九年級(jí)物理15.4機(jī)械效率同步輔導(dǎo)與點(diǎn)撥人教新課標(biāo)版

1、15.4機(jī)械效率使用機(jī)械工作時(shí)，越省力的機(jī)械，它的機(jī)械效率一定越高嗎？功率越大，機(jī)械效率越高嗎?機(jī)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(rèn)識(shí)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(shí)，使用機(jī)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(dòng)重物在水平面上與速移動(dòng)時(shí)，使用機(jī)械的目的是水平移動(dòng)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(duì)人們無用但又不得不額外做的功，即克服機(jī)械自重和自身部件的摩擦而做的功，由于機(jī)械自重

2、和摩擦總是存在的，因而額外功是不可避免的，對(duì)任何實(shí)際的機(jī)械總有W額外>0.總功是人們使用機(jī)械時(shí)動(dòng)力總共做的功W總,=Fs,這其中既有通過機(jī)械克服物體阻力做的有用功，又有克服機(jī)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(jī)械效率總小于1嗎？答：使用不同的機(jī)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(jī)械效率乂100%<1.W問：如何比較機(jī)械效率的高低？答：機(jī)械效率由有用功和總功兩個(gè)因素共同決定，比較機(jī)械效率高低時(shí)不能只考慮其中

3、一個(gè)因素.當(dāng)總功一定時(shí)，機(jī)械做的有用功越多或額外功越少，機(jī)械效率就越高；當(dāng)有用功一定時(shí)，機(jī)械所做的總功越少或額外功越少，機(jī)械效率就越高；當(dāng)額外功一定時(shí)，機(jī)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(jī)械效率就越高.問：關(guān)于機(jī)械效率，應(yīng)注意哪些問題？答：應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)機(jī)械效率州總小于1,因?yàn)閃i總小于W總.(2)機(jī)械效率的高低取決于有用功和總功兩個(gè)因素，不能理解成：“有用功多，機(jī)械效率高”；或“總功大，機(jī)械效率低”.(3)機(jī)械效率的高低與是否省力及大小無關(guān).(4)機(jī)械效率不是固定不變的.機(jī)械效率反映的是機(jī)械在一次做功的過程中有用功跟總功的比值，同一機(jī)械在不同次做功的過程

4、中，提起物重不同，機(jī)械效率往往會(huì)不同.中考擷要中考巾對(duì)機(jī)械效率的考查往往結(jié)合功和功率、簡(jiǎn)單機(jī)械等知識(shí)，考查題型主要有選擇題、填空題、計(jì)算題、實(shí)驗(yàn)題等.測(cè)量滑輪組的機(jī)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(jī)械的效率在實(shí)際生產(chǎn)中，人們?yōu)榱藘?yōu)化簡(jiǎn)單機(jī)械的功能，往往將兩個(gè)或更多簡(jiǎn)單機(jī)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(jī)上有杠桿跟滑輪組的組合;卷揚(yáng)機(jī)上有輪軸跟滑輪的組合.利用組合機(jī)械做功說，組合機(jī)械的效率與其中每一個(gè)卜簡(jiǎn)單機(jī)械的效率之間有怎樣的關(guān)系呢？下面通過一個(gè)具,體實(shí)例來研究.如圖14-26所示是由斜面和滑輪組組成的組合機(jī)鄉(xiāng)匕1械.設(shè)物體重為G斜面的機(jī)械效

5、率為ri1,滑輪組的機(jī)械效率為Y2.那么用力拉物體時(shí)，整個(gè)組合機(jī)械的效率圖 14-26會(huì)不會(huì)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(dòng)了一段距離1,升高的高度為h,繩子自由端移動(dòng)的距離為s,則游斜面的機(jī)械效率，=W1=型得W總.1F,W有2F1F1Gh=7F1,由滑輪組的機(jī)械效率“2=得Fs=.利用斜面做功的有用WFsc功就是組合機(jī)械做的有用功，利用滑輪組做的總功就是組合機(jī)械做的總功，所以整個(gè)機(jī)械的W有效率=-We心、可見，組合機(jī)械的總機(jī)械效率為各簡(jiǎn)單機(jī)械效率的乘積.這個(gè)結(jié)論雖然是通過具體實(shí)例得出的，但對(duì)于其他組合機(jī)械也是適用的.不難看出機(jī)械組合在一起并不能提高機(jī)械效率，

