資源簡(jiǎn)介

一、機(jī)械效率
定義 公式
有用功 提升重物過程中必須要做的功 W有
額外功 利用機(jī)械時(shí)，人們不得不額外做的功 W額
總功 有用功和額外功之和 W總＝W有＋W額
機(jī)械效率 科學(xué)上把有用功跟總功的比值 η＝×100%
二、斜面
1.斜面定義：與水平面成傾斜的光滑平面，稱為斜面
2.斜面本質(zhì)：增大了做功的距離，從而起到了省力的作用
3.假設(shè)光滑無摩擦的斜面：（W總=FS=Gh）
（1）斜面長是斜面高的幾倍，推力就是物重的幾分之幾。
（2）要使物體升高相同的高度，斜面越長越省力。
4.有摩擦力的斜面（機(jī)械能守恒）：（W總 = FS = Gh + fL ）
5.常見的斜面：盤山公路，螺絲的螺紋，傾斜的軌道
例1、如圖所示，滑輪組懸掛在水平鋼架上，某工人站在水平地面上，豎直向下拉動(dòng)繩子自由端，5s內(nèi)使物體A勻速上升1.5m，提升過程中拉力F的功率為180W。已知物體A重540N，該工人重700N。不計(jì)繩重和摩擦，下列關(guān)于該過程的說法正確的是（　　）
A．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.3m/s
B．動(dòng)滑輪重160N
C．該工人對(duì)地面的壓力為400N
D．工人利用該滑輪組提升物體的最大機(jī)械效率為90%
例2、質(zhì)量為6噸的貨物在拉力作用下，沿斜面向上運(yùn)動(dòng)（不考慮空氣的阻力）斜面長40米，高8米；貨物上升高度（h）—時(shí)間（t）圖像如圖所示，0至6s內(nèi)的拉力為F1，6至12s內(nèi)拉力為F2．下列說法正確的是（　　）
A．貨物在0-12s內(nèi)一直勻速直線運(yùn)動(dòng)
B．拉力F1等于拉力F2，但都等于摩擦力
C．在0-6s內(nèi)的機(jī)械效率比6-12s內(nèi)的機(jī)械效率小
D．在0-6s內(nèi)所做的額外功比6-12s內(nèi)所做的額外功多
例3、工人師傅常利用斜面把重物搬運(yùn)到汽車上。如圖所示，汽車車廂高度h=1.5m，斜面長度s=3m，現(xiàn)用力F沿斜面把重籮筐G=1800N的重物勻速拉到車上。若不計(jì)摩擦，拉力F為_____N；若實(shí)際拉力F’=1200N，則該斜面的機(jī)械效率是_______％。
例4、杭州市政府投巨資于民生工程，對(duì)背街小巷實(shí)施景觀改造。施工中，一建筑工人用滑輪組提升重為220N的泥桶，動(dòng)滑輪重為20N，不計(jì)摩擦及繩重（如右圖所示）。若工人在5s內(nèi)將泥桶勻速提高2m。求：
（1）工人使用滑輪組時(shí)做的有用功為 焦；
（2）工人拉繩子的力為 牛，拉力的功率為 瓦；
（3）滑輪組的機(jī)械效率為 。
1.小金用如圖所示裝置和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器探究斜面機(jī)械效率的影響因素，斜面長為L，高為h，他用沿斜面向上的拉力F把重為G的物體從斜面底端勻速拉到頂端。下列說法錯(cuò)誤的是（　　）
A．改變h即可研究斜面傾斜程度對(duì)斜面機(jī)械效率的影響
B．該過程中克服斜面摩擦力做的功屬于額外功
C．該斜面的機(jī)械效率為
D．若物體沒有被拉到斜面頂端，則無法測(cè)出斜面的機(jī)械效率
2.如圖所示的甲、乙兩套裝置，每個(gè)滑輪的質(zhì)量均相等且繩子重力和摩擦力不計(jì)。用它們分別將重為200N和100N的重物勻速提升相同的高度，拉力均豎直向上，則兩裝置中，說法正確的是（　　）
A．拉力大小：F甲＜F乙 B．有用功：W有甲＜W有乙
C．額外功：W額甲＞W(wǎng)額乙 D．機(jī)械效率：η甲＞η乙
3.工人利用斜面和滑輪將物體從斜面底端勻速拉到頂端，斜面高1m，長2m，物體重500N，平行于斜畫的拉力200N，所用時(shí)間10s。在此過程中，物體動(dòng)能 （選填“增大”、“減小”或“不變”）。重力勢(shì)能 （選填“增大”、“減小”或“不變”）。拉力的功率為 W，把物體直接提高到斜面頂端做的功為有用功，則這個(gè)裝置的機(jī)械效率為 。
4.工人用平行于斜面向上的500N的推力將重800N的物體勻速推上高1.5m的車廂，所用的斜面長是3m。斜面的機(jī)械效率為________，斜面對(duì)物體的摩擦力是________。
1.如圖所示，張偉回學(xué)利用斜面，用平行于斜面F=200N的推力，將質(zhì)量為30kg的物體在5s時(shí)間內(nèi)勻速推到1m高的平臺(tái)上。斜面長s=2m，g取10N/kg，則（　　）
A．張偉所做的有用功為400J B．張偉所做的總功為700J
C．張偉的做功功率為140W D．斜面的機(jī)械效率為75%
