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1、精选优质文档-倾情为你奉上简单机械的机械效率计算问题是中考必考点，分值在410分。题型涉及选择题、填空题、综合计算题。所以学会解答简单机械的机械效率问题，对提高物理成绩至关重要。中考在考查机械效率方面，以考查滑轮组的机械效率为主。但杠杆、斜面的机械效率问题的解答也是命题重点，同样要重视。下面给出与杠杆、滑轮组、斜面三种简单机械的机械效率有关问题的剖析，供全国各地师生复习时参考。一、用简单机械提升物体，有用功、额外功、总功及其机械效率的求法（1）用简单机械提升物体做的有用功W有用=Gh；（2）用简单机械提升物体做的总功W总=Fs；（3）用简单机械提升物体做的额外功W额外=W总W有用。（4）简单机
2、械机械效率公式：=W有/ W总100%=Gh/Fs100%。其中h是重物G被提升的高度，s是动力F移动的距离。h与s的关系可以根据具体情况而定。二、与杠杆机械效率有关的计算题解题策略1.用杠杆提升物体的模型图2. 用杠杆提升物体有用功、额外功和总功求法（1）用杠杆提升物体做的有用功W有用=Gh（2）用杠杆提升物体做的总功W总= Fs（3）用杠杆提升物体做的额外功W额外=W总W有用其中h是重物G被提升的高度，s是动力F 移动的距离。h与s的关系可以根据相似三角形建立。3. 杠杆机械效率的求解（1）用杠杆提升物体时，有用功和总功的比值.称为杠杆机械效率。（2）杠杆机械效率公式：（W有用/W总）10
3、04.典型例题解析【例题1】如图所示，两个等高的托盘秤甲、乙放在同一水平地面上，质量分布不均匀的木条AB重24N，A、B是木条两端，O、C是木条上的两个点，AO=B0，AC=OCA端放在托盘秤甲上，B端放在托盘秤乙上，托盘秤甲的示数是6N现移动托盘秤甲，让C点放在托盘秤甲上。此时托盘秤乙的示数是（）A8N B12N C16N D18N【答案】C由杠杆平衡条件有：FAAB=GBD，即：6NAB=24NBD，所以：AB=4BD，BD=AB，当C点放在托盘秤甲上时，仍以C为支点，此时托盘秤乙对木条B处的支持力为FB，因为AO=BO，AC=OC，所以CO=OD=BD，BC=3BD，CD=2BD由杠杆平
4、衡条件有：FBBC=GCD，即：FB3BD=24N2BD，所以：FB=16N，则托盘秤乙的示数为16N。三、与滑轮组机械效率有关的计算题解题策略（一）用滑轮组竖直提升物体机械效率问题求解办法1.用滑轮组竖直提升物体的模型图 2. 用滑轮组竖直提升物体有用功、额外功和总功求法（1）有用功W有用=Gh（2）总功W总=Fs（3）额外功W额外=W总W有用（4） s=nh其中h是重物G被提升的高度，s是动力F 移动的距离， n是动滑轮上的绳子段数。3. 滑轮组机械效率的求解（1）用滑轮组提升物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。（2）滑轮组机械效率公式：（W有用/W总）100（W有用/W总）1
5、00= (G / nF ) 1004. 用滑轮组竖直提升物体典型例题解析【例题2】如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑轮在10s内将重为40N的物体匀速提升2m，已知拉力F为25N，则在这个过程中拉力做的功是J，滑轮组的机械效率是，若匀速提升重为80N的物体，则这个滑轮组的机械效率将（变大/变小/不变）。【答案】100；80%；变大。【解析】（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，绳子自由端移动的距离s=2h=22m=4m；则在这个过程中拉力做的功： W总=Fs=25N4m=100J；（2）拉力做的有用功：W有=Gh=40N2m=80J，则滑轮组的机械效率：= W有 / W总100%=
6、80J/100J100%=80%；（3）由= W有 / (W有+W额) 100%= Gh/（Gh+G动h）100%= G/（G+G动）100%可知，滑轮组的机械效率与动滑轮重和物体重有关，动滑轮重力不变，物体重力变大，机械效率将变大。【例题3】如图所示，用甲、乙两种滑轮组，分别匀速竖直向上提升同一重物，从相同位置开始提升至同一高度处，求：（1）若不计绳重，滑轮重及摩擦，两次拉力F1和F2之比；（2）若不计绳重及摩擦，重物质量为400g，动滑轮质量为100g，匀速拉动过程中甲、乙两装置的机械效率。【答案】（1）若不计绳重、滑轮重及摩擦，两次拉力F1和F2之比为3：2；（2）若不计绳重及摩擦，甲、
