第三节 机械效率
第1课时 认识机械效率
知识点1 有用功、额外功和总功
1.有用功是指完成某项任务时，无论用何种方法都必须做的功，用W有表示；额外功是指在完成某项任务时并非需要但不得不做的功，用W额表示；
总功是指有用功和额外功之和，用W总表示，即W总=W有+W额.
知识点2 机械效率
2.有用功和总功之比叫做机械效率，即η=×100%，η＜100%且无单位.机械效率越高,做功性能越好.
知识点1 有用功、额外功和总功
【例1】小明和体重较大的爸爸帮助邻居各扛一袋质量为10 kg的大米，从一楼爬到三楼，爸爸用时较短，则小明与爸爸所做的 (A）
A.有用功相等
B.总功相等
C.总功率相等
D.有用功和总功的比值相等
知识点2 机械效率
【例2】某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，人对绳的拉力F为400 N，能将75 kg的物体以0.1 m/s的速度匀速提升，则拉力F的功率为120W,此时滑轮组的机械效率为62.5%.（不计绳重和摩擦，g取10 N/kg）
1.从井中提水时，吊水桶常常会落入井里，用物理知识分析下列说法，其中错误的是 (A）
A.用吊水桶向上提水，人对桶和水做的功都是有用功
B.用吊水桶向上提水，人对桶做的功是额外功
C.吊水桶掉入井里，打捞水桶时桶里会带些水，这时人对水做的功是额外功
D.吊水桶掉入井里，打捞水桶时，人对桶做的功是有用功
2.用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度.若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦）,则 (A）
A.η甲=η乙,W甲=W乙 B.η甲=η乙，W甲>W乙
C.η甲<η乙，W甲η乙，W甲3.如图，用一个重2 N的动滑轮，把重12 N的物体在2 s内匀速提升0.2 m（不考虑绳子的重力和摩擦），则 (D）
A.绳子的拉力F=6 N
B.绳子自由端移动速度v=0.1 m/s
C.有用功W有=2.8 J
D.动滑轮的机械效率约为85.7%
4.用如图所示的滑轮组匀速提升重为400 N的物体，人对绳的拉力为250 N，不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率为80%.如果人的体重为 550 N，竖直向下匀速拉动绳子的过程中（绳子始终未断裂），使用此滑轮组能提升的最大物重为1 000N.
第4题图 第5题图
5.将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重60 N，B重10 N，则A所受地面的摩擦力为20N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为40N.（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）
6.在探究斜面机械效率的实验中，如图所示是某同学将一块长木板一端垫高做成倾角为30°、高h为0.3 m的斜面，现将重5 N的木块用弹簧测力计匀速拉到斜面顶端h的位置.此过程中弹簧测力计示数恒为3 N，所用时间为 12 s.求：
（1）木块从底端运动到顶端过程中的速度；
（2）木块从底端运动到顶端过程中，拉力做功的功率；
（3）此斜面的机械效率.（精确到0.1%）
解:（1）倾角30 °、高h为0.3 m的斜面，其长度：
s=2h=2×0.3 m=0.6 m,
木块从底端运动到顶端过程中的速度：
v=st=0.6 m12 s=0.05 m/s；
（2）拉力的功率：P=Wt=Fst=Fv=3 N×0.05 m/s=0.15 W；
（3）斜面的机械效率：
η==×100%=×100%≈83.3%.
7.如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的示意图.已知井深10 m，物体重G=5.4×103 N，汽车重G车=3×104 N，汽车匀速直线行驶拉绳子的力F=2×103 N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，求：
（1）将物体从井底匀速拉至井口的过程中，汽车拉绳子的力做的功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）汽车匀速直线运动的速度为2.4 m/s时，汽车牵引力的功率.
解:（1）将物体从井底拉至井口的过程中，绳端移动的距离：
s=3h=3×10 m=30 m，
汽车拉绳子的拉力做的功：
W总=Fs=2×103 N×30 m=6×104 J;
（2）汽车对物体做的有用功：
W有=Gh=5.4×103 N×10 m=5.4×104 J;
滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=90%；
（3）汽车匀速运动时，受向右的牵引力、向左的绳子拉力和向左的阻力，根据力的平衡条件可得牵引力：
F牵=F+f=F+0.1G车=2×103 N+0.1×3×104 N=5×103 N,
牵引力的功率：P=F牵v汽=5×103 N×2.4 m/s=1.2×104 W.第三节 机械效率
第1课时 认识机械效率
知识点1 有用功、额外功和总功
1.有用功是指完成某项任务时，无论用何种方法都 ，用W有表示；额外功是指在完成某项任务时 ，用W额表示；
总功是指有用功和额外功之和，用W总表示，即W总= .
知识点2 机械效率
2.有用功和总功之比叫做机械效率，即η= ，η＜100%且无单位.机械效率越高,做功性能 .
知识点1 有用功、额外功和总功
【例1】小明和体重较大的爸爸帮助邻居各扛一袋质量为10 kg的大米，从一楼爬到三楼，爸爸用时较短，则小明与爸爸所做的 ( ）
A.有用功相等
B.总功相等
C.总功率相等
D.有用功和总功的比值相等
知识点2 机械效率
【例2】某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，人对绳的拉力F为400 N，能将75 kg的物体以0.1 m/s的速度匀速提升，则拉力F的功率为 W,此时滑轮组的机械效率为 %.（不计绳重和摩擦，g取10 N/kg）
1.从井中提水时，吊水桶常常会落入井里，用物理知识分析下列说法，其中错误的是 ( ）
A.用吊水桶向上提水，人对桶和水做的功都是有用功
B.用吊水桶向上提水，人对桶做的功是额外功
C.吊水桶掉入井里，打捞水桶时桶里会带些水，这时人对水做的功是额外功
D.吊水桶掉入井里，打捞水桶时，人对桶做的功是有用功
2.用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度.若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦）,则 ( ）
A.η甲=η乙,W甲=W乙 B.η甲=η乙，W甲>W乙
C.η甲<η乙，W甲η乙，W甲3.如图，用一个重2 N的动滑轮，把重12 N的物体在2 s内匀速提升0.2 m（不考虑绳子的重力和摩擦），则 ( ）
A.绳子的拉力F=6 N
B.绳子自由端移动速度v=0.1 m/s
C.有用功W有=2.8 J
D.动滑轮的机械效率约为85.7%
4.用如图所示的滑轮组匀速提升重为400 N的物体，人对绳的拉力为250 N，不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率为 .如果人的体重为 550 N，竖直向下匀速拉动绳子的过程中（绳子始终未断裂），使用此滑轮组能提升的最大物重为 N.
第4题图 第5题图
5.将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重60 N，B重10 N，则A所受地面的摩擦力为 N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为 N.（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）
6.在探究斜面机械效率的实验中，如图所示是某同学将一块长木板一端垫高做成倾角为30°、高h为0.3 m的斜面，现将重5 N的木块用弹簧测力计匀速拉到斜面顶端h的位置.此过程中弹簧测力计示数恒为3 N，所用时间为 12 s.求：
（1）木块从底端运动到顶端过程中的速度；
（2）木块从底端运动到顶端过程中，拉力做功的功率；
（3）此斜面的机械效率.（精确到0.1%）
7.如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的示意图.已知井深10 m，物体重G=5.4×103 N，汽车重G车=3×104 N，汽车匀速直线行驶拉绳子的力F=2×103 N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，求：
（1）将物体从井底匀速拉至井口的过程中，汽车拉绳子的力做的功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）汽车匀速直线运动的速度为2.4 m/s时，汽车牵引力的功率.
