第2课时 机械效率的测量及其影响因素
知识点1 机械效率的测量
1.在“测滑轮组机械效率”的实验过程中,必须
拉动弹簧测力计使钩码升高,目的是保证弹簧测力计的示数大小
。?
2.如图所示,小明利用滑轮组把货物提高h的同时,体验测量滑轮组机械效率的实验,以下说法错误的是(s是人拉绳时绳子移动的距离)(
)
A.需要的测量仪器有弹簧测力计、刻度尺
B.实验中发现Fh,则省力费距离
C.滑轮组的机械效率η=×100%
D.利用该装置测得滑轮组的机械效率不存在实验误差
知识点2 影响机械效率的因素
3.在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时,同学们提出了下列猜想:
(1)滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关;
(2)滑轮组机械效率高低可能与被提升物重有关;
(3)滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关;
(4)滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。
小明同学设计了如图所示的两个滑轮组,进行对比实验来验证提出的猜想,则该实验验证的猜想是(
)
A.(1)
B.(2)
C.(3)
D.(4)
4.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,如果被提升的物体的重力相同,则(
)
A.动滑轮的个数越多越省力,且效率越高
B.动滑轮的个数越多越省力,且效率越低
C.动滑轮的个数越少越省力,且效率越低
D.机械效率主要由机械本身结构决定
5.[盐城中考]如图所示,小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是(
)
A.适当增加木箱重力
B.增大木箱上升高度
C.增大提升木箱的速度
D.换用质量更大的动滑轮
6.如图所示,分别将重力相同的甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度(不计滑轮和绳子自重及摩擦),拉力做功的功率P甲
P乙(选填“>”“<”或“=”),若要提高η乙,可采用的具体做法是
。?
7.在“测滑轮组机械效率”实验中,物体重5.4
N,物体上升高度为10
cm,此时弹簧测力计的示数如图所示(不计摩擦),则滑轮组的机械效率是
。如果仅减小动滑轮的重量,该滑轮组的机械效率将
(选填“增大”“减小”或“不变”)。?
8.现要利用斜面将木箱拉上汽车,下列做法中可以提高斜面机械效率的是(
)
A.以较快的速度拉木箱
B.以较慢的速度拉木箱
C.减小斜面的倾斜程度
D.增大斜面的倾斜程度
9.某同学在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。
实验次数
1
2
3
物体重G/N
4
4
6
物体上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.6
2.1
绳端移动距离s/m
0.3
0.4
0.4
滑轮组机械效率η
74.1%
62.5%
(1)滑轮组的机械效率η=
(用表中物理量的符号表示);?
(2)通过分析表中数据可知,第2次实验是利用图
(选填“甲”或“乙”)所示装置做的;?
(3)该同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验,则可以推测:同一滑轮组,在其他条件不变时,
。?
10.[河北中考]斜面是一种简单机械,在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力,如:
。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢?(使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定,比值越小,越省力)?
小明做了如下猜想:
猜想1:与斜面的表面材料有关;
猜想2:与斜面的倾斜程度有关;
猜想3:与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想,利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同,在沿斜面拉力的作用下,在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如下表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
斜面倾角
θ
θ
θ
θ
θ1(θ1>θ)
θ2(θ2>θ1)
斜面的表
面材料
木板
毛巾
木板
木板
木板
木板
物块重
G/N
2.0
2.0
4.0
6.0
2.0
2.0
沿斜面拉
力F/N
1.35
1.52
2.70
4.05
1.52
1.70
回答下列问题:
(1)通过对比实验
中的数据可知,使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关;?
(2)通过对比实验1、5、6中的数据,得出的结论是在其他条件相同时,
;?
(3)为验证猜想3,小明做了实验
(填实验序号),分析实验数据后,小明认为这几次实验省力情况相同,依据是
。?
【拓展】完成实验后,小明沿斜面用1.8
N的拉力,将重为4.5
N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2
m、高0.3
m,则斜面的机械效率是
%(把重物直接提升0.3
m所做的功作为有用功)。?
11.小军用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,每个钩码的质量为m,O为支点。
(1)他将2只钩码悬挂在B点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,拉力为F1,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此次杠杆的机械效率为η=
(用物理量的符号表示);?
(2)他将2只钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使C点上升高度为h2,则弹簧测力计的示数将
F1,此次弹簧测力计做的功将
第一次做的功(均选填“大于”“等于”或“小于”);?
(3)他将3只钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使C点上升高度仍为h2,则第3次杠杆的机械效率与前两次相比
(选填“最大”“最小”或“三次相等”)。?
