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2022华师大版九上科学5.3功和机械效率(3)学案
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[学习目标]:
1、了解什么是有用功、额外功、总功。
2、理解机械效率的概念,会利用公式η=W有用/W总进行有关计算,知道机械效率小于1。
3、 知道提高机械效率的意义和主要方法。
一、知识点梳理:
知识点、
1. 动力所做的功叫 ,用 表示;机械克服有用阻力所做的功叫 ,用 表示;机械克服额外阻力所做的功叫 ,用 表示。三者关系 。
2. 我们把有用功和总功的比值叫 ,公式 。
3. 使用任何机械都不能省 ,所以机械效率总是 (填“大于”、“等于”或“小于”)1。
二、例题讲解:
例题1、下列做法不能够改变滑轮组机械效率的是( )
A. 改变提升重物的高度 B. 用体积相等的塑料动滑轮代替铸铁动滑轮
C. 提升更重的物体 D. 给定滑轮加润滑油
例题2、甲吊车比乙吊车的机械效率高,当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时,则 ( )
A. 甲吊车的电动机做的有用功较多 B. 乙吊车的电动机做的额外功较多
C. 甲吊车的电动机做的总功较多 D. 甲、乙两吊车的电动机做的总功相同
例题3、在公路上骑自行车上坡时很费力,而且坡度越大越费力.学习了机械效率后,有些同学想到了“坡度与机械效率的关系”这个问题,下面是同学们对这个问题的不同表述,其中最不利于科学探究顺利进行的是( )
A. 上坡时坡度越大越费力,那么机械效率呢
B. 斜面的倾斜程度改变后,其机械效率是否发生变化
C. 随公路坡度的增大,机械效率减小吗
D. 斜面的机械效率与省力、费力是否有关
例题4、两同学分别用沿斜面向上的力F甲、F乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端,若两个斜面光滑、等高,甲斜面长4m,乙斜面长5m,所做的功分别是W甲、W乙, 则下列说法正确的是( )
A. 使用甲斜面比使用乙斜面要省功
B. 甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高
C. 拉力F甲与F乙之比为5∶4
D. 两个拉力做功W甲与W乙之比为4∶5
例题5、用一动滑轮用60 牛的拉力提起重为100牛的重物,使重物提高2米。(不考虑绳重及摩擦)
(1)动滑轮的重力为多少
(2)拉力做多少功?
(3)有用功为多少?机械效率
三、随堂练习:
1、用滑轮组提升重物,下列措施中能提高机械效率的是( )
A. 增加被提升物体的重力,从而增大有用功
B. 增加动滑轮个数,使滑轮组更省力
C. 增加提升的高度,增大有用功
D. 增大提升的速度,从而减小额外功
2、用滑轮组提升重物,下列措施中能提高机械效率的是( )
A. 增加提升的高度,增大有用功
B. 增加动滑轮个数,使滑轮组更省力
C. 增加被提升物体的重力,从而增大有用功
D. 增大提升的速度,从而减小额外功
3、有一人用同一滑轮组分别将重1000N和2000N的物体匀速提升5m,动滑轮重200N,不计绳重和摩擦,则上述两种情况中错误的说法是( )
A.滑轮组的机械效率不相等 B.人做的额外功相等
C.人做的总功相等 D.绳子自由端移动的距离相等
4、关于实际使用机械时的机械效率,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,有用功越多
5、关于机械效率,下列说法正确的是( )
A.机械效率越高,所做的有用功越多
B.总功少的机械,机械效率高
C.额外功少的机械,机械效率高
D.总功一定时,有用功多的机械效率高
6、如图所示的滑轮组中,动滑轮重1N,小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体,物体沿竖直方向上升0.4m。此过程中,额外功和机械效率分别是( )
A. 0.4J 83.3% B. 0.8J 91.7% C. 0.8J 83.3% D. 0.4J 91.7%
(第6题图) (第7题图)
7、如图所示,有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是( )
A. η= ×100% B. η= ×100%
C. η= ×100% D. η= ×100%
四、课后巩固:
1、下列关于机械效率的说法中,正确的是( )
A.做功多的机械,机械效率一定高
B.越省力的机械,机械效率越高
C.使用机械的目的是为了提高机械效率
D.使用任何机械,它的机械效率都小于1
2、如图的吊车有大小两个吊钩,在确保安全的前提下,下列关于吊车机械效率说法正确的是( )
A.吊起相同货物,使用小吊钩机械效率高
B.吊起相同货物,上升速度快机械效率高
C.每次吊起的货物越少,机械效率越高
D.货物升高的高度越高,机械效率越高
(第2题图) (第3题图)
3、如图所示,甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法,忽略绳重及一切阻力。用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时,机械效率为90%.下列判断正确的是( )
A.拉力F1的大小为450N
B.用图乙绕法匀速提升400N重物时,机械效率为80%
C.分别用两种绕法匀速提升相同重物时,图乙绕法机械效率大
D.分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度,F2做功少
4、分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度,做的有用功是( ).
