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第二节机械效率实验探究拓展考点必备梳理考点1考点2图解物理考点1机械效率的计算(10年8考)知识点具体内容说明使用机械时,完成工作目的必须做的功,用W有表示(1)有用功总小于总功,所以机械效率总小于1,通常用百分数表示。(2)提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦、增大物重并非需要,又不得不做的功,用W额表示有用功与额外功的和,也是作用在机械上的动力做的功:W总=Fs=W有+W额机械效率有用功跟总功的比值,用公式表示为η=W有W总,实际中η1实验探究拓展考点必备梳理考点1考点2图解物理知识点具体内容说明(1)被提升的物重:物重增加,机械效率提高;(2)动滑轮重:动滑轮重增加,机械效率减小;(3)绳重和摩擦(1)斜面的倾斜程度:斜面越陡,机械效率越高;(2)斜面的粗糙程度:斜面越粗糙,机械效率越低实验探究拓展考点必备梳理考点1考点2图解物理考点2机械效率的测量(10年3考)见实验探究拓展部分。实验探究拓展考点必备梳理考点1考点2图解物理命题点图片练一练斜面的机械效率(人教八下P88图12.3-3)1.如图所示,把重力为600N的物体匀速拉到斜面顶端,斜面长为3m,高为0.9m,实际拉力为300N,那么物体与斜面之间的摩擦力是120N,斜面的机械效率是60%实验探究拓展考点必备梳理考点1考点2图解物理命题点图片练一练滑轮的机械效率(人教八下P82图12.2-3)2.如图所示,用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度,物体重均为10N,滑轮重均为1N,不计绳重,所用的拉力分别是F1和F2,机械效率分别是η1和η2,则F1F2,η1η2(选填“”“”或“=”)(人教八下P87图12.3-2)3.如图所示,大威用40N的拉力,使物体A以0.1m/s的速度竖直匀速上升,此时滑轮组的机械效率为75%(不计绳重和摩擦),则物体A的重力为90N,拉力的功率为12W。若竖直匀速提升120N的物体,滑轮组的机械效率为80%实验探究拓展考题初做诊断1234命题点1机械效率的计算1.(2018·安徽中考,4,2分)如图所示,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。答案解析解析关闭对物体做的有用功W有=Gh,拉力做的总功W总=Fs=F·2h。滑轮组的机械效率η=𝑊有𝑊总×100%=𝐺ℎ𝐹·2ℎ×100%=680N2×400N×100%=85%。答案解析关闭85%实验探究拓展考题初做诊断12342.(2015安徽中考,8,2分)某同学利用斜面匀速提升重力为500N的物体,已知沿斜面的拉力做功为1000J,斜面的机械效率为60%,则物体被提升的高度为m。答案解析解析关闭因为总功W总=1000J且η=60%,所以由η=𝑊有𝑊总×100%得W有=W总·η=1000J×60%=600J又因为W有=Gh,所以h=𝑊有𝐺=600J500N=1.2m。答案解析关闭1.2实验探究拓展考题初做诊断12343.(2014安徽中考,14,3分)工人师傅使用一个动滑轮将400N的重物匀速提升到3m高处,假如所用的拉力方向竖直向上、大小为250N,则()A.拉力所做的功为750JB.机械的效率为80%C.若用该动滑轮提升更重的货物,机械效率将保持不变D.若采用轻质滑轮完成原任务,机械效率将保持不变答案解析解析关闭拉力移动的距离为s=2h=2×3m=6m,拉力做的总功为W总=Fs=250N×6m=1500J,故A错误;有用功W有用=Gh=400N×3m=1200J,滑轮组的机械效率η=𝑊有用𝑊总×100%=1200J1500J×100%=80%,故B正确;此题滑轮没有发生变化,所以在此过程中所做的额外功不变,由于物体的重力增加,所以有用功增大,由公式η=𝑊有用𝑊总=𝑊有用𝑊有用+𝑊额外可知,若用该动滑轮提升更重的货物,有用功在总功中所占的比值将增大,所以机械效率变大,故C错误;采用轻质滑轮完成原任务,额外功减小,由公式η=𝑊有用𝑊总=𝑊有用𝑊有用+𝑊额外可知,机械效率变大,故D错误。