八年級物理 9.5 提高機械效率同步練習 滬科版

用心 愛心 專心 1 8 8 5 5 提高機械的效率提高機械的效率 引引例 要把重100N 的沙子運上三樓 圖 8 68 中畫出了三種方法 請你思考 哪種辦法最 好 哪種辦法最不好 為什么 智智 能能 提提 要要 問 你知道產(chǎn)生額外功有哪些具體的原因嗎 你知道產(chǎn)生額外功有哪些具體的原因嗎 答 1 利用機械提升物體時 克服機械的自重 容器重等所做的功是額外功 2 克服機械的摩擦所做的功也是額外功 但要注意 克服摩擦所做的功不都是額外功 例如用動滑輪拉水平地面是的物體 如 圖所示 克服物體受到的摩擦力 f 所做的功不是額外功而是有用功 問 關(guān)于機械效率 應注意哪些問題 關(guān)于機械效率 應注意哪些問題 答 應注意以下幾點 1 機械效率總小于 1 因為W有總小于W總 2 機械效率的高低取決于有用功和總功兩個因 素 不能理解成 有用功多 機械效率高 或 總功大 機械效率低 3 機械效率的高低與是否省力及大小無關(guān) 4 機械效率不是固定不變的 機械效率反映的是機械在一次做功的過程中有用功跟 總功的比值 同一機械在不同次做功的過程中 提起物重不同 機械效率往往會不 機機 械械 效效 率率 總功 額外功和有用功總功 額外功和有用功 機械效率的定義及公式機械效率的定義及公式 探究滑輪組的機械效率探究滑輪組的機械效率 圖 8 68 如果讓你把重 100N 的沙子 運上三樓 圖中的三種辦法 你選哪種 用心 愛心 專心 2 同 智 能 拓 展 有關(guān)機械效率的計算 在近幾年的中考中 主要考查滑輪組機械效率的計算 現(xiàn)將有關(guān)滑 輪組機械效率 的計算歸納分析 以幫助同學們掌握此類計算題的一般解題方法 關(guān)于滑輪 組機械效率 的計算 一般包括下列兩種情形 即勻速豎直提升物體和勻速水平拉動物體 一 勻速豎直提升物體一 勻速豎直提升物體 1 忽略摩擦及繩重 只考慮滑輪重 設(shè)重物重G 動滑輪重G動 重物上升的高度為h W有 Gh 克服動滑輪重力做的功即為額 外功 即W額外 G動h 則W總 W有 W額外 G G動 h 100 100 hGG Gh W W 動總 有 2 同時考慮滑輪自重 繩重及摩擦 100 100 100 100 nF G nhF Gh Fs Gh W W 總 有 計算時 確定繩子股數(shù) N 很關(guān)鍵 若已知 G n F四個量中的三個 可求得第四個 量 二 利用滑輪組勻速水平拉動物體二 利用滑輪組勻速水平拉動物體 使用滑輪組水平拉動物體 拉力 F 與物體重力沒有直接的關(guān)系 有用功 W有 Gh 設(shè)物體 水平通過的距離 s 則W有 fs W總 F ns 則 100 100 100 nF f Fns fs W W 總 有 若已知 f n F四個量中的三個 可求得第四個量 智智 能能 歸歸 例例 題型一 考查對有用功 額外功 總功的認識 并能利用公式進行簡 100 總 有 W W 單的計算 例例 1 1 一個工人用如圖 8 69 所示的滑輪組提起 2000N 的貨物 所用的拉力是 800N 繩子自由端被拉下 4m 下列說法中正確的是 A 總功是 3200J 機械效率是 40 B 有用功是 8000J 機械效率是 40 C 有用功是 3200J 機械效率是 62 5 D 總功是 3200J 機械效率是 62 5 闖關(guān)點撥闖關(guān)點撥 解本題的關(guān)鍵 一是確定承擔物重的繩子股數(shù) 根據(jù) 截線法 知n 4 二是確定哪個是總功 哪個是有用功 分析和解分析和解 W總 Fs 800N 4m 3200J s 4h h 1m