九年級物理15.4機械效率同步輔導(dǎo)與點撥人教新課標(biāo)版

1、15.4機械效率使用機械工作時，越省力的機械，它的機械效率一定越高嗎？功率越大，機械效率越高嗎?機械效率究竟跟哪些因素有關(guān)？學(xué)完本節(jié)內(nèi)容，你一定能回答這些問題.能提要問：如何正確認識有用功、額外功和總功的含義及它們之間的關(guān)系？答：有用功可理解為一種“目的”功.例如，用滑輪組勻速提升重物時，使用機械的目的是提高重物，那么克服物體的重力做的功是有用功，即Wr用=6卜又如用滑輪組拉動重物在水平面上與速移動時，使用機械的目的是水平移動重物，那么克服物體與水平面間的摩擦力做的功是有用功，即W用=£$.額外功是指對人們無用但又不得不額外做的功，即克服機械自重和自身部件的摩擦而做的功，由于機械自重

2、和摩擦總是存在的，因而額外功是不可避免的，對任何實際的機械總有W額外>0.總功是人們使用機械時動力總共做的功W總,=Fs,這其中既有通過機械克服物體阻力做的有用功，又有克服機械自身重力和摩擦做的額外功，所以有用功、額外功和總功的關(guān)系是W總=W+Wo卜.問：機械效率總小于1嗎？答：使用不同的機械做功，需要做的額外功各不相同，我們希望額外功在總功中所占的比例越小越好，或者說有用功在總功中所占比例越大越好.但由于額外功總是存在的，故有用功W總是小于總功，所以，機械效率乂100%<1.W問：如何比較機械效率的高低？答：機械效率由有用功和總功兩個因素共同決定，比較機械效率高低時不能只考慮其中

3、一個因素.當(dāng)總功一定時，機械做的有用功越多或額外功越少，機械效率就越高；當(dāng)有用功一定時，機械所做的總功越少或額外功越少，機械效率就越高；當(dāng)額外功一定時，機械所做的總功越多或有用功越多，有用功在總功中所占的比例就越大，機械效率就越高.問：關(guān)于機械效率，應(yīng)注意哪些問題？答：應(yīng)注意以下幾點：(1)機械效率州總小于1,因為Wi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

4、中，提起物重不同，機械效率往往會不同.中考擷要中考巾對機械效率的考查往往結(jié)合功和功率、簡單機械等知識，考查題型主要有選擇題、填空題、計算題、實驗題等.測量滑輪組的機械效率是最近幾年中考中常出現(xiàn)的考題.智能拓展組合機械的效率在實際生產(chǎn)中，人們?yōu)榱藘?yōu)化簡單機械的功能，往往將兩個或更多簡單機械組合在一起使用.如自行車有杠桿與杠桿的組合，輪軸與輪軸的組合；起重機上有杠桿跟滑輪組的組合;卷揚機上有輪軸跟滑輪的組合.利用組合機械做功說，組合機械的效率與其中每一個卜簡單機械的效率之間有怎樣的關(guān)系呢？下面通過一個具,體實例來研究.如圖14-26所示是由斜面和滑輪組組成的組合機鄉(xiāng)匕1械.設(shè)物體重為G斜面的機械效

5、率為ri1,滑輪組的機械效率為Y2.那么用力拉物體時，整個組合機械的效率圖 14-26會不會更高了？設(shè)定滑輪與物體之間相互作用的拉力為F,物體沿斜面向上移動了一段距離1,升高的高度為h,繩子自由端移動的距離為s,則游斜面的機械效率，=W1=型得W總.1F,W有2F1F1Gh=7F1,由滑輪組的機械效率“2=得Fs=.利用斜面做功的有用WFsc功就是組合機械做的有用功，利用滑輪組做的總功就是組合機械做的總功，所以整個機械的W有效率=-We心、可見，組合機械的總機械效率為各簡單機械效率的乘積.這個結(jié)論雖然是通過具體實例得出的，但對于其他組合機械也是適用的.不難看出機械組合在一起并不能提高機械效率，

