資源簡介

12.3 機械效率
知識點回顧
1．有用功：對人們有用的功，等于直接用手對重物所做的功（Gh）。
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W總－W額=ηW總。
2．額外功：并非我們需要但又不得不做的功。
公式：W額=W總－W有用=G動h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）。
3．總功：有用功加額外功或動力所做的功。
公式：W總=W有用＋W額=Fs=W有用／η。
4．機械效率和功率的區別
功率和機械效率是兩個不同的概念。功率表示做功的_________，即單位時間內完成的功功率越大，做功越快；機械效率表示機械做功的效率，即所做的總功中有多大比例的有用功，機械效率越大，有用功跟總功的比值_________。有用功總________總功，所以機械效率總__________。通常用百分數表示。某滑輪機械效率為60%表示有用功占總功的60%。
提高機械效率的方法：減小機械自重、減小機件間的摩擦等。
5.滑輪組的機械效率：
（1）概念：
（2）計算：
（3）提高滑輪組機械效率的方法：
①增加物重（增加有用功占比）
②減輕動滑輪重
③減少摩擦
（4）特殊滑輪的機械效率：
練習題
一、選擇題
1．關于功、功率和機械效率下列說法正確的是（　?。?br/>A．做功多的機械，功率一定大 B．功率大的機械，做功一定快
C．功率大的機械，機械效率一定高 D．改進機械的性能可以使機械效率達到100%
2．兩臺機械，甲機械效率為80%，乙機械效率為60%，下列說法正確的是（　?。?br/>A．甲機械一定比乙機械省力 B．甲機械一定比乙機械做功快
C．甲機械做的有用功一定比乙機械的多 D．有用功相同時，乙機械所做的總功多
3．如圖所示，用沿斜面向上的力拉著物體從斜面底端勻速運動到斜面頂端，下列做法中能提高此過程中斜面機械效率的是（　?。?br/>A．增大斜面的傾斜程度 B．在斜面上鋪較粗糙的棉布
C．將墊斜面的木塊向右移動一些 D．把物體換成底面粗糙程度相同但更重一些的
4．如圖所示，小明分別用甲、乙兩滑輪把同一桶沙從一樓地面提到二樓地面，用甲滑輪所做的總功為W1，機械效率為η1；用乙滑輪所做的總功為W2，機械效率為η2（不計繩重與摩擦）。則（　?。?br/>A．W1＜W2，η1＞η2 B．W1＜W2，η1＜η2
C．W1＞W2，η1＞η2 D．W1＞W2，η1＜η2
5．如圖所示，利用輕質滑輪組勻速拉動水平地面上重為G的物體。若拉力的大小為F，物體和地面之間的摩擦力大小為f，A點的拉力FA，則下列滑輪組的機械效率表達式正確的是（　?。?br/>A． B． C． D．
6．在老舊小區改造中，工人利用滑輪組將重380N的建筑材料提升到樓頂，如圖所示。已知工人對繩子的拉力為200N，建筑材料在5s內勻速上升5m，不計繩重及摩擦。此過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．工人所拉繩子移動了15m B．動滑輪所受重力為10N
C．滑輪組所做的有用功為2000J D．滑輪組的機械效率為95%
7．某型號挖掘機在6s內將裝滿鏟斗的質量為0.75t的泥土送到10m外的岸邊，挖掘深度（如圖乙所示）發動機的總功率是20kW，（?。﹦t（　　）
A．挖掘機每挖一次泥土并水平移送到岸邊，挖掘機對泥土做功為
B．挖掘機每挖一次泥土并水平移送到岸邊，挖掘機對泥土做功為
C．挖泥過程中挖掘機的機械效率為12.5%
D．挖泥過程中挖掘機的額外功為
8．如圖所示，小明用滑輪組將一桶重為200N的水在10s內勻速提升6m，拉力F為150N。忽略繩重、桶重及摩擦，下列說法正確的是（　?。?br/>A．使用滑輪組既能省力又能省功
B．該滑輪組的機械效率為80%
C．該滑輪組的動滑輪重為100N
D．若提升過程中，有部分水灑出，滑輪組的機械效率不變
二、填空題
9．如圖所示是兩個工人分別用滑輪按甲、乙兩種方式把質量相同的兩袋沙子從地面提到二樓，兩種方式所做的總功W甲、W乙，機械效率為η甲、η乙．若不計繩重及摩擦，則有下列關系：W甲　 　W乙，η甲　 　η乙。（選填“＞”、“=”或“＜”）
10． 如圖所示，小華用5N的拉力在10s內將重12N的木塊從斜面底部勻速拉到頂部。斜面長為1m，高度為0.3m，拉力F的功率為　 　W，使用該斜面的額外功為　 　J，機械效率為　 　。
11．如題圖所示，工人師傅用一個動滑輪提升一個重為40N的物體，所用的豎直拉力為25N，在10s內物體向上移動了1.6m，在此過程中，工人師傅拉繩子的力做功為　 　J，拉力的功率為　 　W，該動滑輪的機械效率為　 　。
