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1、第六讲机械效率【一、知识点】1有用功、额外功和总功：有用功（W有用）：对人们有用的功；额外功（W额外）：人们不需要但又不得不做的功；总功：有用功与额外功之和。方式1方式2方式3有用功（J）900J900J900J额外功（J）3780J270J135J总功（J）4680J1170J1035J2机械效率：有用功和总功的比值。100%机械效率是表明机械性能的物理量，机械效率越高，机械性能越好；是一个比值，没有单位，通常用百分比表示；使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总小1；机械效率的高低与是否省力及力的大小无关；提高机械效率的主要办法是改进结构，使它更合理，更精巧和
2、降低其阻力。3三种简单机械机械效率的计算方法：杠杆滑轮或滑轮组斜面提升物体水平拉动物体 或者4测定滑轮组的机械效率：(1)实验原理：(2)实验器材：滑轮组、钩码、铁架台、弹簧测力计、刻度尺、细绳。(3)实验注意事项：实验中要匀速拉动弹簧测力计，使用钩码竖直向上做匀速直线运动。(4)实验结论：同一滑轮组，提升的重物越重，机械效率越高。【二、例题精讲】【例1】下列关于机械效率的说法中，正确的是()A机械效率可以达到100%B机械效率的高低取决于有用功的多少C使用滑轮组做功越快，机械效率越高D用同一滑轮组提升质量不同的物体，机械效率不同考点：机械效率解析：A、由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于
3、1，A错误；B、机械效率是有用功与总功的比值，取决于有用功和总功，B错误；C、使用滑轮组做功越快，功率越大，机械效率不一定高，C错误；D、用同一滑轮组提升质量不同的物体，额外功相同，有用功不同，所以有用功在总功中所占的比值不同，机械效率不同，D正确答案：D【测试题】下列说法中正确的是()A机械效率越高，机械做功一定越快B做功越多的机械，机械效率一定越高C功率越大的机械做功一定越多D做功越快的机械，功率一定越大考点：功率的概念；机械效率解析：A、机械效率高，说明有用功占总功的比值大，但不一定做功就快，故A说法不对；B、做功多，效率不一定高，这要看有用功、额外功的比例大小，故B说法不对；C、功率大
4、表明机械做功快，但做功不一定多，这要看做功时间的长短，故C说法不对；D、做功快，说明机械的功率大，能够在较短的时间内做更多的功，故D正确答案：D【例2】甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度两者相比，甲升降机()A电动机做的总功较少B电动机做的总功较多C提升重物做的有用功较少D提升重物做的有用功较多考点：机械效率的大小比较解析：A、有用功相同，甲的机械效率高，根据公式=，电动机做的总功较少，正确；B、和A分析相同，错误；C、把相同质量的物体提升相同的高度，所以有用功相同，错误；D、和C分析相同，错误答案：A【测试题】一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同
5、一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比()A有用功减少，总功减少B有用功增加，总功增加C有用功不变，总功不变D有用功不变总功减少考点：滑轮（组）的机械效率解析：把同一物体匀速提升同样的高度，利用滑轮组做的有用功相同，=100%，改装后的机械效率高，改装后利用有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少故D正确答案：D【例3】将一定滑轮改为动滑轮使用，则它的机械效率在不计绳重和摩擦时()A一定提高B一定降低C一定不变D无法判断考点：滑轮（组）的机械效率解析在不计绳重和摩擦时，用定滑轮时不需要克服滑轮的重做额外功，机械效率等于100%；而用作动滑轮时，如果提升物体，要克服滑轮的重做额外功
6、，所以机械效率一定降低答案：B【测试题】在日常生活中，用10N的拉力不能提起重15N的物体的简单机械是()A一个定滑轮B一个动滑轮C杠杆D斜面考点：定滑轮及其工作特点；杠杆的平衡条件；动滑轮及其工作特点；斜面的机械效率解析：因为10N的拉力要提起重15N的物体，使用的机械一定是能省力的机械，而在动滑轮、定滑轮、杠杆和斜面中，只有定滑轮不能达到省力的目的，所以用10N的拉力不能提起重15N的物体答案：A【例4】如图所示使用滑轮组提升重物时，能够提高机械效率的方法是()A改变绕绳的方式B增加物体的提升高度C减少物体的提升高度D增加提升物的物重考点：增大或减小机械效率的方法解析：A、改变绳子的缠绕方
