浙江省中考科学（物理部分）第三篇主题3第四单元机械效率和斜面（课件 25张ppt）

第四单元　机械效率和斜面
1．[2018·自贡]如图所示，用滑轮组提升重物时，重400N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，在提升重物的过程中，表述正确的是 (　 　)
A．做的总功是400J
B．拉力F的功率是25W
C．绳子自由端被拉下1m
D．滑轮组的机械效率是80%
D
2．[2019·预测]如图所示，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%
B
3．[2018·德阳]如图所示，沿斜面把质量为12kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F＝100N，斜面长2m、高1m，则其机械效率是_____%，物体所受摩擦力是_____N。
(取g＝10N/kg)
60
40
机械效率
考点1　理解有用功、额外功及总功的含义(a)
1．________是指我们必须要做的这部分功；
2．________是指不需要，但又不得不做的那部分功；
3．总功是有用功和额外功之和。
考点2　理解总功＝有用功＋额外功的表述方式(a)
　 W总＝W有用＋W额外
考点3　理解机械效率的的定义和表达式η＝W有效/W总(b)
1．有用功和总功的比值叫做机械效率，用符号η表示。
2．表达式为_____________________。
考点4　会应用机械效率的表达式进行有关计算(b)
有用功
额外功
η＝W有用/W总×100%
【考点延伸】
斜面的机械效率



重物重力为G，用图中的字母表示下列物理量。
(1)把物体从地面沿光滑斜面匀速拉到斜面的顶端，拉力的大小为F＝______。
(2)把物体从地面沿粗糙斜面匀速拉到斜面的顶端，在此过程中，有用功＝_____。额外功＝________，斜面的机械效率η＝_______。
Gh/s
Gh
Fs－Gh
Gh/Fs
类型一　杠杆、滑轮组和斜面的机械效率
典例 [2017·青海月考]用如图的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓慢上升。
(1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为_____N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为________。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因________________________________ ____________________。
(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到如表所示的两组数据：
0.5
66.7%
由于使用杠杆时需要克服杠杆自重
(或克服摩擦力)做功
次数 钩码悬
挂点 钩码总重G(N) 钩码移动距离h(m) 拉力F(N) 测力计移动距离s(m) 机械效
率η(%)
1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4
2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3
根据表中数据，能否得出：“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：______。请简要说明两条理由：①___________________________________；
②______________________________________。
不能
两次实验时，钩码没有挂在同一位置
仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的
跟踪训练 [2017·泰安]如图是工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，
不计绳重。求：
(1)工人拉绳子的速度。
(2)滑轮组的机械效率。
(3)滑轮组中的动滑轮的重力。
【答案】 (1)由图可知，n＝3，
人拉绳子的速度：v绳＝nv物＝3×0.1m/s＝0.3m/s。
(3)重物上升的高度：h＝vt＝0.1m/s×10s＝1m，
拉力做的有用功：W有用＝Gh＝810N×1m＝810J，
拉力做的总功：W总＝Fs＝Fnh＝300N×3×1m＝900J，
提升动滑轮做的额外功：W轮＝W总－W有用－Wf＝900J－810J－60J＝30J，