6、相反，組合的機(jī)械越多，總機(jī)械效率越低.能歸例W有題型一考查對(duì)有用功、額外功、總功的認(rèn)識(shí)，并能利用公式9=*100%進(jìn)行簡(jiǎn)單用心 愛心 專心3的計(jì)算例1一個(gè)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(jī)械效率是40%B.有用功是8000J,機(jī)械效率是40%C.有用功是3200J,機(jī)械效率是62.5%D.總功是3200J,機(jī)械效率是62.5%知識(shí)點(diǎn)考查關(guān)于滑輪組的使用中總功、有用功=機(jī)械效率的計(jì)算闖關(guān)點(diǎn)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(gè)是總功，

7、哪個(gè)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(jì)摩擦力）提升某一重物，所用拉力F為200N,若滑輪組的機(jī)械效率為80%求（1）被提升的物重？（2）動(dòng)滑輪重？知識(shí)點(diǎn)考查滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算闖關(guān)點(diǎn)撥可根據(jù)刈=且變形求得物重，因?yàn)椴挥?jì)摩擦，所以WW#=GnF輪h,故只要先求出額外功就可求得動(dòng)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(dòng)滑輪重200N請(qǐng)思考：你還有什么方法求動(dòng)滑輪重.一題型二會(huì)測(cè)定滑輪組的機(jī)械效率，通過探究認(rèn)識(shí)不同情況下滑輪組的機(jī)械效率不同，并能解釋其中的原因例芳芳和蘭蘭運(yùn)用如圖圖14-29所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定了滑輪組的機(jī)械口%效率，在全班交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，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(huì)影響它的機(jī)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(jìn)行了探究，實(shí)驗(yàn)記錄如下表。(1)請(qǐng)幫助蘭蘭完成表中的一項(xiàng)計(jì)算；(2)請(qǐng)根據(jù)她倆的實(shí)驗(yàn)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(jī)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(shí)驗(yàn)記理量 控制曲畀、鉤碼重 (N)繩端拉力(N)機(jī)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(shí)驗(yàn)記錄用心 愛心 專心9(3)歸納她倆的實(shí)驗(yàn)探究

10、，你所得的結(jié)論是：知識(shí)點(diǎn)測(cè)定滑輪組的機(jī)械效率，并知道影響滑輪組機(jī)械效率的因素闖關(guān)點(diǎn)撥這是一道探究實(shí)驗(yàn)題，通過思考對(duì)問題提出猜想，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)由記錄可知機(jī)械效率刈=x100%=5h_M100%=83.3%.W63hW由機(jī)械效率n=<100%,而W總=W<+WO卜.顯然機(jī)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(shí)驗(yàn)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(jī)械效率不變；蘭蘭的實(shí)驗(yàn)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(jī)械

11、效率就越高.答(1)83.3%(2)芳芳的探究結(jié)果：機(jī)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(jī)械效率與被提升的鉤碼重有關(guān)(物重增大，機(jī)械效率提高).(3)實(shí)驗(yàn)裝置不變，機(jī)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(jī)械效率提高).題型三會(huì)綜合運(yùn)用功、功率和機(jī)械效率的公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)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(shí)滑輪組的機(jī)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(shí)點(diǎn)功、功率、機(jī)械效率的綜合計(jì)算一一，一，.W右闖關(guān)點(diǎn)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(shí)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(yùn)動(dòng)，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(qǐng)你計(jì)算出與本題相關(guān)的5個(gè)物理量，要求寫出

