(共48张PPT)
第十二章简单机械
(机械效率)
人教版
专题练习
复习导入
有用功
W有用
:对人们有用的功
额外功
W额外
:对人们既无利用价值又不
得不做的功
总功W总
:有用功与额外功的总和
有用功W有与总功W总的比值叫机械效率。机械效率用η表示。
η=
W有
W总
×100%
有用功总小于总功,所以机械效率总小于1
知识讲解
一、概念辨析题
1、(黄石中考)下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是( )
A.指甲剪是省力省功的机械
B.定滑轮不省力,但能改变力的方向
C.滑轮组既省力,又省距离,还省功
D.斜面的机械效率可以达到100%
B
2、利用图所示的滑轮,在粗糙水平面上匀速拉动物体,下列叙述正确的是(
)
A.重力做的功是有用功
B.拉力F1做的功是额外功
C.绳子自由端的拉力F做的功是总功
D.该滑轮的机械效率可能等于100%
C
3、关于功率、机械效率的说法正确的是(
)
A.做功多的机器机械效率一定高
B.机械效率高的机器功率一定大
C.功率小的机器做功慢
D.功率大的机器做功时间一定短
C
4、下列说法中正确的是(
)
A.机械效率大的功率一定大
B.机械做功时,做的有用功越多,机械效率越大
C.机械做功时,工作时间越短,功率一定越大
D.利用机械做功时可以省力或省距离,但不能省功
D
5、(2019长春)如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间分别将A、B物体匀速提升相同高度,已知物体受到的重力GA>GB,滑轮组的机械效率η甲<η乙(忽略绳重和摩擦)
下列判断正确的是( )
A.两滑轮组绳端移动的距离相等B.甲滑轮组的有用功比乙的少
C.甲滑轮组的总功率比乙的小
D.甲滑轮组的动滑轮比乙的重
D
二、计算题
例1:(2019扬州)如图所示,用
100N
的拉力F匀速提升重为
240N
的物体,在
10s
内物体上升
lm,则有用功是_____________J,拉力的功率是_________W,机械效率是_________。
240
30
80%
(一)滑轮组
解:W有用=F物h=G物h=240N×1m=240J
W总=FS=Fnh=100N×3×1m=300J
W有用
240J
η=
W总
×100%=
300J
×100%=80%
W总
300J
P=
t
=
10s
=30W
答:做的有用功是240J,拉力的功率30W,机械效率是80%。
练习1、(2019天水)在修建天水市体育中心的施工过程中,起重机在4s内将质量为5×103kg的钢材沿竖直方向匀速提升了2m,而它的电动机做的功是2×105J.(g取10N/kg)求:
(1)钢材上升过程中的速度。
(2)起重机对钢材所做的有用功。
(3)起重机的机械效率。
解:(1)钢材上升过程中的速度
S
2m
v=
t
=
4s
=0.5m/s
(2)钢材的重力
G=mg=
5×103kg×10N/Kg=5×104N
起重机对钢材所做的有用功
W有=Gh=5×104N×2m=1×105J
(3)由题可知:W总=
2×105J
W有用
1×105J
η=
W总
×100%=
2×105J
×100%=50%
答:(1)钢材上升过程中的速度0.5m/s
(2)起重机对钢材所做的有用功1×105J
(3)起重机的机械效率50%
练习2、(2019苏州)如图所示,利用动滑轮提升货物在竖直向上、大小为250N的拉力F作用下,重为400N的货物在20s的时间内匀速上升5m,求:
(1)有用功W有
(2)拉力F的功率P
(3)此过程中动滑轮的机械效率η。
解:(1)拉力做的有用功是:
W有=Gh=400N×5m=2000J,
(2)由图知道,n=2,所以动滑轮绳端移动的距离是:
s=nh=2×5m=10m,
拉力做的总功是:
W总=Fs=250N×10m=2500J,
拉力F的功率是:
W总
2500J
P=
t
=
20s
=125W
(3)动滑轮的机械效率是:
W有用
2×103J
η=
W总
×100%=
2.5×103J
×100%=80%
答:做的有用功是2000J,拉力的功率125W,机械效率是80%。
练习3、如图,用滑轮组匀速提起一个重为350N的物体,物体在10s内上升了1m,人拉绳子的力为250N。
(不计绳重和摩擦)。求:
(1)人拉绳子做功的功率;
(2)动滑轮重;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)若用此滑轮提升450N的重物,
该滑轮组的机械效率又为多大?
