資源簡介

一、機械效率
有用功
（1）定義：使用機械做功時，對人們有用的功叫有用功，用W有用表示。也就是人們不用機械而直接用手時必須做的功，也等于在理想情況下（即不考慮摩擦和機械本身的重力）人們所做的功，或者是機械對物體做的功。
2.額外功
使用機械時，對人們沒有用但又不得不做的功叫額外功，用W額表示。額外功的來源主要有：①提升物體時，克服機械自重、容器重、繩重等所做的功；②克服機械的摩擦所做的功。
3.總功
人們在使用機械做功的過程中實際所做的功叫總功，用W總表示。它等于有用功和額外功的總和，即W總＝W有用＋W額，或人對機械的動力為F，則W總＝Fs。
4.機械效率
（1）定義：有用功與總功的比值叫做機械效率。
（2）公式：η＝
（3）由于總是存在額外功，使得W有用＜W總，所以η一般是＜1；影響機械效率的主要因素有摩擦和機械自重等。
二、功和功率、機械效率對比
功率是描述物體做功快慢的物理量；機械效率是描述總功中有用功占多大比例的物理量
功率是有單位，而機械效率無單位
功率與機械效率之間無因果關系。功率大的機械，機械效率不一定高
機械效率并不是固定不變的，而是隨著不同的工作狀態和環境而變化的。同一滑輪組，提升的重物不同，其機械效率不同，提升的重物越重，機械效率越高。
例1.如圖所示，有一斜面長為L，高為h，現用力F沿斜面把物重為G的物體從底端勻速拉到頂端，已知物體受到斜面的摩擦力為f，則下列關于斜面機械效率η的表達式正確的是（?? ）
? A.?η=Gh/fL×100% ? B.?η=Gh(F?f)L×100%
? C.?η=Gh(F+f)L×100% D.?η=Gh/(Gh+fL)×100%
例2.小西想探究斜面的機械效率可能與哪些因素有關？進行了以下的實驗設計，他用同一塊木板組成如圖所示的裝置進行了實驗探究，記錄的實驗數據如下表：
(1)根據表格中數據，第①次實驗時，斜面的機械效率為____%。
(2)根據表格中數據，第②次實驗時，物體所受到的斜面的摩擦力大小是____N。
(3)從三次實驗結果中可以得到的結論是：斜面的機械效率與__________有關。?
例3.工人用圖示裝置在10秒內將質量為450千克的貨物勻速提升2米，此過程中拉力的功率為120瓦。(g取10牛/千克)求：
(1)拉力做的有用功；
(2)滑輪組的機械效率；
(3)若工人用此裝置勻速提升其他貨物時候，額外功占總功的20%，則工人提升貨物的重力和拉力分別為多少（不計繩重和摩擦）？
1.甲、乙兩個滑輪組如圖所示，其中的每一個滑輪重力都相同， 用它們分別將重物G1、G2提高相同的高度，不計滑輪組的摩擦和繩重，下列說法正確的是（?? ）
A.?若G1=G2，甲的機械效率大于乙的機械效率
? B.?若G1=G2，拉力做的總功相同
? C.?若G1=G2，拉力大小相同
? D.?用甲、乙其中的任何一個滑輪組提起不同的重物，機械效率不變
2.小張搭了一塊木板在平臺上，用F=300N的推力，將質量為40kg的貨物在6s內勻速推上1m高的平臺，木板長S=2m。（? ? ）
? A.?推力的功率為50W? ? ?