13、簡(jiǎn)要說明和結(jié)果.3=取10N/kg)知識(shí)點(diǎn)功、功率、機(jī)械效率與其他力學(xué)知識(shí)的綜合計(jì)算闖關(guān)點(diǎn)撥這是一個(gè)一定一動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(jī)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(jì)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(shí)的機(jī)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(diǎn)撥本題第（1）問比較簡(jiǎn)單，解第（2）問時(shí)能否仍用（1）中的機(jī)械效率來求此時(shí)拉力F所做的功呢?拜7"幫多)100%./x100%.RO%(打設(shè)動(dòng)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(shí)的機(jī)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(jìn)了泥潭中，司機(jī)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(jī)械效率為80%,問：（1）該司機(jī)至少需用多大的力才能將汽車從泥潭中拉出？（2）若拉動(dòng)汽車時(shí)，汽車前進(jìn)的速度為0.1m/s,則司機(jī)做功的功率是多少？（山東省淄博市2003年中考題）闖關(guān)點(diǎn)撥（1）用滑輪組將汽車勻速拉出泥潭的過程中，汽車對(duì)動(dòng)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(jī)械效率,可得Y與F、F阻的關(guān)系，從而求出F.（2）由于動(dòng)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(shí)，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(dòng)s,則對(duì)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(dòng)滑輪，所以汽車以0.1m/s的速度前進(jìn)時(shí)，拉力F拉繩子的速度是4X0.1m/s=0.4m/s.在1s內(nèi)，司機(jī)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(jī)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(shí)，有用功是W有=Gh.如果不是提升重物，則有用功的表達(dá)，需要分析使用機(jī)械的目的是什么，為達(dá)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(shí)訓(xùn)練圖 14-341 .一臺(tái)起重機(jī)將重5000N的貨物提高2m,如果額外功是2500J,則起重機(jī)做的有用功是J,該起重機(jī)的機(jī)械效率是。（題型一）2 .如圖14-34所示，在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，用動(dòng)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(dòng)滑輪的機(jī)械效率是;果把重100N的物體勻速提升相同高度，則這個(gè)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率將。（填“變大”、“變小”或“不變”）（題型二）3 .各種機(jī)械在使用時(shí)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(jī)械做的有用功均為，由此可判斷出圖的機(jī)械效率最大。（題型一）4 .關(guān)于機(jī)器的功率，下列說法中正確的是（）（題型一）A.機(jī)器的功率越小，做功越慢B.機(jī)器的功率越大，做功越多圖 14-36C

19、.機(jī)器的功率越小，機(jī)械效率越低D.機(jī)器的功率越大，做的有用功越多5 .如圖14-36所示，用一動(dòng)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(jī)械效率為（）（題型一）A.30%B.60%C.83.3%D.120%6 .下列機(jī)械效率的說法正確的是（）（題型一）A.機(jī)械效率可以提高到100%B.機(jī)械效率總小于1C.功率大的機(jī)械機(jī)械效率高D.機(jī)械效率越高，有用功就越多7 .在測(cè)定滑輪組的機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，朱鋼同學(xué)手拉彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼向上緩緩做運(yùn)動(dòng)，并將一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表，請(qǐng)你完成實(shí)驗(yàn)表格。拉力F(N)鉤碼重G（N）測(cè)力計(jì)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(jī)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(jī)械效率將（“增大”、“不變”、“減小”）。（題型二）8 .用一個(gè)動(dòng)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(dòng)滑輪的機(jī)械效率Y=?（題型一）9.如圖14-37所示，某人用機(jī)械效率為物體，在2s內(nèi)，繩的自由端移動(dòng)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(jī)械效率為。（題型一）2 .用一個(gè)動(dòng)滑輪提起重96N的物體（繩重與摩擦不計(jì)）,所用的拉力為60N,則動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為.若用此動(dòng)滑輪提起重200N的物體，則拉繩子的速度為時(shí)，拉力的功率為22.4W/這時(shí)的機(jī)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(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為4N。若每只Vt輪重1N,繩與滑輪間的摩擦不計(jì)，則該滑輪組的機(jī)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(jī)械時(shí)，若額外功小于有用功，則該機(jī)械的機(jī)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(jī)械效率為50%6 .如圖14-41所示，是工人師傅往高處運(yùn)送貨物的兩種方法。物重均為500N,滑輪重均為10N,不計(jì)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(jī)械效率小于乙圖中的機(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7 .測(cè)滑輪組的

23、機(jī)械效率，先用調(diào)節(jié)好的天平測(cè)動(dòng)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(shí)，天平重新平衡。然后照?qǐng)D14-43那樣安裝好滑輪組，記下鉤碼及彈簧秤的位置。拉動(dòng)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(cè)出鉤碼提升的高度h和彈簧秤移動(dòng)的距離s,記錄數(shù)據(jù)。(題型二)(1)動(dòng)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(dòng)彈簧秤；不考慮繩子的伸長(zhǎng)，S=(3)用式子Y=一Gh一計(jì)算機(jī)械效率的條件是,它比用刀=Gh計(jì)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(jī)械效率將。(填:圖14-42圖

24、14-4380%在4s內(nèi)，人用圖 14-458 .一個(gè)人用滑輪組勻速提升重G=128N的物體，滑輪組的機(jī)械效率為F=40N的力拉繩端移動(dòng)4ml(題型三)(1)計(jì)算出物體上升的高度是多少m?(2)在圖14-44中畫出這個(gè)滑輪組的繞線。(3)計(jì)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(jī)械效率；滑輪組中動(dòng)滑輪的重(不計(jì)摩擦和繩重)。(題型一)10 .一個(gè)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(jī)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(shí)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(