【新教材】教科版11.4 机械效率 学案 及 答案

/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
能结合实例认识有用功、额外功、总功以及它们之间的关系。
会利用公式进行有关计算。
会分析影响机械效率的因素，指出提高机械效率的方法。
重点：有用功、额外功和总功的认识。
难点：机械效率公式的应用。
【自主学习】
1.有用功： 。
2.额外功： 。
3.总功： 。
4.机械效率：
①定义：
②有用功总 总功，所以机械效率总 1。（选填“大于”“等于”“小于”）通常用百分数表示。
例：某滑轮机械效率为60%，物理意义是 。
5.计算机械效率的公式拓展：
【合作探究】
1.分析以下三种情况人都做了哪些功
2.请计算出以上三种情况的有用功、额外功和总功分别是多少？
3.请分析以上三种情况，那种做功方式最好
1.用装置一实验得到的数据填入表格一； 2.用装置二实验得到的数据填入表格二。
图一 图二
表一
实验 次数 物重 G/N 物体上升的 距离h/cm 弹簧测力计 的读数F/N 绳端上升的距离 s/cm 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械 效率η
1
2
结论：
表二
实验 次数 物重 G/N 物体上升的 距离h/cm 弹簧测力计 的读数F/N 绳端上升的距离 s/cm 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械 效率η
1
2
结论：
【课堂练习】
如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5s内移动了100cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是（　　）
A．拉力F大小为4N
B．绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C．拉力F做功的功率为3W
D．拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3J
2. 如图所示，工人利用滑轮组将质量为57kg的建筑材料匀速提升，绳子自由端移动的速度为0.4m/s，动滑轮的质量为3kg，忽略绳重和摩擦，则（　　）
A．经过10s建筑材料被提升4m
B．工人对绳子的拉力为300N
C．经过10s工人做的有用功为2280J
D．此过程中该滑轮组的机械效率为90%
3. 如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（　　）。
A．利用此装置既可以省力，也可以省功
B．物体受到的摩擦力为50N
C．对物体所做的有用功为500J
D．该斜面的机械效率为
4.如图所示，用滑轮组提升所受重力为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下40s内竖直匀速移动了12m，滑轮组的额外功是400J。则下列说法中正确的是（不计绳重和摩擦）（　　）
A．动滑轮所受的重力为100N
B．物体A上升的速度是0.1m/s
C．拉力F的功率是90W
D．滑轮组的机械效率是90%
5. 如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程（ ）
A．额外功较小
B．额外功较大
C．总功较小
D．总功较大
6. 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
【课后巩固】
考点1：机械效率大小的比较
1.如图所示，用甲、乙两个滑轮将同样的钩码缓慢提升相同的高度，则下列说法正确的是（ ）
A.F1与F2大小相等
B.甲中绳的自由端移动的距离比乙大
C.F1做的总功比F2多
D.甲的机械效率比乙高
2.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个轻质滑轮重相同）匀速提起相同的重物。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A.甲图省力，机械效率甲图大
B.甲图省力，机械效率一样大
C.乙图省力，机械效率一样大
D.乙图省力，机械效率乙图大
3.甲、乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个轻质滑轮的重都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是（ ）
A.若G1＝G2，拉力做的额外功相同
B.若G1＝G2，拉力做的总功相同
C.若G1＝G2，甲的机械效率大于乙的机械效率
D.若G1＝G2，甲的机械效率等于乙的机械效率
4.甲、乙两个滑轮组如图所示，其中每一个轻质滑轮的重都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A.若G1=G2，则拉力做的总功相同
　B.若G1=G2，则甲的机械效率等于乙的机械效率
　C.若G1＞G2，则拉力做的有用功相同
　D.若G1＞G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率
5.如图所示，用下列装置提升同一重物，若每个轻质滑轮重相同，不计摩擦，则机械效率最高的装置是（ ）
6.甲、乙两吊车分别把相同质量的物体匀速提升相同高度，甲吊车的机械效率高，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
