1、第四单元机械效率和斜面第四单元机械效率和斜面12018自贡自贡如图所示，用滑轮组提升重物时，重如图所示，用滑轮组提升重物时，重400N的物体在的物体在10s内匀速上升了内匀速上升了1m。已知拉绳子。已知拉绳子的力的力F为为250N，在提升重物的过程中，表述正确，在提升重物的过程中，表述正确的是的是 ()A做的总功是做的总功是400JB拉力拉力F的功率是的功率是25WC绳子自由端被拉下绳子自由端被拉下1mD滑轮组的机械效率是滑轮组的机械效率是80%D22019预测预测如图所示，利用轻质滑轮组匀如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力的物体，拉力F的大
2、小为的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为()A45N、50%B45N、75%C60N、50%D60N、75%B32018德阳德阳如图所示，沿斜面把质量为如图所示，沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F100N，斜面长，斜面长2m、高、高1m，则其机械效率是，则其机械效率是_%，物体所受摩擦力是，物体所受摩擦力是_N。(取取g10N/kg)6040机械效率机械效率考点考点1理解有用功、额外功及总
3、功的含义理解有用功、额外功及总功的含义(a)1_是指我们必须要做的这部分功；是指我们必须要做的这部分功；2_是指不需要，但又不得不做的那部分功；是指不需要，但又不得不做的那部分功；3总功是有用功和额外功之和。总功是有用功和额外功之和。考点考点2理解总功有用功额外功的表述方式理解总功有用功额外功的表述方式(a)W总总W有用有用W额外额外考点考点3理解机械效率的的定义和表达式理解机械效率的的定义和表达式W有效有效/W总总(b)1有用功和总功的比值叫做机械效率，用符号有用功和总功的比值叫做机械效率，用符号表示。表示。2表达式为表达式为_。考点考点4会应用机械效率的表达式进行有关计算会应用机械效率的表
4、达式进行有关计算(b)有用功有用功额外功额外功W有用有用/W总总100%【考点延伸考点延伸】斜面的机械效率斜面的机械效率重物重力为重物重力为G，用图中的字母表示下列物理量。，用图中的字母表示下列物理量。(1)把物体从地面沿光滑斜面匀速拉到斜面的顶端，拉力的大小把物体从地面沿光滑斜面匀速拉到斜面的顶端，拉力的大小为为F_。(2)把物体从地面沿粗糙斜面匀速拉到斜面的顶端，在此过程中，把物体从地面沿粗糙斜面匀速拉到斜面的顶端，在此过程中，有用功有用功_。额外功。额外功_，斜面的机械效率，斜面的机械效率_。Gh/sGhFsGhGh/Fs类型一杠杆、滑轮组和斜面的机械效率类型一杠杆、滑轮组和斜面的机械效
5、率典例典例 2017青海月考青海月考用如图的实验装置测量杠杆的机械效率。用如图的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓慢上升。面的钩码缓慢上升。(1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为为_N，钩码总重，钩码总重G为为1.0N，钩码上升高度，钩码上升高度h为为0.1m，测力计移，测力计移动距离动距离s为为0.3m，则杠杆的机械效率为，则杠杆的机械效率为_。请写出使用该。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因杠杆做额外功的一个原因_ _。(2
6、)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到如两点，测量并计算得到如表所示的两组数据：表所示的两组数据：次数次数钩码钩码悬悬挂挂点点钩码总钩码总重重G(N)钩码移动钩码移动距离距离h(m)拉力拉力F(N)测力计移动测力计移动距离距离s(m)机械效机械效率率(%)1A点点1.50.100.70.3071.42B点点2.00.151.20.3083.30.566.7%由于使用杠杆时需要克服杠杆自重由于使用杠杆时需要克服杠杆自重(或克服摩擦力或克服摩擦力)做