12．工人用如圖所示的裝置搬運石塊A。已知A重1200N，在20s內沿水平方向勻速移動3m，工人所用拉力F為120N，那么A移動過程中拉力F做功為　 　 J；如果此裝置機械效率為，則石塊A受到的摩擦力為　 　 N。
13．如圖所示是一臺汽車起重機吊裝貨物的滑輪組，若某次作業中，起重機在內將的貨物由地面提升到的高度，鋼絲繩的拉力為，拉力做的有用功為　 　，起重機起吊貨物的機械效率為　 　。
三、實驗探究題
14．學習了滑輪組的機械效率之后，小明用同樣的滑輪，組裝成兩個滑輪組，分別如圖甲、乙所示，實驗的部分數據如表格所示。
次數 物體重G/N 提升高度h/cm 拉力F/N 繩端移動距離s/cm 機械效率η
1 2 10 1.5 20 　
2 2 10 1.0 　 　
（1）第一次實驗的機械效率為　 ?。?br/>（2）第二次實驗如圖乙所示，則彈簧測力計移動的距離是　 　cm，分析比較兩次機械效率，發現第二次實驗測得滑輪組的機械效率　 ?。ㄟx填“大于”“小于”或“等于”）第一次實驗測得滑輪組的機械效率；
（3）想提高此滑輪組的機械效率，以下措施中可行的是　 ?。ㄌ钚蛱枺?br/>①選用輕質動滑輪
②給滑輪的軸心加潤滑油
③增加物體被提升的高度
④增大被提升的物體的重力
15．在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，小剛用如圖所示滑輪組進行了三次實驗，實驗數據如表所示。
實驗序號 物重 物體上升的高度 拉力 繩端移動距離 機械效率
　
（1）本實驗中用到的測量工具有　 　 和　 　。
（2）在第次實驗中，做的有用功是　 　，額外功是　 　。
（3）第次實驗中滑輪組的機械效率是　 　結果保留至。
（4）通過分析實驗數據可以得出：同一滑輪組提升的物重增大，機械效率將　 　均選填“增大”、“減小”或“不變”。
四、計算題
16． 一個邊長為40cm的正方體放在水平地面上時，對地面的壓強為6000Pa，如圖所示用滑輪組勻速豎直提升該重物，若重物以0.1m/s的速度勻速上升，人對繩子的拉力F的功率為120W，不計繩重和摩擦。（g取10N/kg）
（1）求重物的質量。
（2）求滑輪組的機械效率。
（3）若用此滑輪組勻速提升另一物體B時，滑輪組的機械效率是75%，求物體B所受的重力。
17． 小明用如圖甲所示的滑輪組提升物體，物體的重力為500N，所用動滑輪的重力為40N，不計繩重和摩擦，繩子自由端豎直移動的距離隨時間變化的關系如圖乙中a所示，物體上升的高度隨時間變化的關系如圖乙中b所示。
（1）求0-30s內物體上升的速度；
（2）求0-20s內拉力做功的功率；
（3）求滑輪組提升物體的機械效率。
18．如圖所示每個滑輪均重50N、拉著重450N的物體以0.1m/s的速度上升了4m，拉力F的功率是60W（不計繩重），求：
（1）對重物做的有用功；
（2）拉力做的總功；
（3）滑輪組的機械效率；
（4）貨物上升4m過程中，克服摩擦力做的功。
參考答案
1．B
2．D
3．A
4．A
5．C
6．D
7．C
8．C
9．＜；＞
10．0.5；1.4；72%
11．80；8；80
12．1080；270
13．4800；80%
14．（1）66.7%
（2）30；等于
（3）①②④
15．（1）彈簧測力計；刻度尺
（2）1.8；0.54
（3）80.8%
（4）增大
16．（1）解：重物是邊長為40cm的正方體，即邊長為0.4m，重物對地面的壓強為6000Pa，則重物對地面的壓力
重物靜止在地面上，重物對地面的壓力與地面對重物的支持力是一對相互作用力，大小相等，重物受到的重力與地面對重物的支持力是一對平衡力，大小相等，則重物的重力為960N，重物的質量
答：重物的質量是96kg；
（2）解：由圖可知，動滑輪上的繩子段數n=2，重物以0.1m/s的速度勻速上升，繩端移動的速度
繩子的拉力F的功率為120W，則繩端拉力
滑輪組的機械效率
答：滑輪組的機械效率是80%。
（3）解：根據可知，動滑輪的重力
滑輪組的機械效率
即
解得。
答：物體B所受的重力是720N。
17．（1）解：根據圖像可知，物體上升的高度和繩子自由端豎直移動的距離的關系可知，當繩子自由端移動9m時，物體上升的高度是3m，說明承擔物重繩子的股數為
根據題意可知，0~30s內，物體上升的高度s物=3m，物體上升的速度
（2）解：由題意可得，不計繩重和摩擦，0~20s內，物體勻速上升，繩子的拉力為
繩子自由端移動的速度為
根據
可得，拉力做功的功率為
P=Fv繩=180N×0.3m/s=54W
（3）解：滑輪組提升物體的機械效率
18．（1）1800J；（2）2400J；（3）75%；（4）400J

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