資源簡介

1．有用功：利用機械時，必須要做的這部分功，叫有用功，常用W有用表示。額外功：使用機械時，不需要但又不得不做的那部分功叫額外功，常用W額外表示。總功：有用功和額外功的總和，叫總功，常用W總表示。
2．機械效率：有用功跟總功的比值，叫機械效率，常用η表示。
機械效率的公式：η= ×100％= ×100％= ×100％
在不計繩重及摩擦時：η= ×100％
3．機械效率反映了有用功在總功中占的比例大小，它沒有單位。提高機械效率的方法：減少機械自重、減少機械的摩擦等來減小額外功；也可以在額外功一定時，增大有用功。由于有用功總小于總功，機械效率總小于1。
4. 斜面：
W總=FL； W有用= Gh； W額外=fL； = ×100％=
斜面機械效率的大小取決于斜面粗糙程度和傾斜角度的大小，與物重大小無關。
例1．小宇同學利用定滑輪可以改變施力方向的特點，設計了如圖甲所示的一種拉動的簡易裝置．在窗子的右側拉動拉線，就可以實現的打開與閉合．
例2．如圖所示，甲為一半徑為R的光滑的1/4 半圓弧槽與一粗糙的水平面相連接，將重為G的物體從斜面頂端由靜止釋放，測出在水平面上滑行距離為S1處停下來。圖乙是一個粗糙的半徑為R的1/4半圓弧槽與和甲中同樣粗糙的水平面相連接，將甲中重為G的物體也從乙斜槽頂端由靜止釋放，測出在水平面上滑行距離為S2后停下來，
（1）甲中重力對物體做的功W=__ _ ；
（2）甲圖中，物體從頂端滑下到靜止，此過程中機械能轉化為__ _；
（3）乙中物體在水平面上的摩擦力f為_ __；
例3．如圖所示是一個自制密度秤，其外形和桿秤差不多．裝秤鉤的地方吊著一個鐵塊，提紐位于B處，秤砣放在A處時，秤桿恰好水平平衡．把鐵塊浸沒在待測密度的液體中時，移動秤砣便可直接在桿上讀出液體的密度。
（1）在圖示甲位置平衡時，整個裝置的總重心位于 。（“A處”、“B處”、“AB之間的某一位置”）
（2）當測量水的密度時，秤砣在C位置密度秤水平平衡，現向水中逐漸加入少量食鹽，則應該如何移動秤砣才能保持密度秤水平平衡 。
（3）若測量酒精的密度時，鐵塊沒有完全浸沒，則測量值 （“大于”、“等于”、“小于”）真實值。

例4、如圖所示是常見的引導牌，放在室外時，在大風過后有時會被吹倒，小徐很想了解原因．他通過測量了解到牌高厘米，牌寬為厘米，支架高厘米，支架接觸地面的寬度厘米，整塊牌的質量為千克；根據所測數據小徐粗略繪制出指示牌的側視圖（見圖）．假設支架質量忽略不計，請回答：
（1）要吹倒豎直放置的引導牌，風對引導牌的風壓（每平方米面積受到的壓力）至少為多少？
（2）為避免引導牌在室外經常被風吹倒，你提出的改進建議是 ．

指示牌
1．小明小組利用如圖所示裝置探究“杠桿平衡條件”時，在杠桿兩側掛上不同個數的鉤碼，移動鉤碼使杠桿在水平位置平衡，這樣三次實驗后得出結論：動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離。下列能幫助他得出正確結論的操作是(? )
A．去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計豎直向下拉
B．去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計斜向下拉
C．去掉一側鉤碼，換用彈簧測力計豎直向上拉
D．增加鉤碼個數，再多次實驗使結論更具普遍性
2．輕質杠桿每小格的長度相等，O為支點．在杠桿左側掛一物體甲，若在杠桿右側掛一物體乙，并在物體乙的下方拴接一個彈簧，如圖17所示，當杠桿在水平位置時，整個裝置處于平衡狀態．已知物體乙的重力為600N，彈簧對物體乙的作用力為300N．下列說法正確的是( )
A．物體甲的重力不可能為450N
B．物體甲的重力可能為300N
C．物體乙受到彈簧的一定處于壓縮狀態
D．物體乙受到繩子的拉力可能為900N或300N
3．如圖甲所示，一物體置于斜面上剛好能沿斜面勻速下滑，現用一沿斜面向上的拉力F使該物體沿斜面向上勻速滑動，如圖乙所示，則可知此時斜面的機械效率是（　　）
A．25%
B．50%
C．75%
D．條件不足，無法確定斜面具體的機械效率
有兩個完全相同的彈簧稱，分別用恒力F拉著彈簧稱使不同物體按照甲、乙圖示位置做勻速直線運動，試分析：
（1）甲圖中彈簧秤示數 （“大于”、“等于”、“小于”）乙圖。
（2）甲圖中物體所受摩擦力 （“大于”、“等于”、“小于”）乙圖。
（3）乙物體在運動過程中，機械能將 （“增大”、“減小”、“不變”）。
5．在水平地面上有一長方體木箱，小林用水平推力F把木箱向前推動，如圖甲所示，此過程中，推力F隨時間t的變化情況如圖乙所示，木塊前進的速度V的大小隨時間t的變化情況如圖丙所示，則，從3s到5s內，推力對木塊所做的功　　　Ｊ，第2秒木塊受到的摩擦力　　N。從1s到3s內，推力做功的功率為　 w。
6．如圖所示，一輕質杠桿支在支架上，OA＝20 cm，G1為邊長是5 cm的正方體，G2重為20 N。當OC＝10 cm時，繩子的拉力為____N，此時G1對地面的壓強為2×104 Pa。現用一水平拉力，使G2以____cm/s的速度向右勻速運動，經過12.5 s后，可使G1對地面的壓力恰好為0。
7．將一物塊靜置于斜面上A點，此時物塊的機械能為12J。放手后，物塊沿斜面滑下，并在水平面上滑行至B點停下，如圖所示，整個過程中有 力和 力對物塊做功。若將物塊沿原路剛好推回A點，則要對它做 J的功。
8.為了將放置在水平地面上、重G=100 N的重物提升到高處。小明同學設計了圖（甲）所示的滑輪組裝置。當小明用圖（乙）所示隨時間變 化的豎直向下拉力F拉繩時，重物的速度υ和上升的高度h隨時間t變化的關系圖像分別如圖（丙）和（丁）所示。不計摩擦，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。在1～2s內，拉力F做的功為 焦；在2～3s內，拉力F的功率為 瓦，在2～3s內，滑輪組的機械效率為 。
9、小明家有個木衣架，有一次放學回家他把書包掛在衣架A處，衣架倒了下來，小明是個聰明的孩子，他分析了衣架倒下來的原因后，測量了如下的數據：書包質量5千克；木衣架質量3千克；圓底盤直徑30厘米；其他數據如圖，衣架受到重力的作用線經過圓底盤的圓心。
（1）請你通過計算，解釋衣架倒下來的原因。
（2）為了防止衣架倒下來，小明提出了改進意見適當增大圓底盤直徑，請你再說出一種其他方法。