6、相反，組合的機械越多，總機械效率越低.能歸例W有題型一考查對有用功、額外功、總功的認識，并能利用公式9=*100%進行簡單用心 愛心 專心3的計算例1一個工人用如圖14-27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%知識點考查關(guān)于滑輪組的使用中總功、有用功=機械效率的計算闖關(guān)點撥解本題的關(guān)鍵，一是確定承擔(dān)物重的繩子股數(shù)，根據(jù)“截線法”知圖14-27n=4；二是確定哪個是總功，

7、哪個是有用功.分析和解W=Fs=800NX4m=3200J,s=4h,.h=s=1m,一nW=Gh=2000NX1m=2000J,再次提醒：注意s和h的關(guān)系.W2000J”=父100%=x100%=62.5%.W3200J答選D例2某人用如圖14-28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？知識點考查滑輪組機械效率的計算闖關(guān)點撥可根據(jù)刈=且變形求得物重，因為不計摩擦，所以WW#=GnF輪h,故只要先求出額外功就可求得動滑輪重G輪.即小WW有G物hG物hG物解（1）=W總FsFnhFnG物="Fn=8

8、0%m200N父5=800N（2）W額外二W息也有G輪h=FsG物hG輪h=FnhG物hG輪=FnG物=200N父5800N=200N.答（1）被提升的物重800N（2）動滑輪重200N請思考：你還有什么方法求動滑輪重.一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芳芳和蘭蘭運用如圖圖14-29所示的實驗裝置測定了滑輪組的機械口%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¥羽方式不變，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%用心愛心專心皂3圖 14-29出了各種猜想，概括起來有如下幾種：猜想1

9、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。理量 控制因於鉤碼重 (N)繩端拉力(N)機械 效率較小提升速度104.279.4%較大提升速度104.279.4探究結(jié)%芳芳的實驗記理量 控制曲畀、鉤碼重 (N)繩端拉力(N)機械 效率大致相同的 提升速度104. 279.4%156. 0探究結(jié)果蘭蘭的實驗記錄用心 愛心 專心9(3)歸納她倆的實驗探究

10、，你所得的結(jié)論是：知識點測定滑輪組的機械效率，并知道影響滑輪組機械效率的因素闖關(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，給出了新課程標(biāo)準(zhǔn)下怎樣學(xué)、怎樣教、怎樣考的導(dǎo)向模式.W15h分析和解蘭蘭的實驗由記錄可知機械效率刈=x100%=5h_M100%=83.3%.W63hW由機械效率n=<100%,而W總=W<+WO卜.顯然機械效率僅由Wr占W總的比例所決W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，Wr在W總中占的比例越大，機械

11、效率就越高.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).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1某工地用圖14-30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。知識點功、功率、機械效率的綜合計算一一，一，.W右闖關(guān)點撥有用功可以

12、用公式Wr=Gh求出，總功可用公式W總=求得，利用公式心nWht=求出時間t,再利用u=求出重物上升的速度Pt解(1)G=mg=500kg<10N/kg=5000NW釬Gh=500N<0.8m=4000J(2)W、=4000J0.8=5000JW息5000J八t=2sP總2500Wh 0.8mt 一 2s= 0.4m/s圖 14-31z此外還可以求出物體上升速度，人、物體所受 的合力等等.例2如圖14-31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

13、簡要說明和結(jié)果.3=取10N/kg)知識點功、功率、機械效率與其他力學(xué)知識的綜合計算闖關(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：Wr、W、Wb卜、“、s、P總、U繩等，可根據(jù)題意選擇相關(guān)的物理量求解.解(1)物體的重力G=mg=32kgx10N/kg=320Ns24m(2)人運動速度y=0.8m/st10s(3)拉力F做功WlFS=200NX2X4m=1600J(4)提升物體做功Wr=Gh=320NX4m=1280JW右1280J(5)機械效率100%=1280J=80%W1600J(6)人做功的功率P=160°J=160Wt10s(7)人受地面摩擦力f=F=200N

