1、第二节第二节 机械效率机械效率 第一编第一编 2021 内 容 索 引 02 03 考点必备梳理考点必备梳理 考法必研突破考法必研突破 01 安徽真题体验安徽真题体验 安徽真题体验安徽真题体验 命题点1 机械效率的计算 1.(2020 安徽,6,2分)如图所示,工人沿斜面用一定大 小的力F把一重为600 N的物体从斜面底部匀速推 到顶部(不考虑物体的大小)。已知斜面长L=3 m, 高h=1.5 m。若该过程中斜面的效率为60%,力F所 做的功为 J。 答案 1 500 解析 所做的有用功W有用=Gh=600 N1.5 m=900 J,拉力F做的功 W总= 有 = 900J 60%=1 500
2、J,即力 F 做的功为 1 500 J。 2.(2019 安徽,5,2分)用沿斜面向上大小为3.5 N的力将一个重为4.9 N的物 体从斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面长为2 m,高为1 m,则该过程中斜面 的机械效率为 。 答案 70% 解析 使用斜面时做的有用功W有=Gh=4.9 N1 m=4.9 J, 拉力所做的功W总=Fs=3.5 N2 m=7 J, 斜面的机械效率 = 有 总 100%= 4.9J 7J 100%=70%。 3.(2018 安徽,4,2分)如图所示,当工人师傅用400 N的拉力向 下拉绳时,可使重680 N的重物匀速上升,此过程中滑轮组的 机械效率为 。 答案 85%
3、解析 对物体做的有用功W有=Gh,拉力做的总功W总=Fs=F 2h。滑轮组的 机械效率 = 有 总 100%= 2 100%= 680N 2400N 100%=85%。 命题点2 机械效率的测量 4.(2013 安徽,19,8分)某实验小组进行测量滑轮组机械 效率的实验,先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G(如 图甲),再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组,并分别 记下钩码和弹簧测力计的起始位置。 (1)图甲中弹簧测力计的示数为 N。 (2)图乙中,为了测量绳子自由端的拉力F,A同学认为 应该在弹簧测力计静止时读数,B同学认为应该在缓慢 匀速提升时读数,正确的是 (选填“A”或“B”)同学的方法。
4、 (3)按照正确的测量方法,测出的拉力F与钩码所受重力G的大小关系为 F (选填“”“ (4)测量钩码和弹簧测力计移动的距离,从而计 算有用功和总功 解析 (1)注意分度值。(2)静止的时候测绳自由度拉力,就把绳和滑轮之间 的摩擦排除在外了,应该匀速运动时有摩擦力的时候测才是真实值。(3)动 滑轮三根绳承担,省三分之一的力,可是还包括动滑轮自身重力、绳和轮之 间的摩擦力。(4) ,需要分别测出重物上升高度和绳子移动的距离从 而计算有用功和总功。 = 考点必备梳理考点必备梳理 K 考点清单考点清单 考点1 机械效率的计算 (10年8考) 1.机械效及其计算公式 知识点 具体内容 说 明 三种功
5、有用功 使用机械时,完成工作目的必须做的 功,用W有表示 有用功总小于 总功,所以机械效 率总小于1,通常用 百分数表示。 额外功 并非需要,又不得不做的功,用W额表示 总功 有用功与额外功的和,也是作用在机 械上的动力做的功,W总=Fs=W有+W额 知识点 具体内容 说 明 机械 效率 有用功跟总功的比值,用公式表示为 , 实际中”“ 命题点 图片 练一练 滑轮 的机 械效 率 (人教八下P87图12.3-2类似) 3.(2019 安徽合肥包河区模拟)沿竖直向 上的方向匀速缓慢拉动弹簧测力计来 提升重物,此时弹簧测力计的示数为 2.4 N,已知物体重为6 N,物体上升的高 度为10 cm,则
6、在此过程中,该滑轮组的 机械效率为 83.3% 命题点 图片 练一练 滑轮 的机 械效 率 (沪科八P205图10-36) 4.如图所示,某建筑工人用大小为600 N的 拉力F,通过定滑轮将重为500 N的重物匀 速提升2 m,则这名建筑工人做的有用功是 J,此定滑轮的机械效率 是 1 000 83.3% 考法必研突破考法必研突破 K 考法突破考法突破 考法 机械效率的理解和计算 例例1(2020 湖南益阳)小芳利用如图装置测量滑轮组提升某重物 时的机械效率,测得这个重物重为1 N,物体被缓慢提升的高度 为0.2 m,竖直向上的拉力为0.4 N。则绳端移动的距离 为 ,此时该滑轮组的机械效率为
7、 (保留一位小数)。 答案 0.6 m 83.3% 解析 由图知,n=3,则绳端移动的距离s=3h=30.2 m=0.6 m;拉力做的有用 功W有用=Gh=1 N0.2 m=0.2 J,拉力做的总功W总=Fs=0.4 N0.6 m =0.24 J,滑轮组的机械效率: = 有 总 = 0.2J 0.24J100%83.3%。 对应练对应练1(2020 吉林)如图所示,用200 N的拉力F把300 N的 重物匀速提升2 m,此对拉力F所做的功为 J,该动 滑轮的机械效率为 。 答案 800 75% 解析 由题图知,使用的是动滑轮,n=2,拉力端移动距离s=2h=22 m=4 m, 拉力F做的总功W
8、总=Fs=200 N4 m=800 J,所做的有用功W有用=Gh =300 N2 m=600 J,动滑轮的机械效率 = 有 总 = 600J 800J 100%=75%。 例例2(2020 湖南郴州)如图所示,用细绳将一重为6 N的物体沿光滑斜面匀速 拉到高处,斜面长s=1 m,高h=0.25 m,在此过程中,细绳的拉力F为 N; 若斜面粗糙,匀速拉动同一物体时,斜面的机械效率为75%,则细绳的拉力F 为 N。 答案 1.5 2 解析 将物体沿光滑斜面匀速拉到高处,额外功为 0,拉力做的功等于提升重 物做的功,W=Fs=Gh,此时拉力 F= = 6N0.25m 1m =1.5 N; 若斜面粗糙