2.在建筑工地上，小明同學(xué)利用如圖所示的裝置，用35N的拉力使重為400N的物體A沿著水平地面勻速運(yùn)動(dòng)。A在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍，不計(jì)繩重及滑輪組的摩擦，則動(dòng)滑輪所受重力 N；若增加物體A的重力，仍使物體A勻速運(yùn)動(dòng)，則該裝置的機(jī)械效率將 （選填“增大”、“減小”或“不變”）。
3.質(zhì)量為60kg的工人用如圖甲所示的滑輪組運(yùn)送貨物上樓，滑輪組的機(jī)械效率隨貨物重力變化的圖象如圖乙，機(jī)械中摩擦力及繩重忽略不計(jì)。（g=10N/kg）
（1）若工人在1min內(nèi)將貨物勻速向上提高了6m，作用在鋼繩上的拉力為400N，求拉力的功率。
（2）求動(dòng)滑輪受到的重力。
（3）該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，此滑輪組的機(jī)械效率最大值是多少？
答案及解析
例1、解：A、由圖可知n＝2，繩子自由端移動(dòng)的距離：s＝nh＝2×1.5m＝3m，
繩子自由端移動(dòng)的速度：v0.6m/s，故A錯(cuò)誤；
B、由PFv可知，繩子自由端的拉力：F300N，
因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦?xí)rF（G+G動(dòng)），所以動(dòng)滑輪的重力：G動(dòng)＝nF﹣G＝2×300N﹣540N＝60N，故B錯(cuò)誤；
C、此時(shí)工人受到豎直向下的重力、豎直向上的拉力和支持力，由力的平衡條件可知，工人受到的支持力：F支＝G人﹣F＝700N﹣300N＝400N，
工人對(duì)地面的壓力與工人受到的支持力是一對(duì)相互作用力，因此工人對(duì)地面的壓力：F壓＝F支＝400N，故C正確；
D、人通過定滑輪向下拉繩子時(shí)的最大拉力等于人自身的重力，即繩子自由端的最大拉力：F最大＝G人＝700N，
因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦?xí)rF（G+G動(dòng)），所以此時(shí)能提升的最大物重：G最大＝nF最大﹣G動(dòng)＝2×700N﹣60N＝1340N，
滑輪組的最大機(jī)械效率：η最大100%≈95.7%，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
例2、D
【解析】
A．由圖象可知，貨物前6s和后6s都是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，但前后的速度
v1＞v2
故A錯(cuò)誤；
B．斜面傾角一定，所以物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的路程s與上升高度h的比值是一定的，即
=5
s=5h ①
根據(jù)功的原理
W總=W有+W額
即
Fs=Gh+fs ②
聯(lián)立①②可得拉力
F= ③
物體在運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力不變，根據(jù)③式可知，拉力不變，即
F1=F2
但都不等于摩擦力，故B錯(cuò)誤；
C．斜面的機(jī)械效率
η=
由于拉力和重力均不變，故斜面的機(jī)械效率相等，故C錯(cuò)誤；
D．由圖示圖象可知，0-6s內(nèi)物體的速度
v1＞v2
所以物體在0～6s運(yùn)動(dòng)的路程比6～12s長，物體在運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力不變，由W額=fs可知
W額1＞W(wǎng)額2
故D正確。
例3、900 75
【解析】∵利用斜面不計(jì)摩擦，
∴W有用=W總， 即：Gh=Fs，∴F===900N；
若F′=1200N，
斜面的效率：η====75%
例4、（1）440焦；（2）80牛 96瓦；（3）91.7% （或92%）
【解析】(1)工人使用滑輪組時(shí)做的有用功：W′=Gh=220N×2m=440J
(2)工人拉繩子的力：F=（220N+20N）=80N
拉力做的總功：W=Fs=80N×2m×3=480J，P=W=96W
(3)滑輪組的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=91.7%
1.D
【解析】
A．當(dāng)改變斜面的高度h時(shí)，斜面的傾斜角度會(huì)發(fā)生改變，故A正確不合題意。
B．在整個(gè)過程中，克服重力做有用功，克服斜面摩擦做額外功，故B正確不合題意。
C．斜面的機(jī)械效率
故C正確不合題意。
D．斜面的機(jī)械效率只與克服摩擦做的額外功大小有關(guān)，與物體在斜面上移動(dòng)的距離無關(guān)，故D錯(cuò)誤符合題意。