7.某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图所示的两种方式搬运，F1和F2做功的情况，以下判断正确的是（　　）
A.两种方式机械效率一定相等
B.两种方式功率一定相等
C.两种方式所做的总功一定相等
D.两种方式所做的有用功一定相等
8.用两个完全相同的轻质滑轮，分别以图中两种方式将重为G的物体匀速提升相同高度（绳重、摩擦不计）。使用＿＿（选填“甲”或“乙”）滑轮可以改变用力方向。所用拉力F甲＿ F乙（选填“大于”“等于”或“小于”，下同），滑轮的机械效率 甲＿＿＿ 乙。
9.如图所示，用同样的轻绳和轻质滑轮安装成甲、乙两种装置将同一物体匀速提升相同高度，使用甲装置机械效率______较高，使用乙装置______能省力。（均选填“一定”或“不一定”）
10.如图所示，用两个完全相同的轻质滑轮匀速提升质量相等的物体，不计轴处摩擦，其中省力的是＿＿＿装置图，机械效率高的是＿＿＿装置图。
11.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体提升相同的高度，不计绳重及机械摩擦的情况下，甲所用的拉力 乙所用的拉力；甲滑轮组的效率 乙滑轮组的效率（填“大于”、“等于”或“小于”）。
考点2：机械效率大小的计算
1.艾欣利用如图所示的装置将重为3N的物体匀速提高了0.5m，已知绳端的拉力F为2N，则绳端移动的距离s及提起重物时滑轮组的机械效率是（ ）
A.s=1.5m η=50％
B.s=1.5m η=80％
C.s=lm η=75％
D.s=lm η=37.5％
2.如图所示，不计摩擦，把重G =16N的物体匀速提起所用的拉力F=10N，则关于该动滑轮的说法中错误的是( )
A.动滑轮重4N
B.使该用动滑轮要费距离
C.该动滑轮的机械效率为80%
D.由于不计摩擦，该动滑轮的机械效率为100%
3.小欣用如图所示的滑轮组把重为160N的物体匀速提升1m，拉力为100N，所用时间为2s。下面有关物理量计算正确的是（ ）
A.小欣做的有用功为200J
B.该滑轮组的机械效率为80%
C.小欣做总功的功率为80W
D.小欣做有用功的功率为80W
4.如图所示的装置，工人用250N的力将重为400N的物体匀速提升2m，下列计算结果正确的是（ ）
A.有用功是500J
B.总功是800J
C.机械效率为80%
D.机械效率为62.5%
5.如图用一个动滑轮把一个质量为10kg的物体从地面提高到9m的高处，所用的力F是60N，则该动滑轮（ ）（g取10N/kg）
A.可以改变力的方向
B.可以省功
C.做的有用功为540J
D.机械效率为83.3%
6.用如图所示的滑轮组提起重1000N的货物，所用拉力是400N，绳的自由端被拉下2m。关于这个滑轮组工作的下列说法中，正确的是（ ）
A.总功是2000J
B.额外功是100J
C.有用功是400J
D.机械效率是62.5%
7.如图所示，拉力F=125N，在10s内将重物匀速提升2m， 滑轮组的机械效率是80%。则下列说法正确的是（ 　 ）
A.绳子自由端移动距离为6m
B.物体重是375N
C.拉力F做的功是250J
D.拉力F的功率为25W
8.工人用如图所示的滑轮组将一重400N的物体匀速提起，若滑轮组的机械效率为80%，忽略一切摩擦及绳的伸长，则拉力的大小是 N，动滑轮重 N。
9.如图所示，用F=50N的水平拉力，通过一个动滑轮，使重为200N的物体A水平向右匀速移动了3m，在这个过程中（ ）
A.拉力F做l50J的功 B.拉力F做300J的功 C.重力做600J的功 D.重力做1200J的功
10.如图，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为( )
A.45N 50% B.45N 75%
C.60N 50% D.60N 75%
11.如图所示，用F为40N的拉力，通过滑轮组拉着重为300N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，滑轮组的机械效率是 ，拉力的功率是 W。
12.如图所示，在20N的水平拉力F作用下，重200N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为48N，则滑轮组的机械效率为　 　；若物体的速度为0.2m/s，则1min内拉力做的功为　 　J。
13.如图所示，小欣在30s内用滑轮组将物体A沿水平地面匀速移动6m，已知物体A重为800N，它受到的摩擦力为60N，小欣所用拉力为25N，则A的重力做功为＿＿＿＿J，拉力的功率为＿＿＿＿W，此滑轮组的机械效率为＿＿＿＿。
14.一辆车开进了泥潭中，司机取来一个动滑轮欲将汽车从泥潭中拉出，如图所示。若司机用750N的拉力在5s内将汽车水平匀速拉动1m，那么司机所做的功是＿＿＿＿J，司机做功的功率是＿＿＿＿W。若滑轮的机械效率为60%，汽车所受地面的摩擦力是＿＿＿＿N。
15.用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N，每次运送的量不定。图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象，由图可知动滑轮重为＿ ＿N。当某次运送4件货物时，绳子的拉力F是＿＿＿＿N，滑轮组的机械效率为＿＿＿＿。（不考虑绳重和摩擦）
1.如图所示，工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m，在此过程中滑轮组的机械效率 和所做的额外功分别为( )
A.80﹪ 800J B.80﹪ 1000J C.62.5﹪ 200J D.80﹪ 200J