7、乙两装置的机械效率都是80%。重物的重力：G=mg=0.4kg10N/kg=4N，动滑轮的重力：G轮=m轮g=0.1kg10N/kg=1N，不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率=，由于两装置中物重和动滑轮重均相同，所以甲、乙两装置的机械效率：1=2=100%=80%。（二）用滑轮组水平拉动物体机械效率问题求解办法1.用滑轮组水平拉动物体的模型图 2. 用滑轮组水平拉动物体有用功、额外功和总功求法（1）有用功W有用= fs2（2）总功W总= F s1（3）额外功W额外=W总W有用（4）s1= ns2其中 s1是动力F 移动的距离，s2是重物水平移动的距离，f是物体匀速运动受到的阻力， n是动滑轮上
8、的绳子段数。3. 滑轮组机械效率的求解（1）用滑轮组水平拉动物体时，有用功和总功的比值.称为滑轮组机械效率。（2）滑轮组机械效率公式：（W有用/W总）100（W有用/W总）100= (fs2/ F s1) 1004. 用滑轮组水平拉动物体典型例题解析【例题4】如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来（泥坑可近似看成水平面），在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s，已知 汽车所受阻力为1200N，司机师傅的拉力功率为300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：（1）司机师傅的拉力为多大？（2）滑轮组的机械效率是多少？【答案】（1）500N；（2）80%【解析】使用滑轮组沿水平方向
9、拉物体时，若物体移动s，承担汽车与水平面间的摩擦力的绳的股数是n股，则绳自由端移动的距离s=ns，动力作用的绳端移动的速度是物体移动速度的n倍。四、与斜面机械效率有关的计算题解题策略1.用斜面提升物体的模型图2. 用斜面提升物体有用功、额外功和总功求法（1）有用功W有用= Gh （2）总功W总= F s（3）额外功W额外=W总W有用其中 s是动力F 沿着斜面移动的距离，h 是重物上升的高度，s和h的关系，通常可由解三角函数得到，一般斜面倾斜角给出。 3. 斜面机械效率的求解（1）用斜面提升物体时，有用功和总功的比值.称为斜面的机械效率。（2）斜面机械效率公式：（W有用/W总）100（W有用/W
10、总）100= (Gh / F s) 1004. 用斜面提升物体典型例题解析【例题5】将一个重240 N的物体匀速推到斜面顶端，人沿斜面向上的推力为120 N，如图所示，物体沿斜面移动的距离s=3m，上升的高度h=1.2 m，则人对物体做的有用功是 J,斜面的机械效率是 。【答案】288、80%其中s是动力F沿着斜面移动的距离，h是重物上升的高度，s和h的关系，通常可由解三角函数得到，一般斜面倾斜角题里会给出。（1）因为G=240N，h=1.2m，所以克服物体重力所做的功是有用功：W有=Gh=240N1.2m=288J；（2）F=120N，s=3m，拉力做的功：W总=Fs=120N3m=360J
11、；斜面的机械效率是：=W有用/W总100%=288J/360J100%=80%机械效率计算题专题同步训练题及其解析1如图所示，工人用150N的拉力通过滑轮组吊起质量为20kg的箱子。若箱子被匀速竖直提升了2m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，则（）A箱子的重力势能增大B动滑轮的重力为100 NC工人施加的拉力做的功为300 JD滑轮组的机械效率为66.7%【答案】ABD。【解析】（1）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大；（2）知道箱子的质量，根据G=mg求出重力，由图可知，滑轮组绳子的有效股数，利用F=（G+G动）求出动滑轮的重力；（3）由图可知绳子的