第2课时 机械效率的测量及其影响因素
知识点1 机械效率的测量
1.在“测滑轮组机械效率”的实验过程中,必须 匀速 拉动弹簧测力计使钩码升高,目的是保证弹簧测力计的示数大小 不变 。?
2.如图所示,小明利用滑轮组把货物提高h的同时,体验测量滑轮组机械效率的实验,以下说法错误的是(s是人拉绳时绳子移动的距离)(
D
)
A.需要的测量仪器有弹簧测力计、刻度尺
B.实验中发现Fh,则省力费距离
C.滑轮组的机械效率η=×100%
D.利用该装置测得滑轮组的机械效率不存在实验误差
知识点2 影响机械效率的因素
3.在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时,同学们提出了下列猜想:
(1)滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关;
(2)滑轮组机械效率高低可能与被提升物重有关;
(3)滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关;
(4)滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。
小明同学设计了如图所示的两个滑轮组,进行对比实验来验证提出的猜想,则该实验验证的猜想是(
B
)
A.(1)
B.(2)
C.(3)
D.(4)
4.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,如果被提升的物体的重力相同,则(
B
)
A.动滑轮的个数越多越省力,且效率越高
B.动滑轮的个数越多越省力,且效率越低
C.动滑轮的个数越少越省力,且效率越低
D.机械效率主要由机械本身结构决定
5.[盐城中考]如图所示,小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是(
A
)
A.适当增加木箱重力
B.增大木箱上升高度
C.增大提升木箱的速度
D.换用质量更大的动滑轮
6.如图所示,分别将重力相同的甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度(不计滑轮和绳子自重及摩擦),拉力做功的功率P甲 = P乙(选填“>”“<”或“=”),若要提高η乙,可采用的具体做法是 使用重力较小的动滑轮(或提升重力较大的物体) 。?
7.在“测滑轮组机械效率”实验中,物体重5.4
N,物体上升高度为10
cm,此时弹簧测力计的示数如图所示(不计摩擦),则滑轮组的机械效率是 75% 。如果仅减小动滑轮的重量,该滑轮组的机械效率将 增大 (选填“增大”“减小”或“不变”)。?
8.现要利用斜面将木箱拉上汽车,下列做法中可以提高斜面机械效率的是(
D
)
A.以较快的速度拉木箱
B.以较慢的速度拉木箱
C.减小斜面的倾斜程度
D.增大斜面的倾斜程度
9.某同学在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。
实验次数
1
2
3
物体重G/N
4
4
6
物体上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
1.6
2.1
绳端移动距离s/m
0.3
0.4
0.4
滑轮组机械效率η
74.1%
62.5%
(1)滑轮组的机械效率η=?×100% (用表中物理量的符号表示);?
(2)通过分析表中数据可知,第2次实验是利用图 乙 (选填“甲”或“乙”)所示装置做的;?
(3)该同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验,则可以推测:同一滑轮组,在其他条件不变时, 提升物体越重,滑轮组的机械效率越高 。?
10.[河北中考]斜面是一种简单机械,在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力,如: 盘山公路(合理即可) 。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢?(使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定,比值越小,越省力)?
小明做了如下猜想:
猜想1:与斜面的表面材料有关;
猜想2:与斜面的倾斜程度有关;
猜想3:与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想,利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同,在沿斜面拉力的作用下,在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如下表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
斜面倾角
θ
θ
θ
θ
θ1(θ1>θ)
θ2(θ2>θ1)
斜面的表
面材料
木板
毛巾
木板
木板
木板
木板
物块重
G/N
2.0
2.0
4.0
6.0
2.0
2.0
沿斜面拉
力F/N
1.35
1.52
2.70
4.05
1.52
1.70
回答下列问题:
(1)通过对比实验 1、2 中的数据可知,使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关;?
(2)通过对比实验1、5、6中的数据,得出的结论是在其他条件相同时, 斜面倾角越小越省力 ;?
(3)为验证猜想3,小明做了实验 1、3、4 (填实验序号),分析实验数据后,小明认为这几次实验省力情况相同,依据是 实验中沿斜面拉力F与物体重力G的比值相等 。?
【拓展】完成实验后,小明沿斜面用1.8
N的拉力,将重为4.5
N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2
m、高0.3
m,则斜面的机械效率是 62.5 %(把重物直接提升0.3
m所做的功作为有用功)。?
11.小军用如图所示的装置探究杠杆的机械效率,每个钩码的质量为m,O为支点。
(1)他将2只钩码悬挂在B点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,拉力为F1,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此次杠杆的机械效率为η=?×100% (用物理量的符号表示);?
