八年级物理 9.5 提高机械效率同步练习 沪科版

用心 爱心 专心 1 8 8 5 5 提高机械的效率提高机械的效率 引引例 要把重100N 的沙子运上三楼 图 8 68 中画出了三种方法 请你思考 哪种办法最 好 哪种办法最不好 为什么 智智 能能 提提 要要 问 你知道产生额外功有哪些具体的原因吗 你知道产生额外功有哪些具体的原因吗 答 1 利用机械提升物体时 克服机械的自重 容器重等所做的功是额外功 2 克服机械的摩擦所做的功也是额外功 但要注意 克服摩擦所做的功不都是额外功 例如用动滑轮拉水平地面是的物体 如 图所示 克服物体受到的摩擦力 f 所做的功不是额外功而是有用功 问 关于机械效率 应注意哪些问题 关于机械效率 应注意哪些问题 答 应注意以下几点 1 机械效率总小于 1 因为W有总小于W总 2 机械效率的高低取决于有用功和总功两个因 素 不能理解成 有用功多 机械效率高 或 总功大 机械效率低 3 机械效率的高低与是否省力及大小无关 4 机械效率不是固定不变的 机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟 总功的比值 同一机械在不同次做功的过程中 提起物重不同 机械效率往往会不 机机 械械 效效 率率 总功 额外功和有用功总功 额外功和有用功 机械效率的定义及公式机械效率的定义及公式 探究滑轮组的机械效率探究滑轮组的机械效率 图 8 68 如果让你把重 100N 的沙子 运上三楼 图中的三种办法 你选哪种 用心 爱心 专心 2 同 智 能 拓 展 有关机械效率的计算 在近几年的中考中 主要考查滑轮组机械效率的计算 现将有关滑 轮组机械效率 的计算归纳分析 以帮助同学们掌握此类计算题的一般解题方法 关于滑轮 组机械效率 的计算 一般包括下列两种情形 即匀速竖直提升物体和匀速水平拉动物体 一 匀速竖直提升物体一 匀速竖直提升物体 1 忽略摩擦及绳重 只考虑滑轮重 设重物重G 动滑轮重G动 重物上升的高度为h W有 Gh 克服动滑轮重力做的功即为额 外功 即W额外 G动h 则W总 W有 W额外 G G动 h 100 100 hGG Gh W W 动总 有 2 同时考虑滑轮自重 绳重及摩擦 100 100 100 100 nF G nhF Gh Fs Gh W W 总 有 计算时 确定绳子股数 N 很关键 若已知 G n F四个量中的三个 可求得第四个 量 二 利用滑轮组匀速水平拉动物体二 利用滑轮组匀速水平拉动物体 使用滑轮组水平拉动物体 拉力 F 与物体重力没有直接的关系 有用功 W有 Gh 设物体 水平通过的距离 s 则W有 fs W总 F ns 则 100 100 100 nF f Fns fs W W 总 有 若已知 f n F四个量中的三个 可求得第四个量 智智 能能 归归 例例 题型一 考查对有用功 额外功 总功的认识 并能利用公式进行简 100 总 有 W W 单的计算 例例 1 1 一个工人用如图 8 69 所示的滑轮组提起 2000N 的货物 所用的拉力是 800N 绳子自由端被拉下 4m 下列说法中正确的是 A 总功是 3200J 机械效率是 40 B 有用功是 8000J 机械效率是 40 C 有用功是 3200J 机械效率是 62 5 D 总功是 3200J 机械效率是 62 5 闯关点拨闯关点拨 解本题的关键 一是确定承担物重的绳子股数 根据 截线法 知n 4 二是确定哪个是总功 哪个是有用功 分析和解分析和解 W总 Fs 800N 4m 3200J s 4h h 1m n s 特别注意 绳子自 由端移动的距离和 重物上升高度的关 系 s nh 再次提醒 注意 s 和 h 的关系 图 8 69 用心 爱心 专心 3 芳芳的实验记 录 较小提升速度 绳端拉 力 N 钩码重 N 机械 效率 较大提升速度 探究结 果 10 4 2 79 4 4 2 10 物理量 控制因素 79 4 探究结果 79 4 绳端拉 力 N 钩码重 N 机械 效率 大致相同的 提升速度 兰兰的实验记录 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 总 有 答答 选 D 例例 2 2 某人用如图 8 70 所示的滑轮组 不计摩擦力 提升某一重 物 所用拉力F为 200N 若滑轮组的机械效率为 80 求 1 被提升 的物重 2 动滑轮重 闯关点拨闯关点拨 可根据变形求得物重 