2.解：（1）每個(gè)滑輪的質(zhì)量均相等且繩重和摩擦不計(jì)，由圖可知，甲圖n＝2，而乙圖n＝3，所以F甲，F(xiàn)乙F甲，故A錯(cuò)誤。
（2）克服重力所做的功就是有用功，即W＝Gh，也就是重力乘重物被舉高的高度，W有甲＝200N×h，W有乙＝100N×h＜W有甲，故B錯(cuò)誤。
（3）繩重和摩擦不計(jì)，所以克服動(dòng)滑輪所做的功就是額外功，W額＝G動(dòng)h，也就是動(dòng)滑輪的重力乘其上升的高度，由于每個(gè)滑輪的質(zhì)量均相等且被提升相同高度，所以兩裝置中，額外功相同，故C錯(cuò)誤。
（4）η，W額相同，甲裝置所做的有用功較大，所以甲機(jī)械效率較大，故D正確。
故選：D。
3.不變；增大；80；62.5%。
【解析】（1）將物體從斜面底端勻速拉到頂端，質(zhì)量不變，速度不變，則物體的動(dòng)能不變。
（2）物體沿斜面升高，質(zhì)量不變，高度變大，所以其重力勢(shì)能增大。
（3）圖中滑輪是動(dòng)滑輪，則繩端通過的距離為：s=2L=2×2m=4m；
拉力做功為：W總=Fs=200N×4m=800J；
拉力的功率為：
（4）此過程的有用功為：W有=Gh=500N×1m=500J；
這個(gè)裝置的機(jī)械效率為：62.5%
4.80%；100N
【解析】（1）根據(jù)W總=Fs計(jì)算對(duì)物體做的總功，根據(jù)W有=Gh計(jì)算有用功，根據(jù)計(jì)算機(jī)械效率；
（2）根據(jù)W額=W總-W有計(jì)算出克服摩擦做的額外功，再根據(jù)計(jì)算斜面對(duì)物體的摩擦力。
【解答】（1）對(duì)物體做的總功W總=Fs=500N×3m=1500J；
對(duì)物體做的有用功W有=Gh=800N×1.5m=1200J；
那么斜面的機(jī)械效率為：。
（2）克服摩擦做的額外功W額=W總-W有=1500J-1200J=300J；
斜面對(duì)物體的摩擦力：。
1.D
【解析】A、物體的重力：G=mg=30kg×10N/kg=300N，
張偉做的有用功：W有用=Gh=300N×1m=300J，故A錯(cuò)；
B、張偉做的總功：W總=Fs=200N×2m=400J，故B錯(cuò)；
C、張偉的做功功率：，故C錯(cuò)；
（4）斜面的機(jī)械效率：
2.25；增大
【解析】（1）首先根據(jù)f=0.2G計(jì)算出物體A和動(dòng)滑輪連接的繩子上受到的拉力，再根據(jù)nF=G動(dòng)+f計(jì)算出動(dòng)滑輪的重力；
（2）首先根據(jù)影響摩擦力的因素判斷物體A受到摩擦力的變化，再根據(jù)公式分析滑輪組機(jī)械效率的變化。
【解答】（1）物體A受到地面的摩擦力為f=0.2G=400N×0.2=80N；
當(dāng)動(dòng)滑輪向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它受到向上的3個(gè)拉力，向下的動(dòng)滑輪的重力和與A受到的摩擦力相等的繩子上的拉力，
即3F=G動(dòng)+f； 3×35N=G動(dòng)+80N； 解得：G動(dòng)=25N。
（2）增加物體A的重力，那么A對(duì)地面的壓力增大，則地面對(duì)A的摩擦力增大，根據(jù)可知，該裝置的機(jī)械效率增大。
3.（1）拉力的功率為120W；
（2）動(dòng)滑輪受到的重力為200N；
（3）該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，此滑輪組的機(jī)械效率最大值是88.9%。
【解析】（1）由圖可知，n=3，則繩端移動(dòng)的距離：s=nh=3×6m=18m，
拉力做的功：W=Fs=400N×18m=7200J，
拉力的功率：P=W/t=120W；
（2）由圖乙可知，物重G=300N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率η=60%，
因機(jī)械中摩擦力及繩重忽略不計(jì)，克服物重做的功為有用功，克服動(dòng)滑輪重力和物重做的功為總功，
所以，滑輪組的機(jī)械效率：
解得：G動(dòng)=200N；
（3）已知工人的質(zhì)量為60kg，
則該工人豎直向下拉繩子自由端運(yùn)送貨物時(shí)，繩子的最大拉力：
F大=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N，
由F=1/n（G+G動(dòng)）可得，提升的最大物重：G大=nF大-G動(dòng)=3×600N-200N=1600N，
則滑輪組的最大機(jī)械效率：
浙教版科學(xué)九年級(jí)“期末沖刺”專題復(fù)習(xí)講義（十五）
機(jī)械效率

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