7、法，对重物被拉升没有影响，即对有用功没影响；对动滑轮的拉升、动滑轮转动时的摩擦也没有影响，即不影响额外功所以改变绕绳方式不影响机械效率故A错；B、增加重物提升高度的时候，绳端被拉升的距离也变长了，根据=可知机械效率并不受影响故B错；C、减少提升高度，与B项是一样的道理，同样机械效率不受影响故C错；D、增加重物的重力，在动滑轮、摩擦不变的情况下，即额外功不变的情况下，有用功增加了，所以机械效率就提高了故D正确答案：D【测试题】两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为G的物体以相同的速度匀速竖直提升了10m，不计绳重和摩擦，以下判断正确的是()A甲的机械效率大于乙的机械效率B甲的机械效率小于
8、乙的机械效率CF1和F2做的功相等DF1做的功大于F2做的功考点：滑轮（组）的机械效率；功的计算解析：不计绳重和摩擦，甲图使用定滑轮时可以认为不做额外功，机械效率等于1；乙图使用动滑轮时，除提起物体外，还必须提起动滑轮，对动滑轮做的是额外功，所以机械效率一定小于1故A正确，B错误甲乙两图对物体做的功是相同的，但乙图拉力F除了对物体做功外，还要对动滑轮做功，所以做的功要多一些故C、D错误答案：A【例5】如图所示物体A被滑轮组拉着在水平地面上5s内匀速直线运动了2m，它受到地面的摩擦阻力是96N，绳端拉力F为40N，则A物体的运动速度是 ，拉力F的功率是 W，该滑轮组的机械效率是 考点：功率的计算
9、；滑轮（组）的机械效率解析：（1）A物体的运动速度：v=0.4；（2）拉力移动速度：v=3v=30.4=1.2，拉力F的功率：P=Fv=40 N1.2=48 W；（3）滑轮组的机械效率： =100%=100%=100%=100%=80% 答案：0.4；48；80%【测试题】小海用一个滑轮组将60N的重物提升了1m设他做的额外功是20J，那么他做的总功是 J，该滑轮组的机械效率是 %。考点：有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率解析：W有用=Gh=60N1=60 J，W总=W有用+W额外=60 J +20 J =80 J，机械效率：=100%=100%=75% 答案：80；75【例6】如图所示，斜
10、面长1m，高0.4m，用大小为5 N沿斜面向上的拉力F，将重10 N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为 ；若仅使倾角逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐 （选填“增大”、“不变”或“减小”），此斜面的机械效率将逐渐 （选填“增大”、“不变”或“减小”）考点：斜面的机械效率解析：（1）斜面的机械效率：=100%=100%=100%=80%；（2）若仅使倾角逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐增大；（3）其他条件不变，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高 答案：80%；增大；增大【测试题】某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台如图所示，已知窗台高3 m，木板长5
11、 m，瓷砖重500 N，沿斜面所用拉力400 N，则斜面的机械效率是 考点：斜面的机械效率；功的计算解析：G=500 N，h=3 m，做的有用功为：W有用=Gh=500 N3=1500 J，又S=5 m，F=400 N，拉力做的总功为：W总=FS=400 N5 m =2000 J则斜面的机械效率为：=75%答案：75%【拓展题】如图所示，某工人用动滑轮往3 m高的平台上运沙土，已知沙土的质量是40kg，袋子和动滑轮的总质量是10 kg，不计绳重和摩擦工人匀速拉动绳子时，所用拉力是 N，此动滑轮的机械效率是 考点：滑轮（组）的机械效率；动滑轮拉力的计算解析：（1）m沙土=40 kg，m轮袋=10
12、 kg，G=9.8N/ kg，沙土的重力为：G沙土=m沙土G=40 kg9.8=392 N，袋子和动滑轮的总重力为：G轮袋=m轮袋G=10 kg9.8 =98 N，而从动滑轮上引出的绳子股数n=2，拉力的大小为：F=（G轮袋+G物）=（98 N +392 N）=245 N（2）G沙土=392 N，滑轮组的机械效率为：=80% 答案：245；80%【测试题】如图所示，是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离工人在2时间里，用100N的力，竖直向下压动摇臂50cm，把重1000N的重物匀速抬高4cm，则重物上升的速度是 ，所做的有用功是 J，千斤顶的机械效率是 考点
