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1、第15章 功和机械能复习专题一 机械效率【专题分析】机械效率是有关功的知识中的一个重要物理量，是反映机械性能的一个重要标志，因而有关机械效率的计算常和相关的机械联系在一起。有关机械效率的计算有下列四种类型。（一）滑轮组类有关滑轮组的计算，是力学中的难点之一，也是近年来升学考试中的一个热点题型。现将有关滑轮组机械效率的计算进行归纳分析，有助于掌握此类计算题的一般解题方法。根据机械效率的计算公式=W有用W总=W有用W有用+W额外，对于滑轮组来说，W额外的大小主要来自各种摩擦、绳重及动滑轮自重。因此，关于滑轮组机械效率的计算，一般包括下列两种情形，即匀速竖直提升物体和匀速水平拉动物体。1.匀速竖直提
2、升物体（1）忽略摩擦及绳重，只考虑动滑轮自重使用滑轮组将重为G的物体匀速竖直提升h，所用的拉力为F，忽略摩擦及绳重，此时W有用=Gh，W总=Fs。S为绳子自由端移动的距离，且snh（n为承担物体及动滑轮总重的绳子股数），也可以表示为W总=W有用+W额外=G物+G动h。机械效率的计算公式为=W有用W总=GhFs=GhFnh=GnF，或表示为=Gh(G物+G动)h，此时F=G物+G动n。【例1】 用如图所示的滑轮组提升重物G，所用的拉力F100N，如果该滑轮组的机械效率是75%，不计摩擦和绳重，求物重和每个动滑轮的自重（每个滑轮质量都相等）。（2）同时考虑动滑轮自重及摩擦，忽略绳重【例2】 用滑轮
3、组将重为450N的物体匀速提高2m，如图所示，如果该装置的机械效率为75%，克服摩擦阻力做功180J，求拉力大小及动滑轮自重（忽略绳重）。2.匀速水平拉动物体使用滑轮组水平拉动物体时，拉力F与物体重力G没有直接关系，有用功W有用Gh，而是物体克服与地面间摩擦力F摩所做的功。设物体水平通过的距离为s，则W有用=F摩s，W总=Fns，=W有用W总=F摩sFns=F摩Fn。【例3】 如图所示的滑轮组机械效率为60%，重物重力为2500N。当物体水平匀速移动0.5m时，拉力F所做的功为1000J，求拉力F的大小和物体与地面间的摩擦力F摩。（二）斜面类【例4】 如图所示，物体的质量为500kg，斜面的长
4、l为高度h的2.5倍，物体在拉力F的作用下沿斜面向上匀速运动的速度为2m/s，若斜面的效率是80%，则：（1）拉力F为多少牛？（2）拉力F做功的功率为多少瓦？（三）电机类【例5】 功率是2000W的起重机将重为7000N的货物在15s内匀速提升了3m，起重机的机械效率是多少？（四）杠杆类【例6】 由于在使用杠杆时的摩擦非常小，故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械。如图所示，若用一根机械效率为90%的杠杆将一个720N的物体提升5cm，在这个过程中：（1）有用功为多少？（2）需要做多少总功？（3）若手对杠杆向下的力为200N，杠杆的动力臂与阻力臂的比值为多少？专题二 功率大小的测量和计算【专题分
5、析】功率的定义式“P=Wt”可以变形为：W=Pt和t=Wp，可分别用于求功和时间。在运用上述公式时，一定要注意三个量的对应关系，“W”一定是对应的时间“t”内完成的功。本章内容计算题出现较多，经常出现一些利用公式“P=Wt”进行比值问题的计算，应注意：当P一定时，W与t成正比，则W1W2=t1t2；当W一定时，P与t成反比，则P1P2=t2t1；当t一定时，W与P成正比，则W1W2=P1P2。计算时要审清题目的条件，利用正比或反比关系可快速求解。【例7】 甲、乙两台拖拉机，甲做的功是乙的2倍，而乙做功所用的时间是甲的1/4，则甲、乙的功率之比为（ ）A.8:1 B.1:8 C.1:2 D.2:
6、1【例8】 当前，出租车业的快速发展，方便了人们的出行，一辆出租车从甲地匀速行驶12km到乙地，所用时间为20min。（1）在右图中画出该出租车匀速行驶过程中的水平方向所受力的示意图。（2）该出租车在这段时间内的速度为多大？（3）已知人和车的总质量为1400kg，行驶过程中所受到的阻力是人、车总重的0.05倍，这段时间内汽车牵引力的功率为多大？（g取10N/kg）专题三 能量的变化及能量之间的相互转化【专题分析】 在解决能量的变化问题时，首先要明确决定动能、重力势能和机械能大小的因素，弄清速度、高度、质量是变还是不变，如何变等。在解决能量的转化问题时，要抓住其能量转化的特点，即被转化的能量是减