? B.?斜面的機械效率為75%
? C.?推力做的總功300J
D.?斜面對貨物的摩擦力100N
3.如圖所示，用300牛的力沿斜面把600牛的重物勻速拉到頂端，物體在斜面上移動的距離為3米，上升的高度為1米。下列說法正確的是（?? ）B
? A.?斜面的機械效率是50% B.?木塊受到的摩擦力是100牛
? C.?運動過程中，木塊的機械能守恒 D.?運動過程中，木塊受到三個力的作用
4.利用如圖所示的斜面，小李用300N的力沿斜面向上把重為500N的貨物沿斜面由底部勻速推到頂端，耗時20s，在這過程中克服貨物重力做的功是__________J；推力做的功是__________J；推力做功的功率為__________W。
5.用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率。實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。
(1)實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數F為________N，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計移動距離s為0.3m，則杠桿的機械效率為_________。請寫出使用該杠桿做額外功的一個原因：____________________________。
(2)為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關，某同學用該實驗裝置，先后將鉤碼掛在A、B兩點，測量并計算得到下表所示的兩組數據：
根據表中數據，他得出了“杠桿的機械效率與所掛鉤碼的重有關，鉤碼越重其效率越高”的結論。請判斷是否正確，并說明理由。____________________________。
6.在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中，某同學用如圖所示的同一滑輪組分別做了三次實驗，實驗數據記錄如下：
（1）在表中的空格處填上適當的數據。________(機械效率保留一位小數)
（2）在實驗操作中應豎直向上____________拉動彈簧測力計。
（3）從實驗數據分析得出：使用同一滑輪組，_____________可以提高滑輪組的機械效率。
7.用圖示裝置探究“斜面機械效率”，實驗記錄如表。
（1）根據表中的數據可知，斜面傾斜程度最陡時機械效率①為____________；由實驗可得初步結論：______________________；
（2）有同學提出“斜面越陡，拉力越大，則物體受到的摩擦力也越大”。請判斷該同學的說法是否正確，并通過計算加以說明。_________________________________。
8.利用如圖所示的滑輪組，用F=800N的力拉繩子自由端，貨物A重3000N，A以0.6m/s的速度勻速直線運動10s，整個過程中，滑輪組的機械效率為75%，求：
（1）貨物A在10s內移動的距離。
（2）該過程中拉力F的功率。?
（3）水平地面對貨物A的摩擦力大小。
9.杭州彩虹大橋順利通車，大橋正橋長度約為2000m，兩側引橋長度均約為1400m，正橋距地面高約21m。（g取10N/kg）
（1）一輛汽車重4t、載重8t，在勻速行駛中受到的摩擦力約為車總重的0.02倍，求這輛汽車沿彩虹大橋的引橋勻速上行時，牽引力為多大？
（2）如圖，已知斜面的長度為L、高度h、物體所受摩擦力為f、重力為G、用平行于斜面的力F將物體勻速拉到斜面頂端，機械效率為η。試證明f=F(1-η)。
1.如圖所示，甲、乙兩套裝置所用的滑輪質量相等，用它們分別將相同質量的鉤碼勻速豎直提升，在相等時間內繩端A、B移動相同的距離（忽略繩重和摩擦），在此過程中，下列選項正確的是（?? ）
? A.?兩鉤碼上升的速度相等 B.?兩滑輪組繩端的拉力相等
? C.?甲滑輪組的總功比乙少 D.?兩滑輪組的機械效率相等
2.用相同的滑輪和繩子分別組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，把相同
的物體提升相同的高度，在不計繩重及機械摩擦的情況下，下列選項
正確的是（　　）
A．F甲＞F乙；η甲＝η乙B．F甲＜F乙；η甲＝η乙
C．F甲＞F乙；η甲＞η乙D．F甲＜F乙；η甲＜η乙
3.如圖所示，張偉同學通過斜面用平行于斜面F＝200N的推力，將質量為30kg的物體在
5s時間內勻速推到1m高的平臺上，斜面長s＝2m。（g取10N/kg）則（　　）
A．推力的功率為40W
B．斜面的機械效率為75%
C．推力做的總功300J
D．斜面對物體的摩擦力100N
4.如圖所示，工人用滑輪組吊起質量為120kg的箱子，繩自由端施加的拉力為800N．箱子被勻速豎直提升了2m。不計繩重和摩擦，則工人做功和滑輪組的機械效率分別是（　　）
A．2400J 66.7% B．3200J 75%
C．3200J 50% D．1600J 66.7%
用如圖所示的滑輪組在10s內將300N的重物勻速提升3m，已知動滑輪重30N，不計摩擦，則（　　）