14、(8)物體所受拉力F=G=320N中考典題精析圖 14-32考題1工人用如圖14-32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。（江蘇省蘇州市2003年中考題）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?拜7"幫多)100%./x100%.RO%(打設(shè)動滑輪量為f則2F-。*心.心:FG(2250-4()0)N-ICON卜=!(f；t(；J=4(Wi&#

15、187;+100)NS00NWg”SOmj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圖 14-33考題2一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14-33所示。若車重為8X104N,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：（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？（山東省淄博市2003年中考題）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

16、的功是總功.根據(jù)滑輪組的機械效率,可得Y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(dān)拉汽車，所以當(dāng)汽車速度為0.1m/s時，拉繩子的速度-WFsU=4X0.1m/s=0.4m/s.根據(jù)P=F,可求拉力做功的功率.tt解（1）汽車受到的阻力F阻=0.03G車=0.03X8X104N=2.4X103N.假設(shè)汽車移動s,則對汽車做的有用功W=尸阻5.W有根據(jù)W息F阻，sF 4s包，得F = F阻 4F42.4 103N4 0.8二 750N（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4X0.1m/s=0.4m/s.在1s內(nèi)，司機用力F拉繩子做

17、的功是W300JW=Fs=750Nx0.4m/sx1s=300J.所以P=300Wt1s（也可以根據(jù)P=F.司機拉力做功的功率P=F©=750NM0.4m/s=300W）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(zhǔn)確理解有用功、正確求出有用功，本題給我們提供了例子.省能W基礎(chǔ)知識訓(xùn)練圖 14-341 .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14-34所示，在不計繩重和摩擦的情況下，用動滑

18、輪把重40N的物體勻速提高2m,所用的拉力為25N,則拉力做功是圖 14-35J,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14-35三種做功情況（沒滑輪規(guī)格相同），產(chǎn)生額外功最多的應(yīng)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，做功越多圖 14-36C

19、.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14-36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1C.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(xué)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（nj）鉤碼上升的高度h（m）有

20、用功W（J）總功W息（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M=?總功W總.=?動滑輪的機械效率Y=?（題型一）9.如圖14-37所示，某人用機械效率為物體，在2s內(nèi)，繩的自由端移動了（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）80%的滑輪組勻速提升重 120N的6m.求：圖 14-37用心 愛心 專心16綜合提高訓(xùn)練9m,此人做功1 .如圖14-38所示，某人在lmin內(nèi)用

21、40N的力，把重100N的物體勻速提高的功率是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14-39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Vt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）（題型一）4 .使用機械時，若額外功小于有用功，則該機械的機械效率（）A.大于0.5B.小于0.

22、5C.大于1D.等于0.5圖 14-40圖 14-415 .用如圖14-40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0.5JC.所做的總功為1.2JD.此滑輪組的機械效率為50%6 .如圖14-41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

23、機械效率，先用調(diào)節(jié)好的天平測動滑輪的質(zhì)量，當(dāng)右盤中祛碼及游碼位置如圖14-42所示時，天平重新平衡。然后照圖14-43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mi=g。Fs表示功。(2)使鉤碼升高的過程中應(yīng)向上拉動彈簧秤；不考慮繩子的伸長，S=(3)用式子Y=一Gh一計算機械效率的條件是,它比用刀=Gh計算(mgG)hFS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:圖14-42圖

24、14-4380%在4s內(nèi)，人用圖 14-458 .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F=40N的力拉繩端移動4ml(題型三)(1)計算出物體上升的高度是多少m?(2)在圖14-44中畫出這個滑輪組的繞線。(3)計算出有用功的功率是多少？9 .某人用如圖14-45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14-46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)習(xí)題解析與鏈接基礎(chǔ)知識訓(xùn)練1.500066.7%2.10080%變大3.丙0.5J4.A5.6.B7.0.0980.13672.1%增大8.900J1080J83.3%s6m9.(1)h=2m332m2s=1m/sW有(