解:
(1)W总=FS=250N×2m=500J
P=
W总
t
=
1000J
10s
=
100W
(2)W有用=G物h=350N×1m=350J
W额=W总-W有=500J-350J=150J
G动=
W额
h
=
150J
1m
=
150N
W有用
350J
η=
W总
×%=
500J
×%=70%
(4)
动滑轮重力不变,及额外功不变
W有用=G物h=450N×1m=450J
W额=150J
W总=W有+W额=450J+150J=600J
W有用
450J
η=
W总
×%=
600J
×%=75%
答:人拉绳子的功率为100W,动滑轮重150N,杠杆的机械效率是70%,若用此滑轮提升450N的重物,
该滑轮组的机械效率75%。
例2::用如图的滑轮组水平地拉动物体.已知物重为1000N,物体与地面间的摩擦力是240N,当绳端的拉力是100N物体移动了4m时。
求:有用功、总功和滑轮组的机械效率分别是多少?
解:起重机匀速拉动重物所用的力F物等于物体所受的摩擦力f
W有用=F物S物=fS物=240N×4m=960J
W总=FS绳=F
nS物=100N×3×4m=1200J
W有用
960J
η=
W总
×100%
=
1200J
×100%=80%
答:做的有用功是960J,总功是1200J,杠杆的机械效率是80%。
练习:(2019包头)如图所示,拉力F为5N,物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长);物体B静止在地面上,受到水平向左4N的摩擦力,弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是(
)
A.
物体A受到的摩擦力为10N
B.
拉力F的功率为1.5W
C.
滑轮组的机械效率为80%
D.
拉力F增大到15N时,物体B开始向左运动
C
(二)斜面
例:如图所示,斜面高为1m,长为3m,工人用400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子推到车上,求:
(1)在这过程中推力做的有用功;
(2)在这过程中推力做的总功;
(3)斜面的机械效率。
解:W有用=F物S物=G物h=840N×1m=840J
W总=FS=FL=400N×3m=1200J
W有用
840J
η=
W总
×%=
1200J
×%=70%
答:做的有用功是840J,总功是1200J,杠杆的机械效率是70%。
练习1:(2019绵阳)如图所示,斜面长20m、高10m,固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力,在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中(
)
A.
斜面的机械效率是66.7%
B.
斜面的机械效率是75%
C.
该同学对物体做功的功率是10W
D.
该同学对物体做功的功率是30W
B
练习2:(潍坊中考)如图所示,斜面长s=1.5m,高h=0.3m。建筑工人将重G=500N的货物箱,用绳子从地面匀速拉到顶端时,沿斜面向上的拉力F=150N。忽略绳子重力。求:
(1)该过程拉力F做的功;
(2)该装置的机械效率;
(3)货物箱在斜面上受的摩擦力大小。
解:W有用=Gh=500N×0.3m=150J
W总=FS=150N×1.5m=225J
W有用
150J
η=
W总
×%=
225J
≈66.7%
W额=W总-W有=225J-150J
=75J
f摩=
W额
S
=
75J
1.5m
=
50N
答:拉力做的功是225J,机械效率是66.7%,物体受到的摩擦力是50N。
例:(2019泰州)如图,使用杠杆提升重物,拉力F竖直向下,重物匀速缓慢上升,相关数据如下表:求
(1)拉力所做的功
(2)拉力做功的功率
(3)此过程中,该杠杆的机械效率
(三)杠杆
解:(1)拉力所做的功:
W拉=Fs=500N×0.2m=100J
(2)拉力做功的功率:
(3)此过程中拉力做的有用功为:
W有=Gh=200N×0.4m=80J
W总
100J
P=
t
=
0.5s
=200W
该杠杆的机械效率:
W有用
80J
η=
W总
×100%=
100J
×100%=80%
答:(1)拉力所做的功100J
(2)拉力做功的功率200W
(3)此过程中,该杠杆的机械效率80%
练习:小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m,杠杆的另一端将320N的重物提高了0.5m,他做的有用功是多少?总功是多少?杠杆的机械效率是多少?
W有用
150J
η=
W总
×%=
200J
×%=75%
解:W有=Gh=320N×0.5m=160J
W总=FS=100N×2m=200J
答:做的有用功是160J,总功是200J,杠杆的机械效率是75%。
三、实验设计题
例:(2019绥化)如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如表。
实验次数
物重G/N
物体上升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
1
0.1
0.6
0.3
55.6%
2
2
0.1
1.0
0.3
66.7%
3
4
0.1
1.8
0.3
?