因为不计摩擦 所以W额外 nF G G轮h 故只要先求出额外功就可求得动滑轮重G轮 解解 1 nF G nhF hG Fs hG W W 物物物 总 有 NNFnG8005200 80 物 2 有 WWW 总额外 hGsFhG 物轮 hGnhFhG 物轮 物轮 GnFG NN8005200 N200 答 1 被提升的物重 800N 2 动滑轮重 200N 题型二 会测定滑轮组的机械效率 通过探究认识不同情况下滑轮组的机械效率不同 并 能解释其中的原因 例例 1 1 芳芳和兰兰运用如图图 8 71 所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率 在全 班交流实验结果时 老师提出 如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变 改变其它因素 是否会影响它的机械效率呢 大家积极思考 提出了各种猜想 概括起来有如下几种 猜想 1 可能与匀速提升的速度大小有关 猜想 2 可能与被提升的钩码重有关 猜想 3 可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关 猜想 4 可能与钩码被提升的高度有关 芳芳和兰兰分别根据各自的猜想进行了探究 实验记录如下表 1 请帮助兰兰完成表中的一项计算 2 请根据她俩的实验记录 分别在表中写出探究结果 3 归纳她俩的实验探究 你所得的结论是 闯关点拨闯关点拨 这是一道探究实验题 通过思考对问题提出猜想 进行实验探究 给出了新课 请思考 你还有什么方 法求动滑轮重 图 8 71 G F 图 8 70 用心 爱心 专心 4 程标准下怎样学 怎样教 怎样考的导向模式 分析和解分析和解 兰兰的实验由记录可知机械效率 3 83 100 36 15 100 h h W W 总 有 由机械效率 而W总 W有 W额外 显然机械效率仅由W有占W总的比例所 100 总 有 W W 决定 而与匀速提升的速度大小无关 芳芳的实验记录表明在做相同的总功和相同的额 外功的前提下改变提升速度 机械效率不变 兰兰的实验记录表明使用相同的滑轮和绳 子的串绕方式 被吊重物越重 W有在W总中占的比例越大 机械效率就越高 答答 1 83 3 2 芳芳的探究结果 机械效率与匀速提升速度的大小无关 兰兰的 探究结果 机械效率与被提升的钩码重有关 物重增大 机械效率提高 3 实验 装置不变 机械效率与匀速提升物体的速度大小无关 与被提升的物重有关 物重增大 机械效率提高 例例 2 2 工人用如图 8 72 所示的滑轮组提升重物 不计绳重和摩擦 若 工人用 250N 的力恰好能将重 400N 的物体竖直向上匀速提升 求 1 该 滑轮组此时的机械效率 2 若用此滑轮组将重 900N 的物体竖直向上匀速 提升 2m 求拉力 F 在这一过程中所做的功 闯关点拨闯关点拨 本题第 1 问比较简单 解第 2 问时能否仍用 1 中的机 械效 率来求此时拉力 F 所做的功呢 解解 答答 1 该滑轮组此时的机械效率为 80 2 拉力 F 在这一过程中所做的功为 2000J 题型三 会综合运用功 功率和机械效率的公式进行有关计算 例例 1 1 某工地用图 8 73 所示的滑轮组匀速提升质量为 500kg 的物体 在重物上升 0 8m 的过程中 拉力F的功率为 2500W 此时滑轮组的机械效率 为 80 求 1 滑轮组做的有用功 g 取 10N kg 2 重物上升的速度 闯关点拨闯关点拨 有用功可以用公式W有 Gh求出 总功可用公式求得 有 总 W W 利用公式 图 8 72 图 8 73 用心 爱心 专心 5 求出时间 t 再利用求出重物上升的速度 P W t 总 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 总 s W J P W t2 2500 5000 总 总 sm s m t h 4 0 2 8 0 答答 略 例例 2 2 如图 8 74 所示 某矿产工人用 200N 的水平拉力 抓 紧绳子一端 沿水平地面匀速向右运动 在 10s 内将矿井里质量为 32kg 的物体提升 4m 根据题给条件 请你计算出与本题相关的 5 个物理量 要求写出简要说明和结果 g 取 10N kg 闯关点拨闯关点拨 这是一个一定一动的滑轮组问题 与其相关的问题一 般 有 W有 W总 W额外 s P总 等 