10.如圖為一舉重杠鈴。小明同學在一次體育課上舉杠鈴的過程中，他覺得自己右手力量要大于左手的力量，于是在舉重過程中上右手再多承擔一些壓力，則他的右手應該向 （右端/左端）移動。
（1）在一次舉重過程中，小明同學雙手將杠鈴舉過頭頂，在他舉著杠鈴站立時左右兩手間距離為１m,左手距離左側杠鈴0.4m，右手距離右側杠鈴0.6m，若此時小明左手豎直向上舉的力為350N，則小明同學所舉杠鈴總質量為多少千克？
（2）若小明同學體重50Kg某次舉起的杠鈴總重只有30Kg，在由蹲下到起立的舉重過程中，杠鈴高度升高了1.8m，而自身重心升高了1m，則在該次舉重過程中的機械效率是多少？（g=10N/Kg）
　
1．小新同學家中的墻壁上豎直懸掛著一指針式電子鐘，當其因電池電能不足而停止時，指針最可能停在如圖中所示的哪個位置附近（　 　）

2．航模小組的某位同學在操場上利用如圖所示的電動遙控飛機進行訓練，他操作遙控器，使重為3N的飛機從水平地面由靜止開始豎直上升，飛機先后經歷加速、勻速、減速三個階段，然后懸停在距離地面10m的高度處．飛機豎直上升的總時間為12s勻速上升階段的速度為1m/s．假設飛機在空中的受力情況可以簡化為僅受重力和豎直向上的升力，則下列說法正確的是（　　）
　　A．在離開地面的過程中飛機對地面的壓力先增大后減小
　　B．在上升的階段受到的升力大于重力
　　C．在上升階段飛機的功率為2.5W
　　D．在懸停階段飛機升力的功率為3W
3．某工程隊在一次施工作業中，以恒定速度沿豎直方向將質量為4噸的實心圓柱形工件從深水中吊起至距水面某一高度如圖1所示，繩子作用在工件上端的拉力F的功率P隨工件上升高度h變化的圖象如圖2所示，不計水的阻力（ρ水＝1.0×103kg/m3,g取10N/kg），求：
⑴工件上升的速度大小？
⑵當工件露出水面1/4時所受的浮力；
⑶工件的橫截面積.

4.如圖是搬運工人用滑輪組將倉庫中的貨物沿水平軌道拉出的示意圖。已知貨物的質量為600千克，所受軌道的摩擦力為其重力的0.1倍，滑輪組的機械效率為75％。若人以0.5米／秒的速度勻速前行，經l00秒將貨物拉出倉庫，g取l0牛／千克。求在此過程中：
(1)人做的有用功為多大?
(2)人的拉力為多大?
(3)人拉力的功率為多大?
5．如圖甲所示的滑輪組，每個滑輪等重。不計繩重和摩擦，物體重G1從200牛開始逐漸增加，直到繩子被拉斷。每次均勻速拉動繩子將物體提升同樣的高度。圖乙記錄了在此過程中滑輪組的機械效率隨物體重力的增加而變化的圖象。
(1)每個滑輪重多少牛?
(2)繩子能承受的最大拉力是多少牛?
(3)當滑輪組的機械效率為80％時，物體重多少牛?
參考答案
例2．（1）GR（2）內能 （3） GR/S1
例3．（1）B處 （2）向左移動 （3）小于
例4、（1）F=37.5N，31.25Pa（2）增加支架接觸地面的寬度；增大牌的重力；降低支架的高度等。
考點精練
1．B 2．D 3．B
4．（1）等于 （2）大于 （3）增大
5．400 200 150
6． 10　　4
7．重　摩擦　24
8. 187．5 J 300 W 83．33%
9、 衣架傾倒，減小掛衣鉤的長度（在對側掛物件，底坐換大理石等更重的材質）
10.(1)左端(2)350N×1m=G×0.4m G=875N m=G/g=875N÷10N/Kg=87.5Kg
(3)W有用＝FS＝300N×1.8m=540J W額=Gh=500N×1m=500J η=W有用/Ｗ總×100%=51.9%
課后鞏固
1．B
2．C
3．0.5 m/s 6×103N 0.4 m2
4.15000J 400N 200W
5．100 500 800

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