(1)实验过程中,应竖直向上______________拉动弹簧测力计。
(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是___________。
匀速竖直缓慢
74.1%
(3)分析表中实验数据可知,同一滑轮组,物重___________,滑轮组的机械效率越高。
(4)若在第三次实验中,物体上升的速度为0.1m/s,则拉力F的功率为
___________W
实验次数
物重G/N
物体上升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
1
0.1
0.6
0.3
55.6%
2
2
0.1
1.0
0.3
66.7%
3
4
0.1
1.8
0.3
?
越大
0.54
(5)创新小组也利用重为1N、2N、4N的物体进行了三次实验,每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值,则创新小组测量值偏大的原因可能是____________。(填字母)
A.测拉力时,弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方
B.弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C.所使用的动滑轮的重力小于智慧小组
实验次数
物重G/N
物体上升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
1
0.1
0.6
0.3
55.6%
2
2
0.1
1.0
0.3
66.7%
3
4
0.1
1.8
0.3
?
C
练习1:(2019黄石)探究小组为探究影
响滑轮组的机械效率的因素,实验装置如图
所示,数据如表所示。
(1)请把表格中三个未完成的空补充完整。
0.6
1.02
59‰
((2)甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大,滑轮组机械效率___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。请你解释出现这种现象的原因
_________________________________________。
增大
0.6
1.02
59‰
动滑轮重力不变,随着钩码重力增大,有用功在总功中所占的比例增大,机械效率变大;
(3)乙同学进一步研究,测出动滑轮的质量为100g,根据表格中的数据得出:总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和,即:W总>W有+W轮,他猜测还有_______________因素影响机械效率。(答一种因素即可)
(4)丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W=W总﹣W有﹣W轮,通过比较第1、2和________组的数据,发现重物的重力越大,差值△W
_______(选“越大”、“越小”或“不变”),请你利用所学知识对此作出解释。
绳重、各种摩擦
4
越大
所挂钩码增多,摩擦力增大,额外功增多。
练习2:(2019自贡)小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中,一同学组装好如图所示实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
(1)实验时,小明_______竖直向上拉动弹簧测力计,使钩升高,弹簧测力计读数为0.5N;同时小强也用刻度尺测出
钩码被提升的高度为10cm,以上测量结果
准确无误,其他被测物理量和计算数据记录如表:
匀速
(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮他俩找出错误的原因:
(3)该滑轮组的机械效率实际为______________。
(4)在实验中,若将钩码的重增加到6N,则该滑轮组的机械效率将
____________________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
绳子自由端移动的距离应该是0.3m,不等于0.2m
66.7%
变大
课堂练习
1、(2019天津)用如图所示的滑轮组,将一重为450N的物体以0.1m/s的速度匀速向上提起2m,拉力F为200N.求:
(1)滑轮组的机械效率;
(2)拉力F的功率。
解:(1)工人做的有用功:
W有用=Gh=450N×2m=900J,
由图可知,滑轮组绳子的有效股数n=3,
拉力端移动距离
s=3h=3×2m=6m,
拉力做的总功:
W总=Fs=200N×6m=1200J,
滑轮组的机械效率:
(2)由
得做功时间:
拉力做功的功率:
W有用
900J
η=
W总
×100%=
1200J
×100%=75%
S
2m
t=
v
=
0.1m/s
=20s
s
v=
t
W总
1200J
P=
t
=
20s
=50W
2、(2019淮安)如图所示,工人将80N的重物提升了
3m,所用的时间为20s,拉力为50N。则工人做的有用功为_______
J。拉力的功率是_________W,动滑轮的机械效率是_______
.
240
15
80%
巩固提高
1、(2019南京)建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图所示在匀速起吊重4.2×103N的物体时,物体5s内上升了6m,此过程中有用功为__________J,钢丝绳移动的速度为
______________m/s;若滑轮组的机械
效率为70%,则额外功为__________J,
拉力F为_______N,其功率为__________W。
2.52×104
3.6
1.08×104
2000
7.2×103
2、(2019广安)如图所示,甲、乙两个滑轮组,其中每个滑轮的质量都相同、分别用拉力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A.若G1=G2,则拉力F1、F2做的总功相同
B.若G1=G2,则拉力F2做的有用功多
C.若G1>G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率
D.若G1>G2,则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等
C
课堂总结
机械效率
有用功
额外功
总功
板书设计
机械效率
有用功
额外功
总功
作业布置
(2019宁夏)如图所示,用滑轮组将道为400N的物体匀速提升了1m。已知拉力F为250N,则提升重物的过程中,滑轮组的机械效率是________。请写出一种提高此滑轮组机械效率的方法:________________________________________。
增大物体的重力
80%
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php