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版本：滬粵版
年級(jí)：九年級(jí)上冊(cè)
物理
第十一章 機(jī)械功與機(jī)械能
11.3如何提高機(jī)械效率(第二課時(shí))
1.會(huì)測(cè)算滑輪組的機(jī)械效率。
2.知道機(jī)械效率總小于1,知道提高機(jī)械效率的方法和意義。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率
實(shí)驗(yàn)與探究
選擇器材，組裝一個(gè)如圖所示的滑輪組，并用它來(lái)提升重物G。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br/>測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率
實(shí)驗(yàn)原理：
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
觀察與思考
（1）滑輪組工作時(shí)的有用功怎樣計(jì)算？需要測(cè)量哪些物理量？
（2）滑輪組的額外功是怎樣產(chǎn)生的，是否便于測(cè)量？
（3）有其他簡(jiǎn)便的方法測(cè)算總功嗎？需要測(cè)量哪些物理量？
（4）為了求出滑輪組的有用功和總功，從而計(jì)算滑輪組工作時(shí)的機(jī)
械效率，除滑輪組外，實(shí)驗(yàn)中還需要哪些測(cè)量器材？
實(shí)驗(yàn)與探究
注意事項(xiàng)
（1）鉤碼上升的高度h，可用豎直放置在鉤碼旁的刻度尺讀
出，以鉤碼的下端為標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)。
（2）拉力F的大小由彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出，要豎直向上勻
速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧不要和外殼摩擦。
（3）測(cè)量細(xì)繩自由端通過(guò)的距離s時(shí)，可事先在細(xì)繩自由端
上作一標(biāo)記，再拉彈簧測(cè)力計(jì)，用滑輪組提升重物。用
刻度尺量出鉤碼上升的高度后，再量出細(xì)繩標(biāo)記移動(dòng)
的距離，就是細(xì)繩自由端通過(guò)的距離s。
實(shí)驗(yàn)與探究
記錄數(shù)據(jù)
交流與討論
同一個(gè)滑輪組，在提升不同的重物時(shí)，其機(jī)械效率是不同的。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
思考：還有什么因素會(huì)影響滑輪組的機(jī)械效率？
觀察與思考
起重機(jī)的機(jī)械效率是40%~60%
滑輪組：50%~70%
一些機(jī)械的機(jī)械效率
水泵：60%~80%
觀察與思考
如何提高機(jī)械效率？
（1）減少機(jī)械自重。
（2）減少機(jī)械的摩擦等來(lái)減小額外功。
（3）在額外功一定時(shí)，增大有用功。
（4）改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使它更合理、更輕巧。
（5）在使用中按照技術(shù)規(guī)程經(jīng)常保養(yǎng)，定時(shí)潤(rùn)滑，使機(jī)械
處于良好的運(yùn)轉(zhuǎn)態(tài)。
一、如何測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率
二、如何提高滑輪組的機(jī)械效率
1.利用滑輪組將重力為G的物體豎直提升高度h時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離為s，克服物體重力做的功是　　　　，公式為　　　　　;拉力F做的
功是　　　　，公式為　　　　　。滑輪組的機(jī)械效率η=＿＿＿＿＿＿　　　×100%=　 　　×100%。
有用功
W有用=Gh　
總功　
W總=Fs
　
　
2.如圖所示，拉動(dòng)重力為G的物體沿斜面移動(dòng)距離s，此時(shí)拉力大小為F，物體上升高度為h，克服物體重力做的功是　　　　，公式為　　　　;拉力F做的功是　　　　，公式為　　　　;額外功是克服　　　　做的功。
有用功
W有用=Gh　
總功
W總=Fs　
摩擦力
1.某機(jī)械的機(jī)械效率為80%，使用它做400 J的有用功，則總功為　　J。
2.用如圖的滑輪組把貨物拉上貨倉(cāng)，貨物重500 N，用350 N的力F拉繩端使貨物勻速上升1 m，此過(guò)程有用功為多少焦 總功為多少焦 滑輪組的機(jī)械效率為多少
500
2.解:拉力做的有用功
W有用=Gh=500 N×1 m=500 J。
由圖可知n=2，繩子自由端移動(dòng)的距離
s=nh=2×1 m=2 m。
拉力做的總功W總=Fs=350 N×2 m=700 J。
滑輪組的機(jī)械效率
η=×100%=×100%=71.4%。答:(略)
3.如圖所示，工人用動(dòng)滑輪提升重為800 N的物體，所用拉力為F，物體勻速上升10 m，此時(shí)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為80%。求:
(1)工人做的有用功。
(2)工人對(duì)繩端的拉力F。
3.解:(1)工人所做的有用功
W有用=Gh=800 N×10 m=8 000 J;
(2)W總===10 000 J.
繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh=2×10 m=20 m，
工人對(duì)繩端的拉力F===500 N。
答:(略)
4.如圖所示，工人用沿斜面向上、大小為500 N的推力，將底面積為8 dm2重800 N的貨物從A點(diǎn)勻速推至B點(diǎn);再用100 N的水平推力使其沿水平臺(tái)面勻速運(yùn)動(dòng)5 s，到達(dá)C點(diǎn)。已知AB長(zhǎng)3 m，BC長(zhǎng)1.2 m，距地面高1.5 m。求:
(1)水平推力做功的功率。
(2)斜面的機(jī)械效率。
(3)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力。
4.解:(1)水平推力做的功
W=FsBC=100 N×1.2 m=120 J，
推力做功功率:P===24 W;
(2)在斜面上推力做的有用功
W有用=Gh=800 N×1.5 m=1 200 J，
推力做的總功:W總=F'sAB=500 N×3 m=1 500 J，
斜面的機(jī)械效率:η==×100%=80%;
(3)推力在斜面上做的額外功
W額=W總-W有用=1 500J-1 200 J=300 J，
由W額=fsAB可得在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力
f===100 N.
答:(略)
1.圖甲是《墨經(jīng)》中記載的古代提升重物的工具——“車(chē)梯”，圖乙是其等效圖。利用此“車(chē)梯”勻速提升重物時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.繩端移動(dòng)的距離是物體上升距離的5倍
B.被提升的物重是繩子拉力的4倍
C.增大物重，所做的有用功增大
D.增大物重，“車(chē)梯”的機(jī)械效率變高
D　
2.甲、乙兩位工人分別用如圖所示的A、B兩種方式，將同樣重的一袋沙子提到相同高處，滑輪的重力小于沙子的重力，不計(jì)摩擦阻力和繩子的重力，則兩人所用的拉力FA　　　FB;做的有用功WA　　　WB;做的額外功WA　　　WB;兩人所用的滑輪的機(jī)械效率ηA　　　ηB。(以上各空均選填“>”“<”或“=”)
>　
=
<　
>
3.小紅同學(xué)在用如圖所示的滑輪組做“測(cè)滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速豎直拉起重3 N的物體，物體升高了0.2 m，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)是　　　N，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)物體所做的有用功是　　　J，總功是　　　J，額外功是　　　　J，滑輪組的機(jī)械效率是　　　　。
1.2
0.6
0.72
0.12
83.3%
4.(2024·揚(yáng)州)如圖所示，工人用動(dòng)滑輪勻速提升重為400 N的窗玻璃，所用的豎直拉力為250 N，窗玻璃上升的高度為10 m，用時(shí)50 s。求:
(1)所做的有用功W有;
(2)工人所用拉力的功率P;
(3)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η。
解:(1)由題意可知，克服窗玻璃的重力做的功即為有用功，W有用=G物h=400 N×10 m=4 000 J。
(2)由圖可知，該動(dòng)滑輪有2段繩子，所以繩子自由端移動(dòng)的距離為
s=10 m×2=20 m所以工人所用拉力做的功為
W總=Fs=250 N×20 m=5 000 J，
拉力的功率P===100 W。
(3)由機(jī)械效率公式可得動(dòng)滑輪的機(jī)械效率
η=×100%=×100%=80%。
答:(略)
5.關(guān)于機(jī)械效率和功率，下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A.功率大的機(jī)械，做功一定多
