資源簡介

(共18張PPT)
第十一章　簡單機械
第三節(jié)　機械效率
練基礎(chǔ)
知識點1　有用功、額外功和總功
1.（教材P269圖片改編）某同學(xué)探究機械做功時做了下面的實驗。
（1）如圖甲所示，用彈簧測力計將鉤碼勻速提升40 cm，彈簧測力計的示數(shù)為2 N，則該過程拉力所做的功為________J。
（2）如圖乙所示，用彈簧測力計并借助一個動滑輪將同樣的鉤碼勻速提升40 cm，該過程拉力做的功為0.96 J，則彈簧測力計的示數(shù)應(yīng)為________N。
（3）實驗結(jié)果表明，使用動滑輪________。
A. 既省力又少做功 B. 雖省力但多做功
C. 既不省力又多做功 D. 雖不省力但少做功
0.8
1.2
B
2. 做值日時，小陽將一桶水從一樓提到二樓。此過程中，關(guān)于做功的說法正確的是 （　　）
A. 小陽對桶做的功是有用功
B. 小陽對水做的功是有用功
C. 小陽對水做的功是額外功
D. 小陽克服自身重力做的功是總功
B
知識點2　機械效率
3.（湖南中考）如圖所示，用兩個滑輪采用不同的繞繩方法，將同一重物勻速提升相同的高度（不計繩重和摩擦），下列說法正確的是 （　　）
A. F1>F2，F(xiàn)1移動距離多
B. F1C. F1所做的額外功多
D. 兩裝置的機械效率相同
D
4.（江蘇宿遷中考）如圖所示的小型起重機，某次吊起重為6×103 N的物體，電動機的拉力為4×103 N，用時20 s，使物體上升了5 m。則通過滑輪組 （　　）
A. 做的有用功為6×104 J
B. 拉力的功率為2×103 W
C. 做的總功為2×104 J
D. 機械效率為66.7%
B
5.（重慶中考）在一次實驗探究活動中，小林用如圖所示的滑輪組將重為2.7 N的物體勻速提升了20 cm用時2 s，繩子自由端的彈簧測力計的示數(shù)如圖所示，則小林做的有用功為________J，滑輪組的機械效率為________。（g取10 N/kg）
0.54
75%
6.（江蘇連云港中考）小明家正在裝修房屋，一箱質(zhì)量為80 kg的建筑材料放在水平地面上，它與水平地面的接觸面積是1×104 cm2。裝修工人用500 N的拉力F通過如圖所示的滑輪組將建筑材料勻速提升3 m，用時20 s。求：（g取10 N/kg）
（1）建筑材料放在水平地面上時對地面的壓強；
（2）拉力F的功率；
（3）滑輪組的機械效率。
（1）800 Pa （2）150 W （3）80%
7. 【原創(chuàng)題·生活實踐】小明用如圖所示的牽引裝置來鍛煉臂力，物體A的質(zhì)量為54 kg，不計繩重和摩擦。在小明的拉力作用下，物體A上升了0.5 m，若滑輪組的機械效率為90%，則小明的拉力是多少？動滑輪的重力是多少？（g取10 N/kg）
易錯點　對機械效率的概念理解錯誤
8. 下列關(guān)于機械效率的說法正確的是 （　　）
A. 機械效率可以達(dá)到100%
B. 機械效率的高低取決于有用功的多少
C. 使用滑輪組做功越快，機械效率越高
D. 用同一滑輪組提升質(zhì)量不同的物體，機械效率不同
D
練提升
9.（山東泰安中考）如圖所示，利用滑輪組將重為80 N的物體在30 s內(nèi)勻速提升3 m，已知拉力F為50 N，若不計繩重和摩擦。下列說法正確的是 （　　）
A. 繩端移動的速度為0.3 m/s
B. 動滑輪的重力為50 N
C. 拉力做功的功率為40 W
D. 滑輪組的機械效率為80%
D
