第4讲 机械效率 2021-2022学年苏科版物理九年级上册辅导机构学案（无答案）

2807335186055第四讲
第四讲
4635501581154
4
365760635
189801546355机械效率
机械效率
222885126365学习内容
学习内容
2609851225551.知道有用功、额外功、总功；
2.理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素；
3.知道有用功、额外功、总功关系式；
4.理解机械效率的计算及公式；
1.知道有用功、额外功、总功；
2.理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素；
3.知道有用功、额外功、总功关系式；
4.理解机械效率的计算及公式；
16573565405
-91440172085
知识梳理
知识梳理
一.有用功、额外功、总功
1.功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。
　　在理想情况下，使用机械所做的功等于不使用机械所作的功。
　　在实际情况中，使用机械所做的功大于不使用机械所作的功。
2.有用功：为了达到某一目的而必须做的功。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功。
3.额外功：对人们完成某件事情来说没有用，但又不得不做的功，如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。
4.总功：使用机械时，动力做的功，例如：用桶从井中打水。由于工作目的是水，所以对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功，人在整个提水过程中做的功是总功。
①总功是有用功与额外功之和，即W有用+W额外=W总。
②额外功的产生是因为利用机械做功时，除了对工作目的物做功外，还要克服机械本身的摩擦力或重力做功。
二.机械效率
为了表示有用功在总功中所占的比例，物理学中引入了机械效率，它等于有用功W有用与总功W总之比，符号为η。
1.公式为false，式中η表示机械效率，它是一个百分数。η的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。
2.η的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功总是小于总功。
3.知道增大机械效率的方法
　　根据公式可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我们
可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。
三.机械效率的几个推导公式
根据对、、的具体理解，可以将机械效率的定义式进行如下归类：
　　
1.在竖直方向上，G是物体重，G动是动滑轮重，h是物体被提升的高度，也是动滑轮被提升的高度。
∴ ，若绳重及摩擦不计，F是拉力，S是拉力F移动的距离，n是动滑轮上承担力的绳的段数。，；①②③公式都适合。若是考虑绳重和摩擦力，用滑轮组把物体提升的高度h，拉力F移动的距离S，总满足S=nh；只可用于①②。
2.在水平方向上，由于物体是匀速运动，滑轮组对物体的拉力F′与水平地面对物体的摩擦力f是一对平衡力，∴ ，即克服水平面对物体摩擦所做的功在数值上是等于有用功。
-100965568960
巩固练习
巩固练习
3.在斜面方向上，f是物体与斜面之间的摩擦，L是斜面的长，由于克服斜面对物体摩擦所做的功是额外功，所以 。
类型一.基础知识
1.下列说法正确的是（　　）
A．效率高的机械，功率一定大 B．做功时间长的机械，功率一定大
C．所有机械的机械效率都小于1 D．功率大的机械做的功一定多
【变式1】某滑轮组经改进后提高了机械效率，若用它把同一物体匀速提到同样的高度，改进后与改进前相比较，下列说法中错误的是（　　）
521271596520A．做的有用功增加了 B．做的总功减少了
C．做的额外功减少了 D．做的有用功跟总功的比值增大了
【变式2】关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．越省力的的机械，机械效率越高 B．有用功多的机械，效率越高
C．额外功少的机械，机械效率高 D．总功一定时，有用功多的机械的效率高
2.如图，两个滑轮组由每个质量相同的滑轮组成。用它们分别将重物G1、G2提高相同高度（　　）
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．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
【变式】利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物
395414526670提升到相同的高度，则不正确的是（ ）
A．力F1做的功多
B．甲滑轮组的额外功较大
C．乙滑轮组的机械效率高
D．甲、乙两个滑轮组的总功相同
3.某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实验数据如下表。若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与 有关。
4107815594360
【变式】某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”。他做了如右上图所示的实验，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（　　）
A．根据①、②两次实验可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B．根据②、③两次实验可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低
C．根据该同学的探究结论可知，通过适当增大物重可以提高滑轮组的机械效率
D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
类型二.知识运用
4.利用如图所示的滑轮组提起重物。
（1）当被提起重物的重力是150N时，滑轮组的机械效率为60%，求绳端拉力。
5095875331470（2）若被提起重物的重力为250N时，求重物上升2m时，绳端拉力做的功。（绳的自重和轮轴间摩擦