B.做功多的機(jī)械，機(jī)械效率一定高
C.機(jī)械效率高的機(jī)械，功率一定大
D.做功快的機(jī)械，功率一定大
D　
6.將一個(gè)定滑輪改為動(dòng)滑輪使用，則它的機(jī)械效率在不計(jì)繩重和摩擦?xí)r(　　)
A.一定提高　 B.一定降低
C.一定不變　 D.無(wú)法判斷
B　
7.如圖所示，在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，用動(dòng)滑輪把重40 N的物體勻速提高2 m，所用的拉力為25 N，則拉力做功是　　　　J，動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是　　　　　;如果把物體換成重100 N的物體并勻速提升相同高度，則這個(gè)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率將　　　　(選填“變大”“變小”或“不變”)。
100　
80%　
變大
8.重600 N的小強(qiáng)因腿受傷坐輪椅上學(xué)，輪椅的重量是100 N，樂(lè)于助人的小剛同學(xué)用250 N的推力將小強(qiáng)和輪椅勻速推上長(zhǎng)4 m，高1 m的斜坡，則小剛對(duì)小強(qiáng)和輪椅做的有用功　　　J，小剛做的額外功是　　　J，該斜面的機(jī)械效率是　　　，物體所受斜面的摩擦力為　　　N。
700
300
70%　
75
9.小東用100 N的力沿豎直方向?qū)⒏軛U的一端拉下20 cm時(shí)，杠桿另一端把320 N的重物提高了5 cm，他做的有用功是　　　J，總功是　　　J，杠桿的機(jī)械效率是　　　。
16　
20
80%
10.在九年級(jí)物理拓展課上，李博同學(xué)模擬某建筑工地上塔吊的工作情景，設(shè)計(jì)了如圖所示的滑輪組來(lái)提升裝修材料。若他用250 N的拉力在20 s內(nèi)，將重420 N的材料提升了10 m。(不計(jì)繩重和摩擦，g取10 N/kg)
(1)拉力的功率是多少
(2)提升重420 N的材料時(shí)，此滑輪組的機(jī)械效率是多少
(3)若繩子能承受的最大拉力為400 N，則此滑輪組的機(jī)
械效率最大可提高到多少
10.解:(1)由圖可知，n=3，則繩子自由端移動(dòng)的距離s=nh=3×10 m=30 m，
拉力做的功W總=Fs=250 N×30 m=7 500 J，
則拉力的功率P===750 W。
(2)提升420 N材料時(shí)，克服材料重力所做的有用功W有用=Gh=420 N× 10 m=4 200 J。
此滑輪組的機(jī)械效率η=×100%=×100%=56%。
(3)不計(jì)繩重和摩擦，由F=(G+G動(dòng))可得，動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=nF-G=3×250 N-420 N=330 N，若繩子能承受的最大拉力為400 N時(shí)，則提升物體的最大重力G大=nF大-G動(dòng)=3×400 N-330 N=870 N。
此滑輪組的最大機(jī)械效率η大=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=72.5%。
答:(略)
11.如圖所示的機(jī)械拉著重500 N的物體在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，物體受到的摩擦力為120 N，繩子末端的水平拉力為50 N，則滑輪組的機(jī)械效率為　　　;若物體運(yùn)動(dòng)的速度為0.2 m/s，則30 s內(nèi)拉力做的功是　　 J。
80%
900
12.如圖所示，重為G的物體在沿斜面向上的拉力作用下，從斜面的底部移到頂部，設(shè)沿斜面移動(dòng)的距離為s，上升的高度為h，拉力為F，物體受到的摩擦力為f，則斜面的機(jī)械效率為(　　)
A.　　　　　　B.　　　　　　
C.　　　 　D.
B

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