可根据题意选 绳 择相关的物理量求解 解解 1 物体的重力G mg 32kg 10N kg 320N 2 人运动速度 sm s m t s 8 0 10 42 3 拉力F做功W总 FS 200N 2 4m 1600J 4 提升物体做功W有 Gh 320N 4m 1280J 5 机械效率 80 1600 1280 100 J J W W 总 有 6 人做功的功率P W s J t W 160 10 1600 总 7 人受地面摩擦力f F 200N 8 物体所受拉力F G 320N 例例 3 3 一辆汽车不小心开进了泥潭中 司机取来 一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出 如图 8 75 所示 若车重为 8 104N 汽车受到的阻力为车 重的 0 03 倍 滑轮组的机械效率为 80 问 图 8 74 图 8 75 此外还可以求出物体 上升速度 人 物体 所受的合力等等 用心 爱心 专心 6 1 该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出 2 若拉动汽车时 汽车前进的速度为 0 1m s 则司机做功的功率是多少 闯关点拨闯关点拨 1 用滑轮组将汽车匀速拉出泥潭的过程中 汽车对动滑轮的拉力等于汽车 受到的阻力 克服汽车阻力做的功是有用功 拉力 F 做的功是总功 根据滑轮组的机械 效率 可得 与 F F 阻的关系 从而求出 F 2 由于动滑轮是四股绳子承担拉汽车 所以当汽车速度为 0 1m s 时 拉绳子的速度 4 0 1m s 0 4m s 根据 可求拉力做功的功率 F t Fs t W P 解 1 汽车受到的阻力F阻 0 03G车 0 03 8 104N 2 4 103N 假设汽车移动 s 则对汽车做的有用功W有 F阻s 根据 得 F F sF sF W W 44 阻阻 总 有 N NF F750 8 04 104 2 4 3 阻 2 由于四股绳子绕过动滑轮 所以汽车以 0 1m s 的速度前进时 拉力 F 拉绳子的 速度是 4 0 1m s 0 4m s 在 1s 内 司机用力 F 拉绳子做的功是 W Fs 750N 0 4m s 1s 300J 所以W s J t W P300 1 300 也可以根据 司机拉力做功的功率 FPWsmNFP300 4 0750 智智 能能 训训 练练 基础知识训练 1 一台起重机将重 5000N 的货物提高 2m 如果额外功是 2500J 则起重机做的有用功 是 J 该起重机的机械效率是 题型一 2 如图 8 76 所示 在不计绳重和摩擦的情况下 用动滑轮把重 40N 的物体匀速提高 2m 所用的拉力为 25N 则拉力做功是 J 动滑轮的机械效率是 果把重 100N 的物体匀 速提升相同高度 则这个动滑轮的机械效率将 填 变大 变小 或 不变 题型二 3 各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同 要根据 具体情况具体分析 具体分析图 8 77 三种做功情况 没滑轮 规格相同 产生额外功最多的应是 图 若钩码 m 50g 在三种情况中均被提高 1 米 各种情况机械做的有用功均为 由此可判断出 图的机械效率最大 题型一 4 关于机器的功率 下列说法中正确的是 题型 一 A 机器的功率越小 做功越慢 B 机器的功率越大 做功越多 友情提示友情提示 用滑轮组提升重物时 有用功是 W 有 Gh 如果不是提升重物 则有用功 的表达 需要分析使用机械的目的是什么 为达到密度滴所做的功就是有用功 如何 准确理解有用功 正确求出有用功 本题给我们提供了例子 图 8 76 图 8 77 用心 爱心 专心 7 C 机器的功率越小 机械效率越低 D 机器的功率越大 做的有用功越多 5 如图 8 78 所示 用一动滑轮把 100N 的沙子匀速提到 3m 高处 作用在 绳末端的拉力为 60N 则滑轮组的机械效率为 题型一 A 30 B 60 C 83 3 D 120 6 下列机械效率的说法正确的是 题型一 A 机械效率可以提高到 100 B 机械效率总小于 1 C 功率大的机械机械效率高 D 机械效率越高 有用功就越多 7 在测定滑轮组的机械效率的实验中 朱钢同学手拉弹簧测力计使钩码向上缓缓做 运动 并将一组实验数据填入下表 请你完成实验表格 拉力 F N 钩码重 G N 测力计线端提升 的距离s