12、有效股数为2，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出工人做的总功；（4）根据W=Gh求出有用功，然后根据=求出此滑轮组的机械效率。A箱子被匀速提升，高度增加，质量不变，重力势能增加，故A正确；2.用两个相同的滑轮组成的滑轮组固定在天花板上，如图所示，当匀速提升物体时，绳子自由端的拉力F20 N，物体移动的速度为0.1 m/s，每个滑轮重10 N，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是 ( ) A绳子自由端移动的速度为0.3 m/sB物体的重力为40 NC该滑轮组的机械效率为66.67 %D拉力F的功率为2 W【答案】A 【解析】用滑轮组提升物体时，物体重由几段绳子承担，外力作用点的移动速度
13、就是物体速度的几倍。如图可知，滑轮组的绳子段数n=3，物体移动的速度v物=0.1m/s，绳子自由端移动的速度v绳=nv物=30.1m/s=0.3m/s，选项A正确，符合题意；忽略绳重和摩擦时，F拉=（G物+G动）/n，G物=nF拉-G动=320N-10N=50N，选项B不正确，不符合题意；该滑轮组的机械效率：= W有/ W总100%= G物/ nF拉100%=50N/320N100%=833%选项C不正确，不符合题意；拉力的功率：P= W总/t=FS/t=FV绳=20N03m/s=6W 选项D不正确，不符合题意。故选A。3.如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，共用了10
14、秒，若在此过程中（忽略绳重和摩擦），下列说法正确的是（ ）A绳子自由端移动的距离是6m B动滑轮的重是10NC工人做功的功率是80W D滑轮组的机械效率是80【答案】D【解析】本题是用滑轮组沿着竖直方向提升物体时，求解滑轮组机械效率有关的问题。解题方法要有对应的套路。（1）动滑轮上的绳子段数n=2，所以绳子自由端移动的距离是s=nh=22m=4m；（2）需考虑G动，忽略绳重和摩擦F=(G+G动）/n 250N=(400N +G动）/2 解得：G动=100N（3）有用功：W有=Gh=400N2m=800J拉力F所做的总功：W总=Fs=250N4m=1000J（W有用/W总）100=G/n F=4
15、00N/（2250N）=80%（4）P总=W总/t=1000J /10s=100W4.如图是某建筑工地上提升建筑材料用的滑轮组示意图，其动滑轮质量15kg，某次提升材料质量240kg，材料在空中静止时，不计绳重和绳与滑轮间摩擦，则竖着向上的拉力F=N；竖着向上匀速提升材料，摩擦影响较大，实际所用的拉力大小是1000N，并将材料提升了10m高则滑轮组的机械效率是（取g=10N/kg）【答案】850；80%（1）由图可知，承担动滑轮和物体总的重力的绳子的股数n=3，物体和动滑轮的总重力：G=（m轮+m材料）g=（15kg+240kg）10N/kg=2550N，不考虑绳重和摩擦，则竖着向上的拉力：F
16、=G=2550N=850N（2）拉力做的有用功：W有用=m材料gh=240kg10N/kg10m=24000J拉力移动的距离：s=3h=310m=30m实际拉力为1000N，则拉力做的总功：W总=Fs=1000N30m=30000J滑轮组的机械效率：=100%=100%=80%5.如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升。下表是提升物体时采集到的信息：物重G（N）OA（m）OB（m）A端上升的髙度h/mB端下降的竖直距离s/m400.80.40.20.1（1）若不计杠杆自重和摩擦，则拉力F的大小；（2）若实际拉力F为90 N，求拉力做的总功及杠杆的机械效率（机械效率保留三位有
17、效数字）。 【答案】（1）80 N（2）9 J，88.9%【解析】求解机械效率时，同学们选择公式时直接用= W有/ W总100%得出结果就是最后结论，有的同学利用= W有/ W总这个求解出来的结果，画为百分数即可。用哪个公式都正确，不要纠结。通过解答这类问题，同学们要知道使用杠杆提升物体做额外功的原因，还要动脑分析杠杆的机械效率都与哪些因素有关。这样可以为今后解决杠杆问题奠定良好的知识基础。（1）不计杠杆自重和摩擦，由杠杆平衡条件可得FOB=GOA，即F0.4 m=40N0.8m，解得F=80N（2）由表中数据可知s=0.1m，h=0.2m拉力做的总功W总=Fs=90 N0.1m=9J有用功W
