資源簡(jiǎn)介

核心專題四 機(jī)械效率的計(jì)算
素養(yǎng)目標(biāo)
1.能準(zhǔn)確辨析滑輪組、斜面、杠桿做功過程中的有用功、總功和額外功。
2.會(huì)計(jì)算滑輪組、斜面和杠桿的機(jī)械效率。
◎重點(diǎn):滑輪組的機(jī)械效率計(jì)算。
專題突破
1.滑輪組的機(jī)械效率
例1如圖所示,當(dāng)工人師傅用250 N的拉力向下拉繩時(shí),可使重400 N的重物勻速上升4 m,則該工人所做的有用功為 J,總功為 J,該滑輪組的機(jī)械效率為 。若用該裝置提升重800 N的重物,此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率將 (選填“變大”、“變小”或“不變”)。
思路導(dǎo)引
(1)根據(jù)W=Gh求出該工人所做的有用功,根據(jù)圖示滑輪組可知承擔(dān)物重繩子的有效股數(shù),根據(jù)s=nh求出繩子自由端移動(dòng)的距離,利用W=Fs求出拉力做的總功,再利用η=×100%,求出該滑輪組的機(jī)械效率。
　　(2)提高機(jī)械效率的方法:一是增大有用功,即拉更重的物體;二是減小額外功,如減小摩擦、減輕動(dòng)滑輪重。
對(duì)點(diǎn)自測(cè)
1如圖所示,在F=200 N的拉力作用下,物體A以2 m/s的速度沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng),若滑輪組所做有用功的功率為960 W,則地面對(duì)物體的摩擦力為 N,滑輪組的機(jī)械效率為 。(忽略繩子和滑輪的重力)
2.斜面的機(jī)械效率
例2如圖所示,斜面長(zhǎng)為30 cm、高為10 cm,用大小為100 N的拉力F將重為240 N的物體,從斜面的底端沿斜面勻速拉到斜面的頂端(不計(jì)繩子的重),則斜面的機(jī)械效率為 ;在此過程中,物體受到斜面的滑動(dòng)摩擦力為 N。
思路導(dǎo)引(1)根據(jù)W=Fs可求出拉力做的功,即總功;再根據(jù)W=Gh求出有用功;然后根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式可求出斜面的機(jī)械效率η。
根據(jù)總功與有用功的差得出額外功,再根據(jù)W額=fs,變形后可求摩擦力f。
對(duì)點(diǎn)自測(cè)
2如圖所示,斜面長(zhǎng)s=10 m,高h(yuǎn)=4 m。現(xiàn)用沿斜面方向的拉力F,將一個(gè)重為150 N的物體由斜面底端A勻速拉到頂端B,斜面的機(jī)械效率為75%,則推力F的大小為 N。
3.杠桿的機(jī)械效率
例3如圖所示,物體重150 N,掛在杠桿中點(diǎn),人用100 N的豎直向上的力將物體提高0.5 m,在此過程中,下列說法不正確的是 ( )
A.人用的拉力所做的功為 100 J
B.用杠桿提升貨物所做的有用功為50 J
C.額外功為 25 J
D.杠桿的機(jī)械效率為 75%
思路導(dǎo)引力臂是指支點(diǎn)到力的作用線的距離,根據(jù)相似三角形得出物體提高0.5 m時(shí)拉力移動(dòng)的距離,根據(jù)W=Gh求出人用的拉力所做的功,根據(jù)W=Fs求出總功,總功減去有用功即為額外功,根據(jù)η=×100%,求出杠桿的機(jī)械效率。
3如圖所示,一根質(zhì)量分布均勻的木棒OA,C是它的中點(diǎn),現(xiàn)在A點(diǎn)豎直向上施力將掛在C點(diǎn)的重為180 N的物體勻速提升0.3 m,木棒的機(jī)械效率為90%,不計(jì)摩擦,提升該物體做的總功是 J,木棒重為 N。
·方法突破·
1.滑輪組的機(jī)械效率
(1)豎直的滑輪組,在空氣中提升重物,克服重力做功。
　　η=×100%=×100%=×100%=×100%
不計(jì)摩擦力和繩重的情況:
η=×100%=×100%=×100%
(2)橫臥的滑輪組,克服摩擦力做功,與物體的重力無關(guān)。
η=×100%=×100%=×100%=×100%
2.斜面的機(jī)械效率
有用功:克服重力做的功Gh。
額外功:克服摩擦力做的功fs。
W總 = W重 + W摩　　　→　Fs= Gh+fs
η=×100%=×100%或者η=×100%=×100%=×100%
3.杠桿的機(jī)械效率
有用功:W有 =Gh。
總功:W總 =Fs。
機(jī)械效率公式:η=×100%=×100%
【參考答案】
例1　1600　2000　80%　變大
對(duì)點(diǎn)自測(cè)
1.480　80%
【解析】(1)由P有===fv物可得,地面對(duì)物體的摩擦力:f===480 N
(2)由圖可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n=3,則滑輪組的機(jī)械效率:
η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=80%
例2　80%　20
對(duì)點(diǎn)自測(cè)
2.80　【解析】運(yùn)動(dòng)過程中克服物體的重力做的功:
W有=Gh=150 N×4 m=600 J
由斜面的機(jī)械效率η=×100%可得:
W總===800 J
所以,推力F的大小:F===80 N
例3　B
3.60　20
【解析】不計(jì)摩擦,提升該物體做的有用功:
W有=G物h=180 N×0.3 m=54 J
根據(jù)η=×100%得,
總功:W總===60 J
由圖可知,C為OA的中點(diǎn),
故當(dāng)物體上升0.3 m時(shí),C點(diǎn)(杠桿的重心)上升0.3 m;
不計(jì)摩擦,η=×100%=×100%,且W額外=G木h'可得:90%=,
解得G木=20 N。

展開更多......

收起↑