n s 特別注意 繩子自 由端移動的距離和 重物上升高度的關(guān) 系 s nh 再次提醒 注意 s 和 h 的關(guān)系 圖 8 69 用心 愛心 專心 3 芳芳的實驗記 錄 較小提升速度 繩端拉 力 N 鉤碼重 N 機械 效率 較大提升速度 探究結(jié) 果 10 4 2 79 4 4 2 10 物理量 控制因素 79 4 探究結(jié)果 79 4 繩端拉 力 N 鉤碼重 N 機械 效率 大致相同的 提升速度 蘭蘭的實驗記錄 10 4 2 15 6 0 物理量 控制因素 W有 Gh 2000N 1m 2000J 5 62 100 3200 2000 100 J J W W 總 有 答答 選 D 例例 2 2 某人用如圖 8 70 所示的滑輪組 不計摩擦力 提升某一重 物 所用拉力F為 200N 若滑輪組的機械效率為 80 求 1 被提升 的物重 2 動滑輪重 闖關(guān)點撥闖關(guān)點撥 可根據(jù)變形求得物重 因為不計摩擦 所以W額外 nF G G輪h 故只要先求出額外功就可求得動滑輪重G輪 解解 1 nF G nhF hG Fs hG W W 物物物 總 有 NNFnG8005200 80 物 2 有 WWW 總額外 hGsFhG 物輪 hGnhFhG 物輪 物輪 GnFG NN8005200 N200 答 1 被提升的物重 800N 2 動滑輪重 200N 題型二 會測定滑輪組的機械效率 通過探究認識不同情況下滑輪組的機械效率不同 并 能解釋其中的原因 例例 1 1 芳芳和蘭蘭運用如圖圖 8 71 所示的實驗裝置測定了滑輪組的機械效率 在全 班交流實驗結(jié)果時 老師提出 如果各組所用滑輪和串繞繩子的方式不變 改變其它因素 是否會影響它的機械效率呢 大家積極思考 提出了各種猜想 概括起來有如下幾種 猜想 1 可能與勻速提升的速度大小有關(guān) 猜想 2 可能與被提升的鉤碼重有關(guān) 猜想 3 可能與勻速提升的速度大小和被提升的鉤碼重都有關(guān) 猜想 4 可能與鉤碼被提升的高度有關(guān) 芳芳和蘭蘭分別根據(jù)各自的猜想進行了探究 實驗記錄如下表 1 請幫助蘭蘭完成表中的一項計算 2 請根據(jù)她倆的實驗記錄 分別在表中寫出探究結(jié)果 3 歸納她倆的實驗探究 你所得的結(jié)論是 闖關(guān)點撥闖關(guān)點撥 這是一道探究實驗題 通過思考對問題提出猜想 進行實驗探究 給出了新課 請思考 你還有什么方 法求動滑輪重 圖 8 71 G F 圖 8 70 用心 愛心 專心 4 程標準下怎樣學 怎樣教 怎樣考的導向模式 分析和解分析和解 蘭蘭的實驗由記錄可知機械效率 3 83 100 36 15 100 h h W W 總 有 由機械效率 而W總 W有 W額外 顯然機械效率僅由W有占W總的比例所 100 總 有 W W 決定 而與勻速提升的速度大小無關(guān) 芳芳的實驗記錄表明在做相同的總功和相同的額 外功的前提下改變提升速度 機械效率不變 蘭蘭的實驗記錄表明使用相同的滑輪和繩 子的串繞方式 被吊重物越重 W有在W總中占的比例越大 機械效率就越高 答答 1 83 3 2 芳芳的探究結(jié)果 機械效率與勻速提升速度的大小無關(guān) 蘭蘭的 探究結(jié)果 機械效率與被提升的鉤碼重有關(guān) 物重增大 機械效率提高 3 實驗 裝置不變 機械效率與勻速提升物體的速度大小無關(guān) 與被提升的物重有關(guān) 物重增大 機械效率提高 例例 2 2 工人用如圖 8 72 所示的滑輪組提升重物 不計繩重和摩擦 若 工人用 250N 的力恰好能將重 400N 的物體豎直向上勻速提升 求 1 該 