10.【新情境·生活實踐】（多選）在勞動實踐中，小孫在水平地面與車廂間用木板搭一斜面，并用平行于斜面的推力將重為600 N的貨物從斜面底端勻速推到頂端的車廂，如圖所示。已知斜面長L=6 m，斜面高h(yuǎn)=1.5 m，斜面的機械效率η=60%。下列敘述正確的是 （　　）
A. 小孫推動貨物所用推力大小為150 N
B. 貨物受到斜面的摩擦力大小為100 N
C. 若增大推行速度，則貨物受到的摩擦力將變大
D. 若h不變、減小L（物體對斜面的壓力減小），則斜面的機械效率將升高
BD
11.（四川成都中考，多選）如圖甲所示，小歡用力F向下拉繩子，使物體M在水平地面勻速移動，地面ab段、bc段粗糙程度不同。物體M重力為400 N，動滑輪重力為5 N，ab=2 m，bc=3 m。物體M從a點到c點的過程中，拉力F與M移動距離的關(guān)系如圖乙所示，不考慮物體大小對運動的影響，忽略繩子重力及滑輪轉(zhuǎn)軸摩擦，對此過程的分析，下列結(jié)論正確的是 （　　）
A. 繩子自由端移動的距離為15 m
B. 拉力F做的功為840 J
C. 拉力F在ab段做的額外功等于在bc段做的額外功
D. 物體M從ab段到bc段，滑輪組的機械效率變大
BD
12.（湖北武漢漢陽期末）用如圖所示的滑輪組，將一重為450 N的物體以0.1 m/s的速度勻速向上提升2 m，拉力F為200 N，求：
（1）滑輪組的機械效率；
（2）拉力F的功率。
13.【新情境·先進(jìn)科技】“奮斗者”號是中國研發(fā)的萬米載人潛水器，搭載我國科研人員進(jìn)行了多次萬米深潛，進(jìn)行了一系列深海探測科考活動，帶回了礦物、沉積層、深海生物及深海水樣等珍貴樣本，并在深海中完成了和水上的通話，創(chuàng)造了中國載人深潛的新紀(jì)錄。如圖甲所示，“奮斗者”號完成任務(wù)出水后，用起重
機將重2.25×105 N的潛水器吊起回收到母船上，我們將起吊裝置簡
化為圖乙所示的滑輪組。若“奮斗者”號離開水面后吊起時，電動機
對鋼繩自由端的拉力F為7.5×104 N，用時200 s，“奮斗者”號勻速上
升了10 m。求此次回收“奮斗者”號的過程中：
如圖甲所示，“奮斗者”號完成任務(wù)出水后，用起重機將重2.25×105 N的潛水器吊起回收到母船上，我們將起吊裝置簡化為圖乙所示的滑輪組。若“奮斗者”號離開水面后吊起時，電動機對鋼繩自由端的拉力F為7.5×104 N，用時200 s，“奮斗者”號勻速上升了10 m。求此次回收“奮斗者”號的過程中：
（1）滑輪組吊起“奮斗者”號所做的有用功；
（2）滑輪組繩子自由端移動的距離；
（3）滑輪組吊起“奮斗者”號所做的總功；
（4）拉力F做功的功率；
（5）滑輪組的機械效率。
（1）2.25×106 J （2）40 m （3）3×106 J （4）1.5×104 W （5）75%


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第三節(jié) 機械效率
第十一章 簡單機械
新課引入
你需要從水井中往上提水，有兩種水桶，一種是很重的鐵皮水桶，另一種是很輕的鋁合金水桶，你會選擇哪種水桶提水更輕松呢？
鐵皮水桶
鋁合金水桶
新課講授
知識點
一
什么是機械效率
1. 有用功
（1）概念：必須做的對人們有用的功，用W 有表示。
（2）理解：在提水過程中，人對水做的功就是有用功。若水的重
力為G水，提升的高度為h，則W 有=G水h。因此，選用
鐵皮水桶和鋁合金水桶所做的有用功相同。
2. 額外功
