第15章 同步測控優(yōu)化訓(xùn)練(二、機(jī)械效率).doc

二、機(jī)械效率5分鐘訓(xùn)練 (預(yù)習(xí)類訓(xùn)練，可用于課前)1.人們在使用簡單機(jī)械提升物體時(shí)做的功，如何計(jì)算？不用機(jī)械，直接用手把物體搬到一定的高度所做的功，又怎么計(jì)算？解析：根據(jù)功的計(jì)算公式，使用簡單機(jī)械提升物體時(shí)做的功W1等于人們使用機(jī)械時(shí)用的力F乘以這個(gè)力移動(dòng)的距離s；直接用手把物體搬到一定的高度所做的功W2等于搬物體用的力乘以物體上升的高度h，而搬物體用的力等于物重G,這樣就可以得出做功的計(jì)算方法。答案：W1=Fs W2=Gh2.在上節(jié)課“探究使用簡單機(jī)械是否省功”的實(shí)驗(yàn)中，使用機(jī)械所用的力是根據(jù)機(jī)械的特點(diǎn)由計(jì)算得出的，從而得出功的原理：使用機(jī)械做的功等于直接用手做的功。那么，在計(jì)算使用機(jī)械所用的力時(shí)是否考慮了機(jī)械受到的重力及摩擦力？ 小紅在學(xué)習(xí)了“功”這節(jié)課后，對“使用機(jī)械做的功等于直接用手做的功”還存在疑問，于是，她找來了動(dòng)滑輪及相關(guān)的器材，驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論，結(jié)果發(fā)現(xiàn)測量出的使用機(jī)械做的功比直接用手所做的功多，這跟功的原理矛盾嗎？請你幫她分析原因。解析：在利用杠桿和滑輪求拉力時(shí)，都把它們當(dāng)成了理想機(jī)械，當(dāng)然沒有考慮機(jī)械受到的重力及摩擦力。這跟功的原理并不矛盾，因?yàn)楣Φ脑硎窃跊]有考慮機(jī)械受到的重力及摩擦力的條件下才成立的。而使用動(dòng)滑輪提物體時(shí)，不可避免地要把動(dòng)滑輪也提上去，如果再考慮摩擦和繩子重，使用動(dòng)滑輪做的功要比直接用手做的功多。答案：沒有考慮機(jī)械受到的重力及摩擦力。這跟功的原理并不矛盾，因?yàn)楣Φ脑硎窃跊]有考慮機(jī)械重及摩擦的條件下才成立的；而使用動(dòng)滑輪提物體時(shí)，不可避免地要把動(dòng)滑輪也提上去，如果再考慮摩擦和繩子重，使用動(dòng)滑輪做的功要比直接用手做的功多。3.如何計(jì)算有用功和總功？機(jī)械效率的計(jì)算公式是什么？解析：通過預(yù)習(xí)積累與機(jī)械效率有關(guān)的感性知識(shí)，為學(xué)好本節(jié)課打下基礎(chǔ)。根據(jù)有用功和總功的定義可得計(jì)算有用功和總功的方法。答案：總功等于使用機(jī)械時(shí)用的力乘以這個(gè)力移動(dòng)的距離；有用功等于直接用手做的功。=有用/總。10分鐘訓(xùn)練 (強(qiáng)化類訓(xùn)練，可用于課中)1.關(guān)于機(jī)械效率的說法正確的是（ ）A.越省力的機(jī)械，其機(jī)械效率越高 B.越費(fèi)力的機(jī)械，其機(jī)械效率越高C.做的有用功越多，機(jī)械效率越高D.有用功一定時(shí)，額外功越少，機(jī)械效率越高解析：根據(jù)=有用/總可得，機(jī)械效率的高低跟機(jī)械是否省力和費(fèi)力無關(guān)。當(dāng)總一定時(shí)，有用越大，才越大。只根據(jù)有用越多，無法確定的高低。由=有用/總、總=有用+額外可得=有用/（有用+額外），所以可判斷選項(xiàng)D是對的。答案：D2.要提高某一機(jī)械的效率，可以采取的正確方法是（ ）A.增加機(jī)械做功的時(shí)間 B.減少機(jī)械做功的時(shí)間C.有用功一定，減少額外功 D.增加重物上升的高度解析：在使用機(jī)械時(shí)，改變機(jī)械做功的時(shí)間或高度，有用功和總功會(huì)同時(shí)改變相同的倍數(shù)，由=有用/總可得，機(jī)械效率不會(huì)改變。由=有用/總、總=有用+額外可得 =有用/（有用+額外），當(dāng)有用一定時(shí)，額外越少，就越高。答案：C3.小剛用一個(gè)動(dòng)滑輪把50 kg的物體提高1 m所用的力是294 N，那么他做的總功和有用功分別是（ ）A.490 J、490 J B.490 J、294 JC.588 J、294 J D.588 J、490 J解析：根據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可知，物體上升 m，繩子的自由端要移動(dòng) m，根據(jù)總功和有用功的計(jì)算公式得總=s=294 N2 m=588 J，有用=h=mgh=50 kg9.8 N/kg1 m=490 J。答案：4.課本圖中的三種方法中，運(yùn)沙子做的有用功為_J，其中第_種方法做的總功最少，第_種方法的效率最高。解析：根據(jù)W=Fs求出有用功：W有用=G沙h=100 N6 m=600 J和三種方法中的總功，再加以比較。根據(jù)=有用/總求出三種方法的效率，通過比較得出答案。答案：600 三 三 5.用如圖15-2-1所示的滑輪組勻速提升鉤碼，已知鉤碼總重8 ，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3 ，繩子自由端被拉上去了30 cm，則使用該滑輪組做的總功為_，額外功為_，這個(gè)滑輪組的機(jī)械效率是_。