m 钩码上升的 高度h m 有用功 W有 J 总功 W总 J 机械效 率 0 340 980 40 1 仍用同一滑轮组 增加悬挂的钩码数 则滑轮组的机械效率将 增大 不 变 减小 题型二 8 用一个动滑轮把重 100N 的物体提高了 9m 所用的拉力为 60N 求 有用功 W有 总功 W总 动滑轮的机械效率 题型一 9 如图 8 79 所示 某人用机械效率为 80 的滑轮组匀速提升重 120N 的 物体 在 2s 内 绳的自由端移动了 6m 求 1 物体上升的高度和速度 2 人的拉力为多大 3 人所做的额外功是多大 题型一 综合提高训练 1 如图 8 80 所示 某人在 lmin 内用 40N 的力 把重 100N 的物体匀速提高 9m 此人做功 的功率是 W 滑轮组的机械效率为 题型一 2 用一个动滑轮提起重 96N 的物体 绳重与摩擦不计 所用的拉力为 60N 则动滑轮的机 械效率为 若用此动滑轮提起重 200N 的物体 则拉绳子的速度为 时 拉力 的功率为 22 4W 这时的机械效率为 题型三 3 如图 8 81 所示 用滑轮组拉着一只木块 P 沿水平面以 0 5m s 的速度匀速向右运动 此时弹簧测力计的读数为 4N 若每只滑轮重 1N 绳与滑轮间的摩擦不计 则该滑轮组 的 机械效率为 在 2s 内拉力 F 做的功为 J 题型三 4 使用机械时 若额外功小于有用功 则该机械的机械效率 题型一 A 大于0 5B 小于0 5C 大于1D 等于0 5 图 8 78 图 8 79 图 8 80 图 8 81图 8 82 用心 爱心 专心 8 5 用如图 8 82 所示的滑轮组 将重为 10N 的物体匀速提升 0 1m 拉力 F 6N 在这一过 程中 下列说法正确的是 多选题 题型一 A 所做的有用功为 1JB 所做的额外功为 0 5J C 所做的总功为 1 2JD 此滑轮组的机械效率为 50 6 如图 8 83 所示 是工人师傅往高处运送货物的两种方法 物 重均为 500N 滑轮重均为 10N 不计摩擦和绳重 下列说法正确 的是 题型一 A 甲图中的拉力等于乙图中的拉力 B 甲图中的拉力小于乙图中的拉力 C 甲图中的机械效率小于乙图中的机械效率 D 甲图中的机械效率大于乙图中的机械效率 7 测滑轮组的机械效率 先用调节好的天平测动滑轮的质量 当右盘中砝码及游码位置如 图 8 84 所示时 天平重新平衡 然后照图 8 85 那样安装好滑轮组 记下钩码及弹簧秤 的位置 拉动弹簧秤使重为G的钩码升高 读出弹簧秤的示数F 用刻度尺分别测出钩 码提升的高度h和弹簧秤移动的距离s 记录数据 题型二 1 动滑轮的质量m g Fs表示 功 2 使钩码升高的过程中应向上 拉动弹簧秤 不考虑绳子的伸长 S h 3 用式子 计算机械效率的条件是 它比用 计 hGmg Gh FS Gh 算出的结果 填 偏大 相同 或 偏小 4 保持此装置不变 将提升的钩码增加为 2G 滑轮组的机械效率将 填 增大 不变 或 减小 8 一个人用滑轮组匀速提升重G 128N 的物体 滑轮组的机械效率为 80 在 4s 内 人 用F 40N 的力拉绳端移动 4m 题型三 1 计算出物体上升的高度是多少 m 2 在图 8 86 中画出这个滑轮组的绕线 F 图 8 83 图 8 84 图 8 85图 8 86 用心 爱心 专心 9 3 计算出有用功的功率是多少 9 某人用如图 8 87 所示的滑轮组匀速提升 500N 的重物 所用的拉力 F 为 300N 绳子自 由端被拉下 2m 在此过程中 求 拉力 F 所做的功 滑轮组的机械效率 滑轮组中动滑轮的重 不计摩擦和绳重 题型一 10 一个工人用图 8 88 所示的滑轮组提升 2000N 的货物 所用拉力 600N 绳子自由端 4s 内拉下 4m 不考虑绳重和摩擦 求 1 有用功和总功率 2 机械效率 3 若用此滑轮组提升 3200N 的货物 所需拉力为多少 题型三 图 8 87 用心 爱心 专心 10 参考答案参考答案 基础知识训练基础知识训练 1 1 5000 66 7 2 2 100 80 变大 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 总 有 N N n G F50 8 03 120 物 综合提高训练综合提高训练 1 1 18 83 3 2 2 80 0 2m s 89 3 析 80 602 96 22 N N F G h