答案解析关闭B实验探究拓展考题初做诊断1234命题点2机械效率的测量4.(2013安徽中考,19,8分)某实验小组进行测量滑轮组机械效率的实验,先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G(如图甲),再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组,并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。实验探究拓展考题初做诊断1234(1)图甲中弹簧测力计的示数为N。(2)图乙中,为了测量绳子自由端的拉力F,A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数,B同学认为应该在缓慢匀速提升时读数,正确的是(选填“A”或“B”)同学的方法。(3)按照正确的测量方法,测出的拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F(选填“”“”或“=”)。(4)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置,是为了。𝐺3答案解析解析关闭(1)注意分度值。(2)静止的时候测绳自由度拉力,就把绳和滑轮之间的摩擦排除在外了,应该匀速运动时有摩擦力的时候测才是真实值。(3)动滑轮三根绳省三分之一的力,可是还包括动滑轮自身重力、绳和轮之间的摩擦力。(4)η=𝐺𝐻𝐹𝑠,需要分别测出重物上升高度和绳子移动的距离。答案解析关闭(1)2.0(2)B(3)(4)测量钩码和弹簧测力计移动的距离,从而计算有用功和总功实验探究拓展考法必研突破考法考法机械效率的理解和计算例1(2018·云南中考)如图所示,用滑轮组把质量为80kg的物体匀速提升3m,若拉力F=500N,则滑轮组的机械效率为,若不计绳重和摩擦,则动滑轮受到的重力为N。答案解析解析关闭物体的重力:G=mg=80kg×10N/kg=800N,做的有用功:W有用=Gh=800N×3m=2400J,由图知,n=2,拉力端移动距离s=2h=2×3m=6m,拉力做的总功:W总=Fs=500N×6m=3000J,滑轮组的机械效率:η=𝑊有用𝑊总=2400J3000J×100%=80%;不计绳重和摩擦,拉力F=12(G+G动),则动滑轮重力:G动=2F-G=2×500N-800N=200N。答案解析关闭80%200实验探究拓展考法必研突破考法例2(2017四川南充中考)将一个重力为4.5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示),斜面长1.2m,高0.4m,斜面对物体的摩擦力为0.3N(物体大小可忽略)。则下列说法正确的是()A.沿斜面向上的拉力0.3NB.有用功0.36J,机械效率20%C.有用功1.8J,机械效率20%D.总功2.16J,机械效率83.3%答案解析解析关闭此过程所做额外功W额=fs=0.3N×1.2m=0.36J,有用功W有=Gh=4.5N×0.4m=1.8J,所做总功W总=W额+W有=0.36J+1.8J=2.16J,由W总=Fs可得拉力F=𝑊总𝑠=2.16J1.2m=1.8N,斜面的机械效率η=𝑊有𝑊总=1.8J2.16J=83.3%。答案解析关闭D实验探究拓展考法必研突破考法方法归纳(1)计算滑轮的机械效率①根据拉力和物重:η=𝑊有𝑊总=𝐺ℎ𝐹𝑠=𝐺物𝑛𝐹。②根据物重和动滑轮重:η=𝑊有𝑊总=𝐺物ℎ𝐺物ℎ+𝐺动ℎ=𝐺物𝐺物+𝐺动(2)计算斜面的机械效率:η=𝑊有𝑊总=𝐺物ℎ𝐹𝑙(3)利用滑轮水平方向移动物体:克服物体与接触面之间的摩擦做的功为有用功,故η=𝑊有𝑊总=𝑓𝑠'𝐹𝑠。实验探究拓展考法必研突破考法对应练1(2018·贵州安顺中考)工人借助如图所示的装置,在20s时间内将700N的货物匀速提升了4m,已知他对绳子的拉力为500N。该过程中,工人所用装置的机械效率为,工人对绳子拉力的功率为W。答案解析解析关闭由题图可知n=2,则绳子自由端移动的距离s=2h=2×4m=8m,工人所用装置的机械效率:η=𝑊有𝑊总×100%=𝐺ℎ𝐹𝑠×100%=700N×4m500N×8m×100%=70%。拉力做的功:W=Fs=500N×8m=4000J,拉力的功率:P=𝑊𝑡=4000J20s=200W。