由W轮＝G轮h可得，动滑轮的重：
类型二　综合题
典例 [2017·杭州下城区二模]如图所示，重为2000
N的物体，在拉力F的作用下沿斜面以0.2m/s的
速度移动了5m，同时物体升高了3m。斜面和
滑轮组的总机械效率为80%。则：
(1)绳子自由端通过的距离为多少？
(2)有用功的功率为多少？
(3)拉力F大小为多少？
【答案】 (1)由图知，n＝3，绳子自由端通过的距离s＝3×5m＝15m。
跟踪训练 [2019·预测]如图用滑轮组从H＝10m深
的水中匀速提起底面积为0.04m2，高2m的实心圆
柱体，该物体的密度是2.5×103kg/m3。现在动滑
轮挂钩用钢丝绳与该物体相连，已知绕在滑轮上
的绳子能承受的最大拉力F为700N。
(1)求该物体露出水面前所受的浮力。
(2)若不计摩擦、绳和动滑轮重，绳子被拉断时，
物体留在水中的体积为多少立方米？
(3)若考虑摩擦、绳和动滑轮重，该装置的机械效率为90%，将物体匀速提升至露出水面前，拉力F做的功为多少焦？(取g＝10N/kg，结果保留一位小数)
【答案】 (1)该物体露出水面前，排开水的体积：V排＝V＝Sh＝0.08m3
物体所受的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg× 0.08m3＝800N。
(2)圆柱体的重力：G＝mg＝ρgV＝2.5×103kg/m3×10N/kg× 0.08m3＝2000N，由图可知n＝2，绳子刚好被拉断时，滑轮组对绳子的拉力：F拉＝2F最大＝2×700N＝1400N，因物体受到滑轮组对物体的拉力和浮力的大小之和等于圆柱体的重力之和，所以，此时圆柱体受到的浮力：F′浮＝G－F拉＝2000N－1400N＝600N，由F浮＝ρ水gV排可得，此时物体留在水中的体积：V′排＝0.06m3。
(3)将物体匀速提升至露出水面前，滑轮组对圆柱体的拉力：
F′拉＝G－F浮＝2000N－800N＝1200N，
圆柱体上升的高度：h＝10m－2m＝8m，滑轮组做的有用功：W有＝F′拉h＝1200N×8m＝9600J，
不理解有用功的含义致错
典例 [2019·预测]一位建筑工人要把建筑材料运送到
楼上，他使用了如图所示的装置进行升降，已知
吊篮的质量为m1，建筑材料的质量为m2，人对绳
子的拉力为F，吊篮在拉力的作用下匀速上升了
h，不计绳重及摩擦。下列表述正确的是 (　　)
A．绳子自由端移动的距离为3h
B．工人做的有用功为m2gh
C．工人做的额外功为2Fh－(m1＋m2)gh
D．动滑轮重为3F－(m1＋m2)g
【错解】选C
【析错】认为有用功为(m1＋m2)gh
【正解】选B　有用功为m2gh，额外功为2Fh－m2gh
跟踪训练 [2017·自贡]如图所示，A物体受
到的重力是100N，在拉力F的作用下，能
以0.2m/s的速度在水平地面上向左匀速直
线运动。
已知拉力F＝5N，滑轮组的机械效率为80%，试问：
(1)5s内拉力F所做功的大小是多少？
(2)物体A受到水平地面的摩擦力大小是多少？
【答案】 (1)如图所示，有三股绳子作用在动滑轮上，即n＝3，则绳子自由端移动的速度为：v＝3v物＝3×0.2m/s＝0.6m/s，5s内绳端移动的距离：s＝vt＝0.6m/s×5s＝3m，5s内拉力所做的功：W＝Fs＝5N×3m＝15J。
影响机械效率大小的因素
1．影响杠杆机械效率大小的因素
(1)杠杆的自重。
(2)杠杆与转轴的摩擦大小。
2．影响滑轮组机械效率大小的因素(竖直拉动)
(1)动滑轮重力。
(2)被提升的重物的重力。
(3)滑轮与轴之间的摩擦。
(4)绳重。
3．影响斜面机械效率大小的因素
(1)斜面的倾斜程度。
(2)斜面的粗糙程度。
典例 [2017·武汉模拟]如图是小明同学探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的部分数据如下：
实验
次数 斜面的倾
斜程度 物块重
量G(N) 斜面高
度h(m) 沿斜面拉
力F(N) 斜面长
s(m) 机械
效率
1 较缓 10 0.1 5.0 1
2 较陡 10 0.3 6.7 1 45%
3 最陡 10 0.5 8.4 1 60%
(1)小明探究的是斜面的机械效率跟__________________的关系。在第1次实验中，斜面的机械效率为______。
(2)分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越_____。若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持_______________不变。
斜面的倾斜程度
20%
高
斜面的倾斜程度