7、功做功根据表中数据，能否得出：根据表中数据，能否得出：“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高关，钩码越重其效率越高”的结论？答：的结论？答：_。请简要说明两。请简要说明两条理由：条理由：_；_。不能不能两次实验时，钩码没有挂在同一位置两次实验时，钩码没有挂在同一位置仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的跟踪训练跟踪训练 2017泰安泰安如图是工人利用滑轮组提升重如图是工人利用滑轮组提升重为为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为速度为0.1m/s，工人拉力，工人拉
8、力F的功率为的功率为90W，物体上升，物体上升10s拉力拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重。求：不计绳重。求：(1)工人拉绳子的速度。工人拉绳子的速度。(2)滑轮组的机械效率。滑轮组的机械效率。(3)滑轮组中的动滑轮的重力。滑轮组中的动滑轮的重力。【答案答案】(1)由图可知，由图可知，n3，人拉绳子的速度：人拉绳子的速度：v绳绳nv物物30.1m/s0.3m/s。(3)重物上升的高度：重物上升的高度：hvt0.1m/s10s1m，拉力做的有用功：拉力做的有用功：W有用有用Gh810N1m810J，拉力做的总功：拉力做的总功：W总总FsFnh300N31m90
9、0J，提升动滑轮做的额外功：提升动滑轮做的额外功：W轮轮W总总W有用有用Wf900J810J60J30J，由由W轮轮G轮轮h可得，动滑轮的重：可得，动滑轮的重：类型二综合题类型二综合题典例典例 2017杭州下城区二模杭州下城区二模如图所示，重为如图所示，重为2000N的物体，在拉力的物体，在拉力F的作用下沿斜面以的作用下沿斜面以0.2m/s的的速度移动了速度移动了5m，同时物体升高了，同时物体升高了3m。斜面和。斜面和滑轮组的总机械效率为滑轮组的总机械效率为80%。则：。则：(1)绳子自由端通过的距离为多少？绳子自由端通过的距离为多少？(2)有用功的功率为多少？有用功的功率为多少？(3)拉力拉
10、力F大小为多少？大小为多少？【答案答案】(1)由图知，由图知，n3，绳子自由端通过的距离，绳子自由端通过的距离s35m15m。跟踪训练跟踪训练 2019预测预测如图用滑轮组从如图用滑轮组从H10m深深的水中匀速提起底面积为的水中匀速提起底面积为0.04m2，高，高2m的实心圆的实心圆柱体，该物体的密度是柱体，该物体的密度是2.5103kg/m3。现在动滑。现在动滑轮挂钩用钢丝绳与该物体相连，已知绕在滑轮上轮挂钩用钢丝绳与该物体相连，已知绕在滑轮上的绳子能承受的最大拉力的绳子能承受的最大拉力F为为700N。(1)求该物体露出水面前所受的浮力。求该物体露出水面前所受的浮力。(2)若不计摩擦、绳和动
11、滑轮重，绳子被拉断时，若不计摩擦、绳和动滑轮重，绳子被拉断时，物体留在水中的体积为多少立方米？物体留在水中的体积为多少立方米？(3)若考虑摩擦、绳和动滑轮重，该装置的机械效率为若考虑摩擦、绳和动滑轮重，该装置的机械效率为90%，将，将物体匀速提升至露出水面前，拉力物体匀速提升至露出水面前，拉力F做的功为多少焦？做的功为多少焦？(取取g10N/kg，结果保留一位小数，结果保留一位小数)【答案答案】(1)该物体露出水面前，排开水的体积：该物体露出水面前，排开水的体积：V排排VSh0.08m3物体所受的浮力：物体所受的浮力：F浮浮水水gV排排1.0103kg/m310N/kg 0.08m3800N。
12、(2)圆柱体的重力：圆柱体的重力：GmggV2.5103kg/m310N/kg 0.08m32000N，由图可知，由图可知n2，绳子刚好被拉断时，滑轮组对，绳子刚好被拉断时，滑轮组对绳子的拉力：绳子的拉力：F拉拉2F最大最大2700N1400N，因物体受到滑轮，因物体受到滑轮组对物体的拉力和浮力的大小之和等于圆柱体的重力之和，所组对物体的拉力和浮力的大小之和等于圆柱体的重力之和，所以，此时圆柱体受到的浮力：以，此时圆柱体受到的浮力：F浮浮GF拉拉2000N1400N600N，由，由F浮浮水水gV排排可得，此时物体留在水中的体积：可得，此时物体留在水中的体积：V排排0.06m3。(3)将物体匀速