2.图甲、图乙是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等
的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，下列说法正确的
是( )
A.甲的拉力是乙的拉力的3倍
B.乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C.甲拉力的功率大于乙拉力的功率
D.如果考虑滑轮质量，图甲装置的机械效率比图乙的小
3.如图所示，拉力F=80N，物体重力G=120N，不计摩擦和绳重。若将物体匀速提高1m，以下
说法错误的是( )
A.拉力做的有用功为80J
B.动滑轮的重为40N
C.拉力做的总功为160J
D.该滑轮组的机械效率为75℅
4.如图所示，艾欣同学用滑轮组匀速提起重600N的物体。如果不计摩擦、动滑轮重和绳子重。则艾欣同学对绳子的拉力应为( )
A.600N
B.400N
C.300N
D.200N
5.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是( )
A.绳子受的拉力F1和F2大小相等，滑轮组的机械效率相同
B.绳子受的拉力F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率不同
C.绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等
D.绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等
6.甲、乙两人用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的a、b两个滑轮组，把相同物体提升了相同的高度，则两滑轮组的效率ηa、ηb及甲、乙两人所用的力Fa、Fb的比分别是（不计摩擦及绳重）( )
A.2：3 2：3
B.3：2 3：2
C.1：1 3：2
D.1：1 2：3
7.用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重为150N的物体匀速提升1m。不计摩擦和绳重，
滑轮组的机械效率为60％，则下列选项错误的是（ ）
A.拉力大小一定是125N
B.有用功一定是150J
C.总功一定是250J
D.动滑轮重一定是100N
8.如图所示，拉力F=125N，在10s内将重物匀速提升4m，滑轮组的机械效率是80％。则物体重是 N，拉力的功率是 W。
9.用如图所示的滑轮组，将重为10N的物体以0.1m/s的速度匀速提升，拉力F=6N，拉力的功率为　 　W，滑轮组的机械效率为　 　，若不计绳重及摩擦，动滑轮的重为　 　N。
10.如图所示，用动滑轮将重为10 N的物块竖直向上匀速提升20cm，拉力为6 N，此过程中拉力做的功为 J，动滑轮的机械效率为 。
11.如图所示，艾欣用两个相同的滑轮组（摩擦不计），分别将重力不同的两个物体匀速提高到相同高度，其中G1＞G2，则所用的拉力F1______F2（选填“＞”、“＜”或“=”），其机械效率η1________η2。（选填“＞”、“＜”或“=”）。
12.如图所示，装修工人用滑轮组把重为300N的货物在25s内匀速提高到10m高的楼上，所用拉力为125N，则工人做功的功率为　　　　W，该滑轮组的机械效率是　　　　　。
13.建筑工人用如图所示的装置把重400N的物体匀速提升3m，所用的拉力为300N。则该工人所做的有用功为 J，总功为 J，该滑轮组的机械效率是 。若用该装置提升500N的重物，此时滑轮组的机械教率将 。(填“变大”、“变小”或“不变”)
14.如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s内
拉力做的功是 J，滑轮的机械效率是 。(不计滑轮重力)
15.艾欣利用如图所示的滑轮组去拉物体，使重为2000 N的物体A在3s内
沿水平方向匀速移动了6m，若A所受地面的摩擦力f摩擦＝600 N，艾欣所
用拉力F＝250 N，则拉力F的功率为 W，该装置的机械效率
是 。
【课后评价】
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【参考答案】
自主学习
1. 对人们有用的功
2. 并非我们需要但又不得不做的功
3. 有用功与额外功之和
4. ①有用功与总功的比值 ②小于；小于；该滑轮组做的有用功占总功的60%
5. （n为承担物重的绳子段数）
课堂练习
1. A 2. B 3. D 4. D 5. D 6. B
课后巩固-基础练习
考点1：机械效率大小的比较
1. D 2. B 3. C 4. B 5. A 6. B 7. D
8. 甲；大于；等于 9. 一定；一定
10. 乙；甲 11. 大于；等于
考点2：机械效率大小的计算
1. C 2. D 3. B、D 4. C 5. D 6. D 7. A
8. 100；100 9. B 10. B
11. 75%；48 12. 80%；240 13. 0；15；72%
14. 1500；300；900 15. 50；250；80%
课后巩固-能力提升
1. D 2. B 3. A 4. B 5. C 6. C 7. A
8. 300；500 9. 1.2；83.3%；2 10. 2.4；83.3%
11. ＞；＞ 12. 150；80% 13. 1200；1800；66.7%；变大
14. 5；80% 15. 1500；80%
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