有用功W有为2550J(2)总功W总为2700J(3)额外功W额为150J(4)动滑轮的重力为50N(5)滑轮组的机械效率η为94%一二一、有用功、额外功1.李玲同学值日时用水桶提水,她做的有用功是()A.对桶所做的功B.对水所做的功C.对水和桶所做的功D.对水、桶和人所做的功答案解析解析关闭本题考查有用功、总功和额外功,李玲同学值日将水桶从一楼提到三楼的目的是将水提上去,而水桶是为了装水,虽然没有用但是必须要做的,故对水所做的功为有用功,对水桶和人所做的功为额外功,对水、桶和人做的功为总功。答案解析关闭B二、机械效率2.简单机械的机械效率高是指()A.有用功多B.总功多C.额外功少D.有用功占总功的比例高答案答案关闭D一二3.甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,则()A.甲吊车的电动机做的有用功较多B.乙吊车的电动机做的额外功较多C.甲吊车的电动机做的总功较多D.甲、乙两吊车的电动机做的总功相同答案解析解析关闭甲吊车的机械效率比乙吊车的机械效率高,说明甲吊车所做的有用功在总功中占的比值比乙吊车大;把相同质量的物体提高相同的高度,根据公式W有用=Gh=mgh可知:两辆吊车所做的有用功相同;机械效率不同,是因为做的额外功不同,导致总功不同。答案解析关闭B一二4.如图所示,工人师傅用250N的力将重400N的物体匀速提升1m,在此过程中滑轮组的机械效率是()A.80%B.62.5%C.125%D.20%答案解析解析关闭拉力F所做的有用功W有=Gh=400N×1m=400J;拉力F移动的距离s=2h=2×1m=2m;拉力F所做的总功W总=Fs=250N×2m=500J;滑轮组的机械效率η=𝑊有𝑊总=400J500J×100%=80%。答案解析关闭A一二5.如图所示,工人利用动滑轮将沙匀速向上提升2m,已知沙重184N,动滑轮重6N,桶重10N,绳重和摩擦均不计。则拉力的大小是N,此时该装置的机械效率是。答案解析解析关闭拉力的大小F=12G总=12(G沙+G动+G桶)=12×(184N+6N+10N)=100N,此时该装置的机械效率η=𝑊有用𝑊总=𝑊有用𝑊有用+𝑊额外=𝐺沙h𝐺沙h+(𝐺动+𝐺桶)h=184N184N+(6N+10N)×100%=92%。答案解析关闭10092%一二6.(2012·山东威海中考)水平地面上有一个重为5000N的箱子,现用起重机把箱子吊到3m高的位置,所用时间为10s,起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的,如图所示,钢丝绳上的拉力为3000N。求:(1)起重机起吊该箱子的机械效率是多少?(2)钢丝绳上拉力的功率是多少?答案解析解析关闭(1)有用功:W有=Gh=5000N×3m=15000J,总功:W总=Fs=F·2h=3000N×2×3m=18000J,起重机起吊该箱子的机械效率η=𝑊有𝑊总=15000J18000J×100%≈83.3%。(2)钢丝绳上拉力的功率P=𝑊总𝑡=18000J10s=1800W。答案解析关闭(1)83.3%(2)1800W一二