圖15-2-1解析：根據(jù)該滑輪組的組裝，可看出有三段繩子承擔(dān)鉤碼，那么繩子自由端移動(dòng)的距離是鉤碼移動(dòng)距離的倍，由總s、有用h、總=有用+額外可求出使用滑輪組做的總功和額外功，再根據(jù)=有用/總求出機(jī)械效率。答案：. .1 6.在探究“斜面的機(jī)械效率跟傾斜程度的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，要保證不同傾斜程度的斜面_相同。要達(dá)到探究目的，需要測量不同傾斜程度的斜面的機(jī)械效率，那么，測機(jī)械效率時(shí)，需要測量的物理量有_；需要的測量工具是_。解析：因?yàn)樾泵娴墓饣潭扔绊憴C(jī)械效率，所以該實(shí)驗(yàn)要保證斜面的光滑程度相同。根據(jù)=有用/總及總s和有用h，可以得出要測量的物理量；根據(jù)所要測的物理量，確定合適的測量工具。答案：光滑程度 斜面的高度、長度、物重、拉力刻度尺、彈簧測力計(jì)30分鐘訓(xùn)練 (鞏固類訓(xùn)練，可用于課后)1.下列說法中正確的是（ ）A.機(jī)械效率越高，越省時(shí)間 B.機(jī)械效率可能等于1C.機(jī)械效率越高，越省力 D.機(jī)械效率越高，有用功占總功的比例越大解析：本題考查對機(jī)械效率概念的理解。根據(jù)=有用/總可知機(jī)械效率與時(shí)間和力無關(guān)；因?yàn)樵谑褂脵C(jī)械時(shí)，總功總大于有用功，所以機(jī)械效率總小于。根據(jù)機(jī)械效率的定義可判斷選項(xiàng)是正確的。答案：2.如圖15-2-2是工人師傅往高處運(yùn)送貨物的兩種方法，提升的重物均為500 ，動(dòng)滑輪重均為10 ，不計(jì)摩擦和繩子重。下列說法中正確的是（ ）圖15-2-2A.甲圖中的拉力等于乙圖中的拉力B.甲圖中的拉力小于乙圖中的拉力C.甲圖中的機(jī)械效率等于乙圖中的機(jī)械效率D.甲圖中的機(jī)械效率大于乙圖中的機(jī)械效率解析：因?yàn)椴挥?jì)摩擦和繩子重，根據(jù)滑輪組省力情況，可以判斷兩種方法所用拉力的大小以及繩子末端和物體移動(dòng)的距離之間的關(guān)系。在甲圖中的拉力等于滑輪和重物總重的1/2，拉力移動(dòng)的距離等于重物的2倍，在乙圖中的拉力等于滑輪和重物總重的1/3，拉力移動(dòng)的距離等于重物的3倍，所以甲圖中的拉力大于乙圖中的拉力。依據(jù)=有用/總Gh/Fs，求出機(jī)械效率進(jìn)行比較。答案：C 3.下列哪種措施可以提高滑輪組的機(jī)械效率（ ）A.增加物體移動(dòng)的距離 B.改變繩子的繞法C.增加物體的質(zhì)量 D.增加動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)解析：對于一個(gè)固定的滑輪組來說，承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)為n，那么繩子末端移動(dòng)的距離就是重物移動(dòng)距離的n倍，所以=有用/總hs=/nFmg/n，由此可知滑輪組的機(jī)械效率跟距離無關(guān)，跟物體受到的重力有關(guān)。因?yàn)樵谑褂没喗M時(shí)，做的額外功主要是克服動(dòng)滑輪的重力做的功，所以改變繩子的繞法不會(huì)改變機(jī)械效率，只有動(dòng)滑輪越重即個(gè)數(shù)越多，做的額外功就越多，機(jī)械效率反而低。答案：4.小紅在探究“影響滑輪組機(jī)械效率高低的因素”時(shí)，提出下列假設(shè)：機(jī)械效率可能跟動(dòng)滑輪重有關(guān)機(jī)械效率可能跟被拉物體重有關(guān)機(jī)械效率可能跟被拉物體上升的高度有關(guān)機(jī)械效率可能跟承重繩子的段數(shù)有關(guān)然后小婷設(shè)計(jì)了如圖15-2-3所示的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)行對比來驗(yàn)證小紅提出的假設(shè)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的假設(shè)是（ ）圖15-2-3A. B. C. D.解析：從題中的假設(shè)可以看出，機(jī)械效率可能受多個(gè)因素的影響，在驗(yàn)證其中某個(gè)因素是否影響機(jī)械效率時(shí)要用控制變量法。比較本實(shí)驗(yàn)，可以看出實(shí)驗(yàn)中動(dòng)滑輪相同，物體重相同，而承重繩子的段數(shù)不同。對滑輪組來說，滑輪組的機(jī)械效率跟物體上升的高度無關(guān)。通過比較可以得出答案。答案：D5.如圖15-2-4，在“測定滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，如果沒有刻度尺，對于如圖15-2-4所示的滑輪組，只要用彈簧測力計(jì)測出鉤碼受到的重力，然后_拉動(dòng)彈簧測力計(jì)使重物升高，讀出拉力的值就可以算出_。圖15-2-4解析：對于滑輪組來說，承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)為n，那么繩子末端移動(dòng)的距離就是重物移動(dòng)距離的n倍，所以=有用/總hs=/nF。答案：勻速 /F6.