认识简单机械(4机械效率）

3.3 认识简单机械(4)
1．有用功： 叫有用功，常用W有用 表示。
2．额外功： 叫额外功，常用W额外 表示。
3．总功： 叫总功，常用W总 表示。
练习：
1、请 你 判 断:
如果用水桶从井中提水，则人对桶所 做的功属于________功；对所提的水所做的功属于_________功。
如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上桶时所做的功属于__________功；对水桶里的水所做的功属于__________功。
2、、在建筑工地上有一滑轮组用五段绳子吊着一筐沙子，已知筐重500牛，沙重2000牛，若将一筐沙子匀速吊至10米高的楼顶上，实际所用的拉力为800牛，则有用功、额外功、总功各是多少？
3、如下图示，若已知物体A重为1000N，所受f 为物重的0.3倍，求：
①若不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦，求拉力F的大小
②若拉力F=150N，当物体在水平面上通过距离为2m时，求W有用，W额外，W总
4．机械效率： 叫机械效率，常用表示。
5．机械效率的公式： 。
练习
1、关于机械效率，下列说法中，正确的是（ ）
A、机械所做的有用功越大，其机械效率就越高
B、总功一定时，额外功越大，机械效率就越高
C、有用功一定时，额外功越小，机械效率就越高
D、有用功占总功的分量越多，机械效率就越高
2、用滑轮组提升物体时，可给人们带来省力的好处。现要提升一个重400N的物体，现给你一个定滑轮和一个动滑轮，每个滑轮重20N，不计摩擦，现想用不超过200N的拉力去提升重物。
（1）如何设计滑轮组？（请画出设计图）
（2）如果要使物体匀速升高5m，则绳子自由端所用的力为多大？绳子自由端要拉过几米？
（3）当物体升高5m时，有用功、总功、额外功分别为多大？机械效率为多大？
（4）如果提升700N的物体，滑轮机械效率又为多大？
3、如图所示，滑轮组机械效率为η=70%，用此滑轮组，匀速的吊起重物，拉力F=250N时，若不考虑绳重及摩擦，求：
(1)物体的重力和滑轮的重力
(2)若拉绳子的功率150W,则物体上升
的速度为多大
4、由两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，若机械效率η=80%，绳子最大能够承担500N的拉力，则使用此滑轮组最多能吊起多重的货物？
5、有一台水泵，功率为1．5千瓦，机械效率为80%，则该水泵每分钟完成的有用功为多少焦？额外功为多少焦？该水泵在1分钟内能把多少米3的水抽到离水面8米高的水塔上。(g=10N/Kg)
斜面
练习：
一辆汽车重为6×104牛，匀速驶上长1000米、高20米的坡路，在运动过程中受到的阻力等于车重的0.06倍，求：（1）总功、有用功、额外功（2）汽车受到的牵引力（3）汽车以36千米/时的速度匀速上坡时，发动机的功率为多大？
利用斜面把一个重为500N的物体匀速拉上汽车，斜面长5米，高1米，机械效率为80%，则物体运动过程中的摩擦力为多少？
课内演练
【例1】关于机械效率，下列说法正确的是( )
A．机械效率越高，越省力 B．机械效率越高，做的有用功越多
C．机械效率越高，做功的功率越大
D．额外功在总功中所占的比例越小，机械效率越高
【跟踪练习1】关于机械效率，下列说法正确的是( )
A．机械效率可以提高到100％ B．机械效率总是小于1
C．功率大的机械，机械效率高 D．机械效率越高，有用功就越多
【例2】用如图3.3—11所示的滑轮组。来提升重物，不计滑轮与绳子的摩擦和绳重，重物G＝240牛，当拉力F＝150牛时，重物恰好能匀速提升，在绳自由端拉下的距离s＝1米的过程中，有用功为 焦，总功是 焦，机械效率为 ，动滑轮重是 牛。
【跟踪练习2】一辆汽车不小心开进了泥潭，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，
如图3.8—12所示。若车重为8×104牛，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，计算：
(1)该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出
(2)若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1米／秒，则司机做功的功率是多少
课后训练
1．使用机械时，人们需要做的功叫做 ，不需要做、但又不得不做的功叫做 。这两部分功的总和叫做 。 叫做机械效率。