(2)他将2只钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使C点上升高度为h2,则弹簧测力计的示数将 大于 F1,此次弹簧测力计做的功将 小于 第一次做的功(均选填“大于”“等于”或“小于”);?
(3)他将3只钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使C点上升高度仍为h2,则第3次杠杆的机械效率与前两次相比 最大 (选填“最大”“最小”或“三次相等”)。?11.3 如何提高机械效率
第1课时 有用功、额外功和机械效率
知识点1 有用功、额外功和总功
1.甲用桶从池塘中提水,其中对
做的功是有用功,对
做的功是额外功。乙从池塘中捞水桶,桶中带有半桶水,则对
做的功是有用功,对
做的功是额外功。?
2.如图,小鹏用一个动滑轮把重200
N的大米从地面提到12
m高的阳台上,所用的拉力是120
N,则此动滑轮提升大米所做的有用功为
J,额外功是
J。?
3.如图所示,小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中(
)
A.小明克服自身重力所做的功是总功
B.小明克服沙子重力所做的功是有用功
C.小明克服沙子重力所做的功是额外功
D.小明克服桶的重力所做的功是有用功
知识点2 机械效率的概念
4.下列关于机械效率的说法,正确的是(
)
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越少的机械,机械效率越低
C.做功越慢的机械,机械效率越低
D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高
5.机械效率不可能大于1的原因是(
)
A.动力总大于有用阻力
B.动力功总是大于机械克服全部阻力所做的功
C.阻力功总是大于动力功
D.它符合功的原理
知识点3 机械效率的计算
6.一台起重机在10
s内将重为3600
N的货物匀速提高了4
m。若起重机做的额外功是9600
J,则机械效率是
。?
7.一台机器的机械效率是80%,当它完成1000
J的总功时,所做的有用功为(
)
A.1000
J
B.800
J
C.400
J
D.200
J
8.用图甲、乙两种方式匀速提升重为100
N的物体。已知滑轮重20
N,绳重和摩擦力不计,则手的拉力F甲
F乙,机械效率η甲
η乙(均选填“<”“=”或“>”)。?
9.[安徽中考]如图所示,工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600
N的物体从斜面底部匀速推到顶部(不考虑物体的大小)。已知斜面长L=3
m,高h=1.5
m。若该过程中斜面的效率为60%,力F所做的功为
J。?
10.如图所示,用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆,使重为18
N的物体缓慢升高0.1
m,拉力大小F=8
N,拉力作用点移动的距离为0.25
m。有用功为
J,拉力所做的功为
J,杠杆的机械效率为
。?
11.如图所示,用滑轮组拉动重70
N的物体A,在10
s内使A在水平方向上移动5
m,所用拉力F为20
N,地面对A的摩擦力为30
N,则A运动速度是
m/s,滑轮组所做的有用功是
J,滑轮组的机械效率是
。?
12.[乐山中考]如图所示,利用滑轮组在4
s内将一重为9
N的物体匀速向上提升了10
cm,拉力为4
N,不计一切摩擦和绳重,下列说法正确的是(
)
A.动滑轮重力为5
N
B.滑轮组的机械效率为75%
C.拉力所做的功为0.4
J
D.拉力的功率为0.4
W
13.如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将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
14.如图是一辆自重2
t、核载10
t的六轮货车,当用该滑轮组将此货车以0.5
m/s的速度匀速向左拉动时,所用的拉力是500
N。设动滑轮总重为200
N,货车所受阻力为车重的0.02倍,不计绳重和摩擦(g=10
N/kg)。求:
(1)拉力的功率;
(2)当货车的载重量为4
t时,滑轮组的机械效率。
15.[毕节中考]质量为60
kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙,机械中摩擦力及绳重忽略不计(g=10
N/kg)。问:
(1)若工人在1
min内将货物匀速向上提高了6
m,作用在钢绳上的拉力为400
N,拉力的功率是多大?
(2)动滑轮受到的重力;
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,若要工人不被拉离地面,此滑轮组机械效率最大值是多少?
16.在一个高为h、长为L的斜面上,用沿斜面向上的力F把重为G的木块匀速向上拉的过程中,如果斜面的机械效率为η,则木块和斜面间的摩擦力表达式错误的是(
)
A.F(1-η)
B.F-G
C.G-G
D.G
11.3 如何提高机械效率
第1课时 有用功、额外功和机械效率
知识点1 有用功、额外功和总功
1.甲用桶从池塘中提水,其中对 水 做的功是有用功,对 桶 做的功是额外功。乙从池塘中捞水桶,桶中带有半桶水,则对 桶 做的功是有用功,对 水 做的功是额外功。?