滑輪組此時的機械效率 2 若用此滑輪組將重 900N 的物體豎直向上勻速 提升 2m 求拉力 F 在這一過程中所做的功 闖關(guān)點撥闖關(guān)點撥 本題第 1 問比較簡單 解第 2 問時能否仍用 1 中的機 械效 率來求此時拉力 F 所做的功呢 解解 答答 1 該滑輪組此時的機械效率為 80 2 拉力 F 在這一過程中所做的功為 2000J 題型三 會綜合運用功 功率和機械效率的公式進行有關(guān)計算 例例 1 1 某工地用圖 8 73 所示的滑輪組勻速提升質(zhì)量為 500kg 的物體 在重物上升 0 8m 的過程中 拉力F的功率為 2500W 此時滑輪組的機械效率 為 80 求 1 滑輪組做的有用功 g 取 10N kg 2 重物上升的速度 闖關(guān)點撥闖關(guān)點撥 有用功可以用公式W有 Gh求出 總功可用公式求得 有 總 W W 利用公式 圖 8 72 圖 8 73 用心 愛心 專心 5 求出時間 t 再利用求出重物上升的速度 P W t 總 t h 解解 1 G mg 500kg 10N kg 5000N W有 Gh 500N 0 8m 4000J 2 J J W W5000 8 0 4000 有 總 s W J P W t2 2500 5000 總 總 sm s m t h 4 0 2 8 0 答答 略 例例 2 2 如圖 8 74 所示 某礦產(chǎn)工人用 200N 的水平拉力 抓 緊繩子一端 沿水平地面勻速向右運動 在 10s 內(nèi)將礦井里質(zhì)量為 32kg 的物體提升 4m 根據(jù)題給條件 請你計算出與本題相關(guān)的 5 個物理量 要求寫出簡要說明和結(jié)果 g 取 10N kg 闖關(guān)點撥闖關(guān)點撥 這是一個一定一動的滑輪組問題 與其相關(guān)的問題一 般 有 W有 W總 W額外 s P總 等 可根據(jù)題意選 繩 擇相關(guān)的物理量求解 解解 1 物體的重力G mg 32kg 10N kg 320N 2 人運動速度 sm s m t s 8 0 10 42 3 拉力F做功W總 FS 200N 2 4m 1600J 4 提升物體做功W有 Gh 320N 4m 1280J 5 機械效率 80 1600 1280 100 J J W W 總 有 6 人做功的功率P W s J t W 160 10 1600 總 7 人受地面摩擦力f F 200N 8 物體所受拉力F G 320N 例例 3 3 一輛汽車不小心開進了泥潭中 司機取來 一套滑輪組欲將汽車從泥潭中拉出 如圖 8 75 所示 若車重為 8 104N 汽車受到的阻力為車 重的 0 03 倍 滑輪組的機械效率為 80 問 圖 8 74 圖 8 75 此外還可以求出物體 上升速度 人 物體 所受的合力等等 用心 愛心 專心 6 1 該司機至少需用多大的力才能將汽車從泥潭中拉出 2 若拉動汽車時 汽車前進的速度為 0 1m s 則司機做功的功率是多少 闖關(guān)點撥闖關(guān)點撥 1 用滑輪組將汽車勻速拉出泥潭的過程中 汽車對動滑輪的拉力等于汽車 受到的阻力 克服汽車阻力做的功是有用功 拉力 F 做的功是總功 根據(jù)滑輪組的機械 效率 可得 與 F F 阻的關(guān)系 從而求出 F 2 由于動滑輪是四股繩子承擔拉汽車 所以當汽車速度為 0 1m s 時 拉繩子的速度 4 0 1m s 0 4m s 根據(jù) 可求拉力做功的功率 F t Fs t W P 解 1 汽車受到的阻力F阻 0 03G車 0 03 8 104N 2 4 103N 假設(shè)汽車移動 s 則對汽車做的有用功W有 F阻s 根據(jù) 得 F