答案解析关闭70%200实验探究拓展考法必研突破考法对应练2(2018·贵州德阳中考)如图所示,沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是F=100N,斜面长2m、高1m,则其机械效率是%,物体所受摩擦力是N。(g取10N/kg)答案解析解析关闭有用功:W有=Gh=mgh=12kg×10N/kg×1m=120J;拉力做的总功:W总=Fs=100N×2m=200J;斜面的机械效率:η=𝑊有用𝑊总=120J200J×100%=60%;额外功:W额=W总-W有=200J-120J=80J,由W额=Ffs可得,物体所受的摩擦力:Ff=𝑊额𝑠=80J2m=40N。答案解析关闭604实验探究拓展考法必研突破实验点实验点测量滑轮组的机械效率例题(2017山东烟台中考)下面是小明和小红的测量滑轮组的机械效率实验报告。实验名称:测量滑轮组的机械效率实验步骤:①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。②按图安装滑轮组,分别记下钩码和弹簧测力计的位置。③拉动弹簧测力计并读出拉力F的值,用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,将这三个量填入表格。④算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。⑤改变钩码上升的高度,重复上面的实验,记录并计算实验数据。实验探究拓展考法必研突破实验记录:实验次数钩码重力G/N物体上升的高度h/cm有用功W有/J拉力F/N弹簧测力计移动的距离s/cm总功W总/J机械效率η163.0018.002.389.0021.4284.0%265.0030.002.4015.0036.0083.3%368.0048.002.3624.0056.6484.7%4610.0060.002.3530.0070.5085.1%实验结论:在忽略绳子的重力和摩擦的情况下,滑轮组的机械效率与所提升物体的重力和高度无关。请你评价小明和小红的实验报告。(1)指出实验步骤中存在的错误和不足;(2)从理论上分析说明他们实验结论的局限性。实验点实验探究拓展考法必研突破答案:(1)有用功和总功计算错误;在研究滑轮组机械效率与物体的重力关系时,小明和小红没有改变提升物体的重力大小。(2)研究滑轮组机械效率与所提升物体高度的关系时,原实验只使用了一个滑轮组做了实验;研究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系时,原实验没有改变物体的重力且只使用了同一滑轮组做实验。实验点实验探究拓展考法必研突破解析:(1)①表中有用功W有=Gh和总功W总=Fs的计算值都是错误的,原因在于计算时,物体上升的高度和测力计通过的距离均以cm为单位,在计算时没有换算成国际单位m;②在研究滑轮组机械效率与物体的重力关系时,应改变提升的物体重力大小,由表中数据可知,小明和小红没有改变提升物体的重力大小,故无法得出机械效率大小与提升物体重力的关系。(2)研究滑轮组机械效率与所提升物体高度的关系时,要控制物体的重力相同,为使结论具有普遍性,应换用不同的滑轮组多次实验。原实验只使用了一个滑轮组做了实验。研究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系时,应改变物体的重力大小,使用不同的滑轮组做实验。实验点实验探究拓展考法必研突破拓展练(3)实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计。(4)从计算滑轮组的机械效率的过程来看,影响滑轮组机械效率的因素是。(写出两点)答案解析解析关闭(3)实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计,以保证拉力大小恒定;(4)滑轮组的机械效率η=𝑊有𝑊总=𝐺ℎ𝐹𝑠=𝐺ℎ𝐹𝑛ℎ=𝐺𝑛𝐹的计算公式可以看出,影响滑轮组机械效率提高的因素是提起物体的重力、滑轮重及绳子与滑轮的摩擦力等。答案解析关闭(3)匀速(4)物重、动滑轮重、绳子与滑轮的摩擦力等实验点