A. 一样多 B. 斜面的多 C. 滑轮组的多 D. 无法判断
5、用如图所示的滑轮组匀速提升200N的重物G,竖直向上的拉力F为100N,重物被提升1m,不计绳重和滑轮的摩擦,下列说法正确的是( )
A.拉力做的额外功是100J B.动滑轮的重力为50N
C.拉力做的总功是200J D.绳子末端移动的距离是2m
(第5题图) (第6题图)
6、如图所示,使用同一滑轮的甲、乙两种装置,匀速提升重均为10N的A、B两物体,已知滑轮重1N不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.手的拉力F乙=10N
B.A物体受到的合力与B物体受到的合力相等
C.若A、B两物体都被提升0.5m,则手的拉力F乙做的有用功比较多
D.若A、B两物体都被提升0.5m,则手的拉力F甲做的功比F乙做的功多
7、某人用50 N的拉力 ( http: / / www.21cnjy.com )将重160 N的物体沿斜面匀速拉上长为4 m、高为0.8 m的斜面顶端,则该斜面的机械效率η和斜面对物体的摩擦力f的大小分别为 ( )
A. η=64% f=32 N B. η=50% f=18 N
C. η=64% f=18 N D. η=80% f=32 N
8、用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮,使挂在下面重为G的物体缓缓上升,动滑轮的重力不可忽略,现改变物体的重力G,则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能是图中的 ( )2·1·c·n·j·y
A. B. C. D.
9、如图所示,不计摩擦,把重G=16 N的物体匀速提起所用的拉力F=10 N,则关于该动滑轮的说法中错误的是 ( )
A. 动滑轮重4 N B. 使用该动滑轮要费距离
C. 该动滑轮的机械效率为80% D. 提升物体的速度越快,机械效率越高
(第9题图) (第10题图)
10、2020年1月14日,宁波三官堂大桥最后一节超大节段钢结构焊接完成,标志着大桥实现合龙。合龙段焊接缝的精度要求为1cm,而结构长度受温度的影响很大,每变化1.5℃就会影响合龙段间隙1cm,所以必须要等到结构预制时计算的气温才可以精准合龙。为了等待最佳的“天时”,施工人员守候了整整3天。下图是当时的场景照片,结合所学知识,判断下列说法不正确的是( )
A. 气温是描述天气状况的因素之一
B. 拉住锻钢的滑轮组起到了省力杠杆的作用
C. 钢段向上运动时,滑轮组的机械效率不断提高
D. 锻钢离开船体后,船底部受到的液体压强比锻钢离开前小
11、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时,提出了下列假设:①滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关;②滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关;③滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关;④滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组,进行对比实验来验证提出的假设,则该实验验证的假设是 ( )
A. ① B. ② C. ③ D. ④
(第11题图) (第12题图)
12、如图,重为500 N的物体与地面间的摩擦力是150 N。为使物体匀速移动,必须在绳端加以60 N的水平拉力。则滑轮组的机械效率约为 ;若物体的移动速度为0.2 m/s,则1 min内拉力做的功是 J。
13、小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”,使用了如图所示的实验装置。实验前,小军用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0N,每个钩码的重力为0.5N,实验过程中,小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量,分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计示数(见下表):
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
动滑轮重G0/N 1.0 1.0 1.3 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
所挂钩码的重力G/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
弹簧测力计示数F/N 0.8 1.2 1.3 1.6 1.8 2.2 2.3 2.7
(1)分析实验数据可以得到:在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下,使用该滑轮组______(选填“省力”或“不省力”);
(2)在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下,弹簧测力计的示数F与被提升钩码重力G以及动滑轮重力G0的关系为______;
(3)小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况,用另一组滑轮组将重为50N的物块从位置A匀速直线拉到位置B,请在图中画出最省力的绕线方法:物块移动的距离为______cm;若此时绳自由端所用拉力为10N,物块受到的摩擦力为18N,该滑轮组的机械效率为______。
参考答案:
一、知识点梳理:
知识点1、
1、总功 W总 有用功 W有用 额外功 W额外 W总=W有用+W额外
2、机械效率 η=×100%
3、 功 小于
二、例题讲解:
例题1、A
解析:改变提升重物高度、拉力成倍数变化,不影响有用功和总功的比值,机械效率不变,A不正确,用塑料动滑轮替代铸铁动滑轮和给定滑轮加润滑油都是减小额外功,提升重物的物体是在额外功一定时增加有用功,都可以改变滑轮组的机械效率,故BCD都正确。
例题2、B
解析:甲吊车比乙吊车的机械效 ( http: / / www.21cnjy.com )率高,即做同样的有用功时,甲吊车做的额外功少,所以甲吊车做的总功较少。乙吊车的机械效率低,即做同样的有用功时,做的额外功多,故乙吊车做的总功较多。错选是不理解机械效率的含义,误认为机械效率高,做的有用功或总功就多。
例题3、D
解析:由题意可知,要探究的是坡度与机械效率的问题,所以要在改变坡度情况下,研究机械效率的变化情况.而费力和省力与机械效率无关。
例题4、C
解析:根据功的原理可知,使用任何机械都不能省功,故A错误;
如果斜面光滑,那么就没有摩擦力,不做额外功,则利用斜面提升物体所做的总功都等于有用功。
根据W有=Gh可知,两个拉力做的有用功相等,也就是总功相等,因此它们的机械效率相等,故B错误;
因为W甲=W乙 , 所以二者做功之比为1:1,故D错误;
那么F甲S甲=F乙S乙;
即 , 故C正确。
例题5、(1)20N (2)240J (3)83.3%
解析:(1)根据 F= / ×( G物 +G动 )得:G动=2F-G物=120N-100N=20N
(2)S=2h=2×2m=4m W总=FS=60N×4m=240J
(3)W有用=Gh=100N×2m=200J
=200J/240J×100%≈83.3%
三、随堂练习:
1、 A 2、C 3、C 4、B 5、D
6、C 7、D
四、课后巩固
1、D 2、A 3、B 4、A 5、A
6、B 7、C 8、B 9、D 10、C 11、B
12、83.3% 2 160
13、(1)不省力; (2)F=;
(3);3.10; 60%。
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