13、：速度与物体运动；物理量的单位及单位换算；功的计算；有用功和额外功；机械效率的计算解析：重物上升的速度V=0.02cm，所做的有用功W有用=Gh=1000N0.04=40 J，总功W总=FS=100N0.5=50 J，所以千斤顶的机械效率是=100%=100%=80% 答案：0.02；40；80%【拓展题】一名工人用如图所示的滑轮组提起450 N的重物，重物在5s内匀速上升了1m，动滑轮重50 N，不计绳重及摩擦求：（1）绳的自由端A点下落的速度；（2）此过程中额外功；（3）滑轮组的机械效率考点：滑轮（组）的机械效率；速度的计算；功的计算；有用功和额外功解析：（1）由s=nh得，A点下落的距离
14、s=31=3，则绳的自由端A点下落的速度vA=0.6；（2）W额外=G动h=50N1m=50 J；（3）W有用=Gh=450N1m=450 J，W总=W有用+W额外=450 J +50=500 J，=90%答案：（1）绳的自由端A点下落的速度为0.6；（2）此过程中的额外功为50 J；（3）滑轮组的机械效率为90%【测试题】如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1 m，拉力大小F=8N，拉力移动的距离为0.25 m拉力所做的功为 J，有用功为 J，杠杆的机械效率为 %考点：功的计算；有用功和额外功；杠杆的机械效率解析：有用功为W有=Gh=180.1 m =1
15、.8 J；拉力所做的功为W总=Fs=8N0.25 m =2 J，杠杆的机械效率为=100%=100%=90%答案：2；1.8；90【例7】某小组通过实验测量如图甲所示滑轮组的机械效率，记录数据如下表：滑轮组钩码总重G/N钩码提升高度h/m拉力F/N拉力移动的距离s/m滑轮组的机械效率甲10.10.6（1）完成上面表格的填写；（结果保留1位小数）（2）若在图甲实验装置的基础上，减少一只钩码，再测出滑轮组的机械效率，则机械效率与原来相比将 （填“不变”“变小”或“变大”）；（3）若要进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组的绳子绕法有关，根据此探究目的，在图乙中画出滑轮组的组装图考点：滑轮（组）机械
16、效率的测量实验解析：（1）物体被提高的高度为h=0.1 m，与动滑轮相连的绳子段数n=2，所以绳子末端移动的距离为S=nh=20.1=0.2 m；滑轮组的机械效率=100%=100%=100%=83.3%（2）减少一只钩码，提升物体重力减小了，提升物体重力做的有用功减小了，所以机械效率变小了（3）甲图从定滑轮绕起，所以要改变滑轮组的绕线方式，乙图需从动滑轮绕起，因为滑轮组的机械效率还与被提升物体的重力有关，所以被提升的物体应不变，如下图 答案：（1）0.2，83.3%；（2）变小；（3）【测试题】小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：物理量
17、实验次数钩码总重G/N钩码上升的高度h/m测力计示数F/N测力计移动距离s/m机械效率140.11.80.3260.12.40.383%340.11.40.557%440.21.41.057%（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数（2）第1次实验测得的机械效率为 （结果保留两位有效数字）（3）分析表中数据可知：第2次实验是用 图做的；第4次实验是用 图做的（选填“a”、“b”或“c”）（4）分析第_、_次实验数据可知：使用同一滑轮组，提高物重可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮
18、总重越重），滑轮组的机械效率 （5）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 考点：滑轮（组）机械效率的测量实验解析：（1）在测绳端拉力时，需竖直向上匀速拉动测力计（2）=74%（3）由数据知第2次实验中，s为h的3倍，所以滑轮组由3段绳子承担物重，而被提升的物重为6N，其它3组为4N所以第2次实验是用b图做的；第4次实验s为h的5倍，所以滑轮组由5段绳子承担物重，所以第4次实验是由c图做的（4）分析第1、2次实验，两次所用滑轮组相同，但第2次物重大于第1次物重，机械效率也大于第1次的机械效率，所以可得使用同一滑轮组，提高物重可以提高滑轮组的机械效率分析第1、3次实验，两次提升物体的重力相同，第3次实验的动滑轮较重，而机械效率较低，所以可得使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率越低（5）第3、4次实验只是改变了物体被提升的高度，机械效率没变，所以可得滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关答案：（1）匀速；（2）74%；（3）b；c；（4）1；2；越低；（5）无关