F sF sF W W 44 阻阻 總 有 N NF F750 8 04 104 2 4 3 阻 2 由于四股繩子繞過動滑輪 所以汽車以 0 1m s 的速度前進時 拉力 F 拉繩子的 速度是 4 0 1m s 0 4m s 在 1s 內(nèi) 司機用力 F 拉繩子做的功是 W Fs 750N 0 4m s 1s 300J 所以W s J t W P300 1 300 也可以根據(jù) 司機拉力做功的功率 FPWsmNFP300 4 0750 智智 能能 訓訓 練練 基礎(chǔ)知識訓練 1 一臺起重機將重 5000N 的貨物提高 2m 如果額外功是 2500J 則起重機做的有用功 是 J 該起重機的機械效率是 題型一 2 如圖 8 76 所示 在不計繩重和摩擦的情況下 用動滑輪把重 40N 的物體勻速提高 2m 所用的拉力為 25N 則拉力做功是 J 動滑輪的機械效率是 果把重 100N 的物體勻 速提升相同高度 則這個動滑輪的機械效率將 填 變大 變小 或 不變 題型二 3 各種機械在使用時產(chǎn)生額外功的原因不完全相同 要根據(jù) 具體情況具體分析 具體分析圖 8 77 三種做功情況 沒滑輪 規(guī)格相同 產(chǎn)生額外功最多的應是 圖 若鉤碼 m 50g 在三種情況中均被提高 1 米 各種情況機械做的有用功均為 由此可判斷出 圖的機械效率最大 題型一 4 關(guān)于機器的功率 下列說法中正確的是 題型 一 A 機器的功率越小 做功越慢 B 機器的功率越大 做功越多 友情提示友情提示 用滑輪組提升重物時 有用功是 W 有 Gh 如果不是提升重物 則有用功 的表達 需要分析使用機械的目的是什么 為達到密度滴所做的功就是有用功 如何 準確理解有用功 正確求出有用功 本題給我們提供了例子 圖 8 76 圖 8 77 用心 愛心 專心 7 C 機器的功率越小 機械效率越低 D 機器的功率越大 做的有用功越多 5 如圖 8 78 所示 用一動滑輪把 100N 的沙子勻速提到 3m 高處 作用在 繩末端的拉力為 60N 則滑輪組的機械效率為 題型一 A 30 B 60 C 83 3 D 120 6 下列機械效率的說法正確的是 題型一 A 機械效率可以提高到 100 B 機械效率總小于 1 C 功率大的機械機械效率高 D 機械效率越高 有用功就越多 7 在測定滑輪組的機械效率的實驗中 朱鋼同學手拉彈簧測力計使鉤碼向上緩緩做 運動 并將一組實驗數(shù)據(jù)填入下表 請你完成實驗表格 拉力 F N 鉤碼重 G N 測力計線端提升 的距離s m 鉤碼上升的 高度h m 有用功 W有 J 總功 W總 J 機械效 率 0 340 980 40 1 仍用同一滑輪組 增加懸掛的鉤碼數(shù) 則滑輪組的機械效率將 增大 不 變 減小 題型二 8 用一個動滑輪把重 100N 的物體提高了 9m 所用的拉力為 60N 求 有用功 W有 總功 W總 動滑輪的機械效率 題型一 9 如圖 8 79 所示 某人用機械效率為 80 的滑輪組勻速提升重 120N 的 物體 在 2s 內(nèi) 繩的自由端移動了 6m 求 1 物體上升的高度和速度 2 人的拉力為多大 3 人所做的額外功是多大 題型一 綜合提高訓練 1 如圖 8 80 所示 某人在 lmin 內(nèi)用 40N 的力 把重 100N 的物體勻速提高 9m 此人做功 的功率是 W 滑輪組的機械效率為 題型一 2 用一個動滑輪提起重 96N 的物體 繩重與摩擦不計 所用的拉力為 60N 則動滑輪的機 械效率為 若用此動滑輪提起重 200N 的物體 則拉繩子的速度為 時 拉力 的功率為 22 4W 這時的機械效率為 題型三 3 如圖 8 81 