9、,匀速拉动同一物体时,拉力做的有用功: W有用=Gh=6 N 0.25 m=1.5 J, 拉力做的总功 W总= 有 = 1.5J 75%=2 J; 由 W=Fs 可得,细绳的拉力 F= 总 = 2J 1m =2 N。 对应练对应练2(2019 四川达州)救援车工作原理 如图所示,当车载电机对钢绳施加的拉力 F大小为2.5103 N时,小车A恰能匀速缓慢 地沿斜面上升。已知小车A的质量为1 t,斜面高为2 m,斜面长为5 m(不计车 长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g取 10 N/kg)在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中,钢绳所做的有用功为 J,整个装置的机械效率
10、为 ,小车A与斜面间的摩擦力大小为 N。 答案 2104 80% 1103 解析 小车质量m=1 t=1 000 kg,其重力G=mg=1 000 kg10 N/kg=1104 N,钢绳做的有用功W有用=Gh=1104 N2 m=2104 J,不计车长、拉力端 移动距离s=2L=25 m=10 m,拉力做的总功W总=Fs=2.5103 N10 m =2.5104 J,整个装置的机械效率: ;不计钢绳 重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,克服小车A与 斜面间的摩擦做的功为额外功, W额=W总-W有用=2.5104 J-2104 J=5103 J, = 有 总 = 2104 J 2
11、.5104 J 100%=80% 由 W额=fL 可得摩擦力 f= 额 = 5103 J 5m =1 103 N。 S 实验突破实验突破 实验点 测量滑轮组的机械效率 考查方向 实验原理;弹簧测力计的读数;实验数据的处理;控制变量法的应 用;影响滑轮组机械效率的因素。 命题点 知识内容 实验目的 测量滑轮组的机械效率 实验原理 实验器材 滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度 尺 = W 有 W 总 = Gh Fs 命题点 知识内容 实验装置 实验方法 控制变量法 命题点 知识内容 实验 步骤 1.用弹簧测力计测量出钩码的重力G 2.按装置图把滑轮组安装好,并记下钩码和绳子末端
12、的位置 3.竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使钩码上升,读出其示数F,并用 刻度尺测出钩码上升的距离h和绳子末端移动的距离s 4.分别算出有用功W有用、总功W总和机械效率,将各项填入表格 5.增加被提升钩码的个数,重复以上步骤 命题点 知识内容 记录 数据 注意 事项 1.匀速拉动弹簧测力计,目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变 2.多次测量的目的是进行一些必要的比较,从而得出影响机械效率 大小的因素 实验 结论 使用同一个滑轮组提升不同的重物时,重物越重,滑轮组的效率越大 次数 钩码 重/N 钩码上 升的高 度/m 有用 功W有 /J 绳端的 拉力F/N 绳端移动 的距离s/m 总功/J 机械
13、效率 1 2 3 例题例题(2020 天津) 在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想: 猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关。 猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关。 为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、 钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。 小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用 该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,数据如表所示: 实验 次数 钩码所受 的重力G/N 提升高 度h/m 拉力 F/N 绳端移动 的距离s/m 机械效 率 1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1
14、% 3 6.0 0.1 2.5 0.3 请你解答如下问题: (1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为 ;根据表中数据在图中画 出该滑轮组的绕线方式; (2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的 机械效率 (选填“越高”“越低”或“不变”); (3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材 是 。 答案 (1)80% 如图所示 (2)越高 (3)几个自重不同的滑轮 解析 (1)表中第 3 次实验时滑轮组的机械效率为: = 有 总 = = 6.0N0.1m 2.5N0.3m =80%; 由 s=nh 可得绳子的有效段数:n= = 0.3m 0.1m =3,该滑轮组的绕线方式如答图所 示; (2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的 机械效率越高; (3)为了验证猜想二,滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关,要改变动 滑轮的重力,故还需增加的实验器材是几个自重不同的滑轮。