A．利用滑輪組所做的有用功是450J
B．繩子自由端移動的速度是0.9m/s
C．拉力的功率是99W
D．滑輪組的機械效率是80%
6.如圖所示，沿粗糙斜面勻速將一個重為G的物體拉到斜面頂端，斜面長s，高h。若拉力做功為W，則這個斜面的機械效率是__________×100%，物體受到的摩擦力是__________。(以上兩空均用字母表示結果）
7.在探究“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度和粗糙程度的關系”實驗中，所用的實驗器材有：支架，帶有滑輪的長木板（滑輪與木板之間的距離是可調的），帶掛鉤的木塊，彈簧測力計，棉布，毛巾，刻度尺，細線等。實驗裝置如圖所示。
（1）為保證實驗數據準確。讀數時木塊必須處于_______狀態。
（2）通過長木板上的定滑輪拉木塊的優點是______________________（寫一條)。
（3）測得的實驗數據如表。
①第4次實驗測得的機械效率η=_______。
②第5次實驗，在毛巾上面運動時，木塊受到的摩擦力為_______N。
③根據第1、2、3三次實驗的信息，可得出的結論是：_____________________。
8.如圖所示，用滑輪組甲提起一個重為10N的物體，在拉力F=6N的作用下，10s內物體沿豎直方向勻速升高了2m（不計繩重和摩擦）。
計算：（1）動滑輪的重力；
（2）此滑輪組甲的機械效率；
（3）若只改變繩子繞法，如乙圖所示，滑輪組的機械效率是否改變？請通過推導分析
9.小芳同學設計了一個高度可調節的斜面來探究斜面的省力情況、斜面的機械效率與斜面的傾斜程度之間的關系如圖所示。她首先測出小車重，然后用彈簧測力計沿斜面勻速拉動小車，調節斜面傾斜角θ的大小并多次測量，得表中所示的數據：
（1）根據表格中數據，第①次實驗斜面的機械效率為__________（計算結果小數點后保留一位）；第②次實驗中總功為__________；第③次實驗中斜面對物體的摩擦力為_________。???
（2）分析表中的數據，可以得出的探究結論：斜面傾斜角θ越__________，斜面越省力，斜面的機械效率越_______________。 ?
（3）若斜面的傾斜程度、粗糙程度和物重都保持不變，只增加物體在斜面上運動的長度，則所測斜面的機械效率將____________（填“變大”、 “變小”或 “不變”）
10.在“探究滑輪組的機械效率”時，小金利用一個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組實驗，實驗中測得數據真實可靠，見下表：
（1）請根據表中數據，在圖中畫出實驗中滑輪組的繞繩方法。
（2）表格中編號①處數據應填___________；
（3）由表中第1、2組數據可知，同一滑輪組的機械效率與______________無關。
（4）分析表中第1、3、4組數據，你得出的本實驗結論是：同一滑輪組勻速提升重物時，機械效率隨_____________的增加而增大。
參考答案
例1.D
例2.（1）60；（2）1；（3）斜面傾角
例3.(1)W有=Gh=mgh=900J?(2)W總=Pt=1200J ???η1=W有/W總=75%??
(3)W額=W總-W有=300J? ?G輪=W額/h=150N? η2=1-20%=80% ???
80%=G物G物+G輪? ?G物=600N? ? ? F=G物+G物3=250N?
1.A
2.D
3.B
4.2500；3000；150
5.0.5；66.7%；杠桿的重力；杠桿提升的高度相同，額外功不變，有用功變大，因此杠桿的機械效率變大
6.（1）2.2N? 30CM? 88.9%（2）勻速（3）增大重物重力（2）滑輪重力
7.（1）76.1%；光滑程度相同的斜面，斜面越陡，斜面的機械效率越高（2）不正確，三次實驗木塊所受f依次為1.5N，1.4N和1.1N；說明斜面越陡，拉力越大，物體受到的摩擦力越小
8.（1）S=Vt=0.6m/s×10s=6m （2）解:n=3，繩子自由端拉力F的速度為V=0.6m/s×3=1.8m/s P=FV=800N×1.8m/s=1440w （3）解法一：η=W有/W總，W總=Pt=FS=14400J，W有=14400J×75%=10800J，重物克服摩擦力的功即有用功，W有=fS物 故f=W有/S物=10800J/6m=1800N 解法二：由η=W有用W總=fsFns=fnF得摩擦力f=nηF=3×75%×800N=1800N
9.（1）4.2×103N（2）略
1.D 2.A 3.B 4.B 5.C
6.Gh/W；（W-Gh）/s
7.（1）勻速直線運動；（2）拉物體時，能使木塊所受拉力的方向與木板的長邊平行；使讀數更準確；（3）①50.0%②2.8③斜面粗糙程度一定時，斜面的傾斜程度越大，斜面的機械效率越大。
8.（1）G輪=2F-G物=12N-10N=2N??（2）η=83.3%?（3）不變，略
9.（1）47.6% ? 3.6J ? 0.8N（2）小 ??低或小（3）不變
10.
(1)如圖? (2) 66.7? (3)物體上升高度? (4)物重

展開更多......

收起↑