均不计）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5.某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子a连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b被拉断，每次物体拉动的距离均为2m。通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图象如图乙。（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求：
（1）动滑轮重力；
（2）当滑轮组的机械效率为80%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率；
（3）一个重500N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计算分析他能否实现。

【变式】由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组，把一重为1000N的重物匀速提升1m时，人站在地面上所用拉力为312.5N，若绳重及摩擦不计，则滑轮组的机械效率多大？动滑轮重为多大？若提升的重物变为1500N，绳子自由端的拉力为多大？
6.如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体，若拉力的大小为F，物体和地面之间的摩擦力大小为f，A点的拉力为FA，则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是（　　）
426720083820
7.沿长10m、高为2m的斜面，将重为500N的物体匀速推到顶端时的机械效率为80%。求：
450532587630（1）沿斜面 向上对物体推力的大小；
（2）物体在斜面上运动时受到的摩擦力。
【变式】沿着长5米，高1米的斜面，把重为700牛的某物匀速拉到顶端，所用拉力为200牛，求斜面的机械效率。
-81915-10795
课后研习
课后研习
1.机械效率是 跟 的比值．用符号 表示，由于使用机械做功时不得不做 ，所以机械效率总是 1。（填“大于”或“小于”或“等于”）
2.某汽车以10m/s的速度匀速行驶，如果汽车发动机的功率为36KW，则10min发动机做的功为 ，汽车的牵引力为 N，汽车的重力做的功为 J
3.用一定滑轮匀速提升重为190N的物体，使其升高3m，所用拉力为200N，有用功等于 J，总功等于 J，定滑轮的机械效率为 。
4.在汽车行驶的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．在平直的公路上可以以较小的速度行驶
B．在上坡时只能以较大的速度行驶
C． 在任何路段上都可以以较大的速度行驶
D．在上坡时，为了获得较大的牵引力，应加大油门并换用低速档。
5.关于机械效率,下列说法中正确的是( )
A．做功越多机械效率越高
B．有用功与总功的比值越大，机械效率越小
C．实际生产中．使用机械比不使用机械做功的效率高
D．如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦，那么，机械的效率是百分之百
6.机械效率越高，表示（ ）
A．机械的有用功越多 B．在做相同的总功中，机械做的额外功越少
C． 机械的总功越少 D．在做相同的总功中，机械做的有用功越少
7.关于机械效率和功率，下列说法正确的是( )
A．机械效率越高，功率越大 B．功率越大，机械效率越低
C．做功越慢，机械效率越高 D．机械效率很高，功率也可能很小
8.在探究“测滑轮组的机械效率”的实验中，马刚同学用图10所示的同一滑轮组进行了三次实验，实验
4857750193675记录如下表：
序号
速度
（m/s）
钩码总重G(N)
钩码上升高度h(m)
测力计力F(N)
测力计移距离s(m)
机械效率(%)
1
0.2
2
0.1
0.8
0.3
83.3
2
0.2
3
0.1
1.1
0.3
3
0.4
2
0.2
0.8
0.6
　　
（1）将实验序号2、3所对应的机械效率填入相应表格中的空白处：
4800600387985（2）根据以上实验可得到的结论是：在滑轮组的串绕绳子的方式不变时，机械效率与 有关，与 无关。
9.如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N．（1）实验时要竖直向
上 拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为 N，若钩码上升的高度为
8cm，则弹簧测力计向上移动 cm，该滑轮组的机械效率为 ．
（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将 （增大／不变／ 减小）．
false10.重1200牛的货物。如图所示，用滑轮组把它提升20厘米。若不考虑摩擦，也不考虑滑轮和绳子的自重，则：
（1）绳端拉力F是多少牛？
（2）绳端移动的距离是多少米？
（3）若考虑滑轮自重，须在绳端施力800牛，滑轮组的机械效率是多少？
（4）动滑轮自重多少？
11.如图所示的装置中．滑轮组的机械效率为80％．货物重为400N，若用力F把货物匀速提升2m。 求：
4848225113030(1)提升货物时做的有用功；
(2)F所做的总功及额外功；
(3)F的大小；
(4)不计摩擦和绳重，求动滑轮自重；
(5)若重物上升时间为5s,求动力F的功率
12.如图所示，一个工人用滑轮组把重600 N的物体匀速提高2m，在拉动绳子的过程中,拉力做了1500J
526732558420的功。(不计绳重和摩擦) 问：
(1)人的拉力多大?
(2)动滑轮的自重多大?
(3)此时滑轮组的机械效率是多少?
509587525527013.某人用如图所示的滑轮组匀速提升重物，所用的拉力F为300N．4s将绳子自由端拉下2m，滑轮组的
机械效率为60％求：
(1)总功、有用功和额外功
(2) 重物有多重
(3)滑轮组中动滑轮的重(不计摩擦和绳重)
(4)动力的功率
14.某工地用如图所示的滑轮组匀速提升质量为500kg的物体．在重物上升0.8m的过程中，拉力F的功
false率为2500W。此时滑轮组的机械效率为80％ 求：
(1)滑轮组做的有用功；(g取10N/kg)
(2)重物上升的速度。