7、少的（它有确定的减少的标志），转化成的能量是增加的（它有确定的增加的标志），抓住这两个标志是辨析能量转化方面的依据。判断动能、势能大小的变化和分析动能、势能的相互转化是中考的热点。下面结合例题进行具体分析。（一）影响动能、重力势能大小的因素【例9】 下列关于卡车在匀速下坡的过程中，动能和重力势能的变化，说法正确的是（ ）A.动能增加，重力势能减少 B.动能不变，重力势能少 C.动能和重力势能都不变 D.动能减少，重力势能增加（二）判断机械能的变化【例10】 在四川抗震救灾中，一架号称“空中巨无霸”的米-26重型运输直升机通过钢缆和机身相连，一次奖一台13.2t的挖掘机空运到唐家山堰塞湖坝顶参加
8、抢险。当直升机吊着挖掘机匀速飞行时，挖掘机的机械能（ ）A.增加 B.减少 C.保持不变 D.以上都有可能（三）机械能知识的应用【例11】 掉在水平地面上的弹性小球会跳起，如图所示是小球弹跳时的频闪照片，小球在1、2位置的高度一样，下列说法正确的是（ ）A.小球在1、2位置的动能相同，2位置的机械能较小B.小球在1、2位置的动能相同，机械能也相同C.小球在1、2位置的机械能相同，2位置的动能较小D.小球在2位置的动能较小，机械能也较小专题四 有关功、功率、机械效率的综合应用【专题分析】 功是指力与在力的方向上通过的距离的乘积；功率是指单位时间内所做的功；机械效率是指有用功跟总功的比值，机械效率
9、总是小于1.【例12】 如图所示，工人用滑轮组吊起质量为40kg的箱子，工人施加的拉力为250N，箱子10s内被匀速竖直提升了2m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：（1）箱子受到的重力；（2）工人做的有用功；（3）滑轮组的机械效率；（4）工人所做总功的功率。【例13】 如图所示，在建筑工地上有一台塔式起重机，其部分技术参数如下表所示。（1）该起重机一次最多能吊起的建筑材料重力为多少？吊起的建筑材料到达最大起重质量时，建筑材料到塔的距离是最近还是最远？（g取10N/kg）（2）该起重机将重为1104N的建筑材料以最大提升速度吊起7m，起重机对建筑材料做了多少有用功？如果起重机的实际总功率为
10、14kW，起重机的机械效率是多大？【例14】 如图所示，是2008年北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌，靠自己双手的力量，攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片，该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气精神。已知他和轮椅总质量为80kg，攀爬高度39m，历时约3min 20s。（g取10N/kg）（1）如果不计机械装置的额外功，求他的平均功率多大？（2）小明同学看到火炬手攀爬得很费劲，想到物理课上学过利用滑轮组可以省力。小明同学如果站在地面上，用图所示的哪个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适，理由是什么？如果该滑轮组的机械效率为80%，求小明同学的拉力至少要多大？专题五 实验探究（一）测斜面的
11、机械效率【例15】 探究“斜面的机械效率”的实验装置如图所示，某实验小组提出了“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关”的猜想。下表是该小组根据此猜想进行试验所记录的数据。斜面倾斜程度小车重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有用/J总功W总/J机械效率较缓5.00.11.50.50.50.7566.67%较陡5.00.22.50.51.01.25最陡5.00.33.40.51.788.24%（1）请将表格中空格处的数据填写完整。（2）由以上数据小明得出“斜面越陡机械效率越高”的结论，要得到此结论需要控制不变的因素有： ； ； 。（二）探究影响动能大小的因素【例16】 如图所示，让钢球从斜面上从静止滚下，打到一个小木块上，能将木块推出一段距离。放在同一水平面上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大。现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远。回答以下问题：（1）设计本实验的目的是研究 。（2）让不同的钢球从同一高度滚下是为了 。（3）此实验得出的结论是 。（4）下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据。质量m/kg速度v/ms-1动能E/J牛约600约0.5约75中学生约50约6约900分析以上数据，可以看出，对物体的动能大小影响较大的因素是。你这样判断的依据是_ _。