18、有用=Gh=40N0.2 m=8J杠杆的机械效率= W有/W总100%=8J/9J100%88.9%6.如图所示，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缓上升将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F如图所示，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，求解：（1）杠杆的机械效率（2）杠杆所做的额外功。【答案】（1）66.7%；（2）0.05J.（1）求解杠杆机械效率计算题的母题，可以加深同学们对市面材料很少出现该类问题的认识。求解杠杆的机械效率，首先求用杠杆提升物体需要做的有用功W有用=Gh；再求总功W总=Fs。物体被提升的高度h和外力移动的距离
19、s题中给出，对较复杂的问题，h和s的关系可以结合几何中两个三角形相似、杠杆平衡条件求出。最后根据机械效率公式=W有用100%/W总求出杠杆的机械效率。（2）根据W有用+W额外=W总 ，容易求出杠杆所做的额外功。7如图是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知：物体的质量为90kg且以恒定速度匀速上升，当物体完全露出水面，工人对滑轮组绳子自由端的拉力F1为400N，此时滑轮组的机械效率1为75%（绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，g=10N/kg）。（1）请你根据题目中的条件，判断出工人所使用的滑轮组是下列中的 图。（2）工人的质量为60kg，双脚
20、与地面接触面积为2.5103m2，物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压强变化了4104Pa，求物体浸没在水中时受到的浮力。（3）若物体完全浸没在水中时，工人拉力的功率为180W，求物体上升的速度。【答案】（1）A；（2）物体浸没在水中时受到的浮力为300N；（3）物体上升的速度为0.2m/s。【解析】（1）当物体完全露出水面时，滑轮组的机械效率：=，所以通过动滑轮绳子的段数：n=3，A图中通过动滑轮绳子的段数为3，B图中通过动滑轮绳子的段数为4，C图中通过动滑轮绳子的段数为5，所以工人所使用的滑轮组是A图； （2）由题知，绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，当物体完全露
21、出水面时，F=（G物+G动）G动=3FG物=3400N90kg10N/kg=300N，此时人对地面压力：F压=G人F=60kg10N/kg400N=200N，物体完全浸没在水中时对滑轮组的拉力：F拉=G物F浮，完全露出后物体对滑轮组拉力F拉=G物，所以物体被打捞出水面后对滑轮组拉力增大，绳子自由端拉力随之变大，人对地面压力变小，压强变小，由p=F/S可得物体完全露出水面后，人对地面压力增大量：F=pS=4104Pa2.5103m2=100N，所以物体完全浸没在水中时人对地面压力F压=F压+F=200N+100N=300N，此时人对绳子自由端拉力：F=G人F压=60kg10N/kg300N=30
22、0N，且F=（F拉+G动）/3=（G物F浮+G动）/3所以：F浮=G物+G动3F=90kg10N/kg+300N3300N=300N；（3）由P=W/t=Fs/t=Fv可得，物体完全浸没在水中时绳子自由端的速度：v=0.6m/s，由v=nv物可得，物体的上升速度：v物=0.2m/s。8.如图所示，一卡车车厢车底底板距地面1.5m高，小张把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用F=600N的力，把一个大木箱从B处推到A处的车上，已知木箱重为1000N。求：（1）小张推木箱做了多少功？（2）这个过程中，斜面的机械效率是多少？（结果保留一位小数）1.5m3mAFB【答案】（1）1800J（2）83.3%【解析】（1）W总=Fs=600N3m=1800J（2）W有用=Gh=1000N1.5m=1500J=W有用100%/W总=1500J100%/1800J83.3%专心-专注-专业