13、提升至露出水面前，滑轮组对圆柱体的拉力：将物体匀速提升至露出水面前，滑轮组对圆柱体的拉力：F拉拉GF浮浮2000N800N1200N，圆柱体上升的高度：圆柱体上升的高度：h10m2m8m，滑轮组做的有用功：，滑轮组做的有用功：W有有F拉拉h1200N8m9600J，不理解有用功的含义致错不理解有用功的含义致错典例典例 2019预测预测一位建筑工人要把建筑材料运送到一位建筑工人要把建筑材料运送到楼上，他使用了如图所示的装置进行升降，已知楼上，他使用了如图所示的装置进行升降，已知吊篮的质量为吊篮的质量为m1，建筑材料的质量为，建筑材料的质量为m2，人对绳，人对绳子的拉力为子的拉力为F，吊篮在拉力的
14、作用下匀速上升了，吊篮在拉力的作用下匀速上升了h，不计绳重及摩擦。下列表述正确的是，不计绳重及摩擦。下列表述正确的是()A绳子自由端移动的距离为绳子自由端移动的距离为3hB工人做的有用功为工人做的有用功为m2ghC工人做的额外功为工人做的额外功为2Fh(m1m2)ghD动滑轮重为动滑轮重为3F(m1m2)g【错解错解】选选C【析错析错】认为有用功为认为有用功为(m1m2)gh【正解正解】选选B有用功为有用功为m2gh，额外功为，额外功为2Fhm2gh跟踪训练跟踪训练 2017自贡自贡如图所示，如图所示，A物体受物体受到的重力是到的重力是100N，在拉力，在拉力F的作用下，能的作用下，能以以0.
15、2m/s的速度在水平地面上向左匀速直的速度在水平地面上向左匀速直线运动。线运动。已知拉力已知拉力F5N，滑轮组的机械效率为，滑轮组的机械效率为80%，试问：，试问：(1)5s内拉力内拉力F所做功的大小是多少？所做功的大小是多少？(2)物体物体A受到水平地面的摩擦力大小是多少？受到水平地面的摩擦力大小是多少？【答案答案】(1)如图所示，有三股绳子作用在动滑轮上，即如图所示，有三股绳子作用在动滑轮上，即n3，则绳子自由端移动的速度为：则绳子自由端移动的速度为：v3v物物30.2m/s0.6m/s，5s内绳端移动的距离：内绳端移动的距离：svt0.6m/s5s3m，5s内拉力所做的内拉力所做的功：功
16、：WFs5N3m15J。影响机械效率大小的因素影响机械效率大小的因素1影响杠杆机械效率大小的因素影响杠杆机械效率大小的因素(1)杠杆的自重。杠杆的自重。(2)杠杆与转轴的摩擦大小。杠杆与转轴的摩擦大小。2影响滑轮组机械效率大小的因素影响滑轮组机械效率大小的因素(竖直拉动竖直拉动)(1)动滑轮重力。动滑轮重力。(2)被提升的重物的重力。被提升的重物的重力。(3)滑轮与轴之间的摩擦。滑轮与轴之间的摩擦。(4)绳重。绳重。3影响斜面机械效率大小的因素影响斜面机械效率大小的因素(1)斜面的倾斜程度。斜面的倾斜程度。(2)斜面的粗糙程度。斜面的粗糙程度。典例典例 2017武汉模拟武汉模拟如图是小明同学探
17、究斜面机械效率跟什么如图是小明同学探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。实验时他用弹簧测力计拉着同一物块因素有关的实验装置。实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的部分数沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的部分数据如下：据如下：实验实验次数次数斜面的倾斜面的倾斜程度斜程度物块重物块重量量G(N)斜面高斜面高度度h(m)沿斜面拉沿斜面拉力力F(N)斜面长斜面长s(m)机械机械效率效率1较缓较缓100.15.012较陡较陡100.36.7145%3最陡最陡100.58.4160%(1)小明探究的是斜面的机械效率跟小明探究的是斜面的机械效率跟_的关系。的关系。在第在第1次实验中，斜面的机械效率为次实验中，斜面的机械效率为_。(2)分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越面越陡，机械效率越_。若要探究斜面机械效率跟斜面的粗。若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持糙程度的关系，应保持_不变。不变。斜面的倾斜程度斜面的倾斜程度20%高高斜面的倾斜程度斜面的倾斜程度