所示 用滑輪組拉著一只木塊 P 沿水平面以 0 5m s 的速度勻速向右運動 此時彈簧測力計的讀數(shù)為 4N 若每只滑輪重 1N 繩與滑輪間的摩擦不計 則該滑輪組 的 機械效率為 在 2s 內(nèi)拉力 F 做的功為 J 題型三 4 使用機械時 若額外功小于有用功 則該機械的機械效率 題型一 A 大于0 5B 小于0 5C 大于1D 等于0 5 圖 8 78 圖 8 79 圖 8 80 圖 8 81圖 8 82 用心 愛心 專心 8 5 用如圖 8 82 所示的滑輪組 將重為 10N 的物體勻速提升 0 1m 拉力 F 6N 在這一過 程中 下列說法正確的是 多選題 題型一 A 所做的有用功為 1JB 所做的額外功為 0 5J C 所做的總功為 1 2JD 此滑輪組的機械效率為 50 6 如圖 8 83 所示 是工人師傅往高處運送貨物的兩種方法 物 重均為 500N 滑輪重均為 10N 不計摩擦和繩重 下列說法正確 的是 題型一 A 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 甲圖中的機械效率小于乙圖中的機械效率 D 甲圖中的機械效率大于乙圖中的機械效率 7 測滑輪組的機械效率 先用調(diào)節(jié)好的天平測動滑輪的質(zhì)量 當右盤中砝碼及游碼位置如 圖 8 84 所示時 天平重新平衡 然后照圖 8 85 那樣安裝好滑輪組 記下鉤碼及彈簧秤 的位置 拉動彈簧秤使重為G的鉤碼升高 讀出彈簧秤的示數(shù)F 用刻度尺分別測出鉤 碼提升的高度h和彈簧秤移動的距離s 記錄數(shù)據(jù) 題型二 1 動滑輪的質(zhì)量m g Fs表示 功 2 使鉤碼升高的過程中應向上 拉動彈簧秤 不考慮繩子的伸長 S h 3 用式子 計算機械效率的條件是 它比用 計 hGmg Gh FS Gh 算出的結(jié)果 填 偏大 相同 或 偏小 4 保持此裝置不變 將提升的鉤碼增加為 2G 滑輪組的機械效率將 填 增大 不變 或 減小 8 一個人用滑輪組勻速提升重G 128N 的物體 滑輪組的機械效率為 80 在 4s 內(nèi) 人 用F 40N 的力拉繩端移動 4m 題型三 1 計算出物體上升的高度是多少 m 2 在圖 8 86 中畫出這個滑輪組的繞線 F 圖 8 83 圖 8 84 圖 8 85圖 8 86 用心 愛心 專心 9 3 計算出有用功的功率是多少 9 某人用如圖 8 87 所示的滑輪組勻速提升 500N 的重物 所用的拉力 F 為 300N 繩子自 由端被拉下 2m 在此過程中 求 拉力 F 所做的功 滑輪組的機械效率 滑輪組中動滑輪的重 不計摩擦和繩重 題型一 10 一個工人用圖 8 88 所示的滑輪組提升 2000N 的貨物 所用拉力 600N 繩子自由端 4s 內(nèi)拉下 4m 不考慮繩重和摩擦 求 1 有用功和總功率 2 機械效率 3 若用此滑輪組提升 3200N 的貨物 所需拉力為多少 題型三 圖 8 87 用心 愛心 專心 10 參考答案參考答案 基礎(chǔ)知識訓練基礎(chǔ)知識訓練 1 1 5000 66 7 2 2 100 80 變大 3 3 丙 0 5J 甲 4 4 A5 5 C6 6 B 7 7 0 098 0 136 72 1 增大 8 8 900J 1080J 83 3 9 9 1 h 物 m ms 2 3 6 3 sm s m t h 1 2 2 2 nF G nhF hG Fs hG W W 物物物 總 有 N N n G F50 8 03 120 物 綜合提高訓練綜合提高訓練 1 1 18 83 3 2 2 80 0 2m s 89 3 析 80 602 96 22 N N F G h