（1）概念：并非人們需要但又不得不做的功，用W 額表示。
（2）理解：在提水過程中，人對水桶做的功就是額外功，這部分功對
我們無用，但是又不得不做。若水桶的重力為G桶，提升
的高度為h，則W 額=G桶h。因此，G桶越大，W 額越多，提
水時應(yīng)該選用鋁合金水桶，減少額外功。
（3）額外功產(chǎn)生的主要原因
①提升物體時，克服機械自重、容器自重等所做的功。
②克服機械的摩擦所做的功。
3. 總功
（1）概念：拉力（或動力）所做的功，物理學(xué)中叫總功，用W 總表示。
（2）理解：在提水過程中，人做的功（人對繩子的拉力做的功）就是
總功。若人對繩子拉力為F，繩子自由端移動的距離為s，
則W 總=Fs。
（3）總功、有用功與額外功之間的關(guān)系：W 總=W 有+W 額。
4. 總功、有用功、額外功的單位都是焦耳（J）。
5.機械效率
（1） 概念：有用功和總功的比值叫機械效率。
（2）公式：
機械效率η 通常用百分率表示。
（3）理解
①由于額外功不可避免，有用功總是小于總功，所以任何實際機械的機械效率η 都小于1。
②根據(jù) 可知，
當(dāng)W 有一定時，W 額越大，η 越小；
當(dāng)W 額一定時，W 有越大，η 越大。
③機械效率不是機械的一種固定性能，在完成不同任務(wù)的過程中，同一個機械的機械效率可能不同。
典例
④機械效率的高低并不決定使用機械是省力還是費力，效率高只說明有用功在總功里所占的比例大。省力還是費力是指使用機械時所用動力的大小，機械效率高并不一定省力。
知識點
二
*測量滑輪組的機械效率
1.實驗步驟
（1）用彈簧測力計測出鉤碼的重力G。
（2）如圖所示，安裝好滑輪組后，先在細(xì)繩與動滑輪相切處用色筆在細(xì)繩上做個記號，再勻速豎直拉動彈簧測力計，提升1 個鉤碼，此時彈簧測力計的示數(shù)即為拉力F。用刻度尺量出鉤碼上升的高度h 以及細(xì)繩色點到與動滑輪相切處的距離，就是細(xì)繩自由端通過的距離s。
（3）由以上測得的數(shù)據(jù)，用公式
算出滑輪組此時的機械效率η。
（4）如圖乙所示，改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)以上實驗。
典例
2. 實驗結(jié)論
滑輪組的機械效率與所提重物有關(guān)，使用同一滑輪組提升不同
重物時，重力越大，機械效率越高。
3. 提高滑輪組機械效率的方法
（1）減小額外功，如減小摩擦，減小動滑輪自重等。
（2）增加有用功，如增大所提升重物的重力。
知識點
三
幾種簡單機械的機械效率
1.杠桿
有用功：
總功：
機械效率：
2. 滑輪組豎放（不計繩重、轉(zhuǎn)軸摩擦）
有用功：
額外功：
總功：
機械效率：
3.滑輪組橫放（不計繩重、轉(zhuǎn)軸摩擦）
有用功：
總功：
機械效率：
4.斜面
有用功：
額外功：
總功：
機械效率：
典例
課堂小結(jié)
機械效率
有用功、額外功和總功
理解
W 總=W 有+W 額
任何實際機械的機械效率η 都小于1
公式：
機械效率的高低并不決定使用機械是省力還是費力
機械效率不是機械的一種固定性能
提高滑輪組機械效率的方法
隨堂練習(xí)1
D
隨堂練習(xí)2
勻速
彈簧測力計提升的高度應(yīng)該是0.3 m，不是0.2 m
66.7%
變大
隨堂練習(xí)3
改變用力的方向
1600

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