2．小明用一个动滑轮把一只重100牛的沙袋提到9米高的脚手架上，所用拉力为60牛。小明做的有用功是 焦，做的总功为 焦，该装置的机械效率是 。
3．如图所示，某人用50牛的推力沿高为1米，长为4米的粗糙斜面，
把重150牛的物体推到斜面顶端，人的推力所做的总功为
焦，其中有用功为 焦，额外功为 焦，斜面的
机械效率是 。人做功消耗的化学能转化为 能和
能。
4．在“测定滑轮组的机械效率”实验中，李明按如图所示的方式组装好滑
轮组，用该滑轮组分别提升不同重量的钩码，并将3次实验数据记入下
表。请你依据李明同学提供的部分实验数据回答问题：
实验序号 钩码重G/牛 弹簧测力计的示数F/牛 钩码上升的高度h／厘米 弹簧测力计移动的距离s／厘米 机械效率／％
1 1.5 0.8 3 9 62.5
2 3.O 1.4 4 71.4
3 6.O 2.5 3 9
(1)在表格的空缺处填上正确的数据。
(2)若增加钩码的重量，则该滑轮组的机械效率会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)你还有什么办法来提高滑轮组的机械效率 。
5．不计摩擦及拉绳质量，下列机械在提升同一重物的过程中，机械效率最大的是( )
A．定滑轮 B．动滑轮 C．滑轮组 D．三种机械一样大
6．如图所示，用滑轮组提升重物时，重800牛的物体在10秒内匀速上升了1米。已知绳子的拉力F为500牛，则提升重物的过程中( )
A．绳子自由端被拉下3米
B．做的有用功是800焦
C．拉力F的功率是80瓦
D．滑轮组的机械效率是60％
7．重为2000牛的集装箱，借助5米长的斜面装上2米高的卡车，如图所示。
(1)若不计摩擦，拉力F的大小是多少牛
(2)若实际拉力F＝1000牛，则斜面的机械效率是多少
8．某同学用一个距离手3米高的定滑轮拉住重100牛的物体，从滑轮正下方沿水平方向移动4米，如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做功( )
A．200焦 B．300焦 C．400焦 D．500焦
9．小文同学采用如图所示的两种不同的方式将同一货物搬运到同一辆汽车上，下列说法正确的是( )
A．甲方法克服重力做功多
B．乙方法更省力
C．两种方法机械效率相等
D．两种情况下，货物的势能都增加
10．工人师傅要把在楼下地面上的货物提升到楼上去，他设计了一个滑轮组：把一个滑轮悬挂在楼上，另一个滑轮与货物相连(如图所示)。
(1)请你在图中将绳子的绕法画出来。
(2)已知货物重900牛，需把货物匀速提升到4米高的楼上，且工人师傅拉绳的力为500牛，请根据这些条件，提出两个问题，并解答出来。(示例除外，但在示例中求出的数据可在自己的解答中用)
问题：工人师傅做的有用功是多少
解答：W有用 ＝Gh＝900牛×4米＝3600焦。
问题①：
问题②：
11．如图所示，物体重1500牛，地面对物体的摩擦阻力是物重的
0.4倍，某人用240牛的拉力F，在8秒内使物体沿水平地面
匀速移动了5米。求：
(1)力F所做的功；(2)人做的有用功；(3)滑轮组的机械效率。
参考答案
课前预练
1．必须要做的功
2．不需要但不得不做的那部分功
3．有用功与额外功的总和
4．有用功跟总功的比值
5．
课内演练
【例1】D 【跟踪练习1】B
【例2】 120 150 80％ 60
【跟踪练习2】(1)此滑轮组是由一个定滑轮和两个动滑轮组成的，根据图示可知，汽车所受的阻力由4股绳子承担，汽车所受的阻力f＝0.03G=0.03×8×104＝2400牛。司机至少需要的拉力
(2)当汽车前进的速度为0.1米/秒时，司机拉力移动的速度v人＝4v车＝4×0.1米/秒＝0.4米/秒，司机做功的功率P＝W/t＝Fs＝Fv人＝750牛×0.4米／秒＝300瓦。
课后训练
1．有用功额外功 总功有用功和总功的比值
2．900 1080 83．3％
3．200 150 50 75％ 物体的势热
4．(1)12 80 (2)增大 (3)减小摩擦
5．A 6．B
7．(1)在不计摩擦时，F＝Gh/s＝2000牛×2米/5米＝800牛。 (2)将物体拉到斜面顶部所做的功为有用功：W有用＝Gh＝2000牛×2米＝4000焦，在拉力F作用下把物体拉到顶端所做的功为总功：W总＝Fs＝1000牛×5米＝5000焦。机械效率
8．A 9．D
10．(1)
(2)工人师傅做的总功是多少 解答：W总＝Fs＝500牛×4米×2＝4000焦。
滑轮组的机械效率是多少 解答：
11．(1)WF＝Fs＝240牛×3×5米＝3600焦。
(2)W有用＝F′s′＝0.4×1500牛×5米＝3000焦。
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