如圖15-2-5所示，小剛用如圖所示的動(dòng)滑輪，拉著物體M以0.5 m/s的速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體重20 ，它受到的摩擦力是物重的0.2倍，水平拉力為25 。2 s內(nèi)拉力做的功是_，該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是_。圖15-2-5解析：題中是用動(dòng)滑輪拉物體，那么，有用不等于h，因?yàn)橹苯佑檬掷矬w用的力不等于物重，而等于物體受到的摩擦力，所以有用功等于物體受到的摩擦力乘以物體移動(dòng)的距離。根據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)和速度公式，求出物體和拉力移動(dòng)的距離，根據(jù)總功的計(jì)算方法，求出總功和有用功，再根據(jù)=有用/總求出機(jī)械效率。答案：50 807.李明在做“測定斜面的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)，他把測得的數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中，并算出了該斜面的機(jī)械效率。斜面長s/m斜面高h(yuǎn)/m物重G/N拉力F/N有用功/J總功/J機(jī)械效率0.50.2521.50.50.5100%在相互交流中，李洋一眼就看出李明測得的機(jī)械效率是錯(cuò)的，他告訴李明機(jī)械效率不可能為100%。（1）請你幫李明找找機(jī)械效率為100%的原因是_，李明測得的實(shí)際機(jī)械效率應(yīng)為_。（2）若李明還用這個(gè)斜面去拉重為5 N的木塊，該斜面的機(jī)械效率將_。（選填“變大”“變小”或“不變”）解析：根據(jù)總s和有用h檢驗(yàn)有用功和總功的對錯(cuò)，再根據(jù)=有用/總檢驗(yàn)機(jī)械效率的對錯(cuò)，并求出正確答案。根據(jù)影響斜面機(jī)械效率的因素，可判斷物體因重發(fā)生變化時(shí)斜面機(jī)械效率的變化。答案：（1）總功算錯(cuò)了 66.7% （2）變大8.用一個(gè)動(dòng)滑輪將重600 的物體勻速拉上高處，拉力應(yīng)不小于_，若動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為75，則拉力應(yīng)為_。解析：由動(dòng)滑輪的特點(diǎn)可判斷出拉力的最小值以及繩子末端和物體移動(dòng)距離間的關(guān)系，根據(jù)=有用/總hs=/2F，可求出拉力的大小。答案：300 4009.(2010浙江杭州模擬，33)如圖15-2-6所示，小周學(xué)過有關(guān)“機(jī)械效率”的知識(shí)后提出了一個(gè)問題：“斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有沒有關(guān)系?”針對這個(gè)問題他做了在斜面上勻速拉動(dòng)物塊的探究實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：圖15-2-6實(shí)驗(yàn)次數(shù)斜面的傾斜程度物體重G/N物體上升高度h/m沿斜面拉力F/N物體移動(dòng)距離s/m有用功W有/J總功W總/J機(jī)械效率1較緩5.00.101.60.500.500.8063%2較陡5.00.152.20.500.751.168%3最陡5.00.253.10.50(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可求出第三次實(shí)驗(yàn)的有用功為_J，總功為_J，機(jī)械效率是_；(2)通過對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，你認(rèn)為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越陡，越_；(3)通過對上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，你對斜面機(jī)械效率的問題可獲得的初步結(jié)論是：_。解析：(1)有用功W有用=Gh=5 N0.25 m=1.25 J，總功W總=Fs=3.1 N0.50 m=1.55 J，斜面的機(jī)械效率為=100%=80.6%。(2)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越陡，越費(fèi)力。(3)分析1、2、3三次實(shí)驗(yàn)，可得出：斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)，在其他條件不變的情況下，斜面越陡機(jī)械效率越高。答案：(1)1.25 1.55 81或80.6 (2) 費(fèi)力 (3) 斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)，在其他條件不變的情況下，斜面越陡機(jī)械效率越高10.(2010四川遂寧模擬，43)如圖15-2-7所示，用滑輪組提起重900 N的物體，繩子自由端拉力F為400 N，重物在20 s內(nèi)勻速上升了10 m。求：圖15-2-7(1)物體上升的速度；(2)提起物體所做的有用功；(3)滑輪組的機(jī)械效率。解析：(