2.如图,小鹏用一个动滑轮把重200
N的大米从地面提到12
m高的阳台上,所用的拉力是120
N,则此动滑轮提升大米所做的有用功为 2400 J,额外功是 480 J。?
3.如图所示,小明用桶把一些沙子运上三楼。在此过程中(
B
)
A.小明克服自身重力所做的功是总功
B.小明克服沙子重力所做的功是有用功
C.小明克服沙子重力所做的功是额外功
D.小明克服桶的重力所做的功是有用功
知识点2 机械效率的概念
4.下列关于机械效率的说法,正确的是(
D
)
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越少的机械,机械效率越低
C.做功越慢的机械,机械效率越低
D.总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高
5.机械效率不可能大于1的原因是(
D
)
A.动力总大于有用阻力
B.动力功总是大于机械克服全部阻力所做的功
C.阻力功总是大于动力功
D.它符合功的原理
知识点3 机械效率的计算
6.一台起重机在10
s内将重为3600
N的货物匀速提高了4
m。若起重机做的额外功是9600
J,则机械效率是 60% 。?
7.一台机器的机械效率是80%,当它完成1000
J的总功时,所做的有用功为(
B
)
A.1000
J
B.800
J
C.400
J
D.200
J
8.用图甲、乙两种方式匀速提升重为100
N的物体。已知滑轮重20
N,绳重和摩擦力不计,则手的拉力F甲 > F乙,机械效率η甲 > η乙(均选填“<”“=”或“>”)。?
9.[安徽中考]如图所示,工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600
N的物体从斜面底部匀速推到顶部(不考虑物体的大小)。已知斜面长L=3
m,高h=1.5
m。若该过程中斜面的效率为60%,力F所做的功为 1500 J。?
10.如图所示,用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆,使重为18
N的物体缓慢升高0.1
m,拉力大小F=8
N,拉力作用点移动的距离为0.25
m。有用功为 1.8 J,拉力所做的功为 2 J,杠杆的机械效率为 90% 。?
11.如图所示,用滑轮组拉动重70
N的物体A,在10
s内使A在水平方向上移动5
m,所用拉力F为20
N,地面对A的摩擦力为30
N,则A运动速度是 0.5 m/s,滑轮组所做的有用功是 150 J,滑轮组的机械效率是 75% 。?
12.[乐山中考]如图所示,利用滑轮组在4
s内将一重为9
N的物体匀速向上提升了10
cm,拉力为4
N,不计一切摩擦和绳重,下列说法正确的是(
B
)
A.动滑轮重力为5
N
B.滑轮组的机械效率为75%
C.拉力所做的功为0.4
J
D.拉力的功率为0.4
W
13.如图所示,用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将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(
D
)
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
14.如图是一辆自重2
t、核载10
t的六轮货车,当用该滑轮组将此货车以0.5
m/s的速度匀速向左拉动时,所用的拉力是500
N。设动滑轮总重为200
N,货车所受阻力为车重的0.02倍,不计绳重和摩擦(g=10
N/kg)。求:
(1)拉力的功率;
(2)当货车的载重量为4
t时,滑轮组的机械效率。
解:(1)由题图可知,承重绳子的股数n=4,拉力的功率P==Fv拉=Fnv车=500
N×4×0.5
m/s=1000
W
(2)f阻=0.02(G货+G车)=0.02×(m货+m车)g=0.02×(4×103
kg+2×103
kg)×10
N/kg=1200
N
η=×100%≈85.7%
15.[毕节中考]质量为60
kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙,机械中摩擦力及绳重忽略不计(g=10
N/kg)。问:
(1)若工人在1
min内将货物匀速向上提高了6
m,作用在钢绳上的拉力为400
N,拉力的功率是多大?
(2)动滑轮受到的重力;
(3)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,若要工人不被拉离地面,此滑轮组机械效率最大值是多少?
解:(1)工人将货物匀速向上提高了6
m所做的功
W=Fs=400
N×3×6
m=7200
J
拉力的功率P==120
W
(2)由η=-300
N=200
N
(3)人若不离地,可以产生的最大拉力
F最大=G=mg=60
kg×10
N/kg=600
N
则3F最大=3×600
N=G最大+G动=G最大+200
N
故可以拉动的最大重物
G最大=3×600
N-200
N=1600
N
所以这时滑轮组机械效率的最大值
η最大=×100%≈88.9%
16.在一个高为h、长为L的斜面上,用沿斜面向上的力F把重为G的木块匀速向上拉的过程中,如果斜面的机械效率为η,则木块和斜面间的摩擦力表达式错误的是(
C
)
A.F(1-η)
B.F-G
C.G-G
D.G
