2020-2021学年八年级物理下册 9.5 探究-使用机械是否省功讲义北师大版

1、2020-2021学年八年级物理下册 9.5 探究-使用机械是否省功讲义北师大版2020-2021学年八年级物理下册 9.5 探究-使用机械是否省功讲义北师大版年级：姓名：159.5 探究-使用机械是否省功一、目标要求目标要求重、难点会进行滑轮组的常规计算理解滑轮组的利用掌握有用功、总功和机械效率的计算重点、难点二、知识点解析.有用功：对机械、活动有用的功。公式：w有用gh（提升重物）=w总w额=w总；斜面：w有用= gh。2.额外功：并非需要但又不得不做的功。公式：w额= w总w有用=g动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）；斜面： w额=fl。3.总功：有用功加额外功或动力所做的功。公式：

2、w总=w有用w额=fs= w有用；斜面：w总= fl+gh=fl。4.机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：。5.滑轮组的机械效率（不计滑轮重以及摩擦时）（1）滑轮组（竖直方向提升物体）：（g为物重，h为物体提升高度，f为拉力，s为绳子自由端走的距离）。（2）滑轮组（水平方向拉动物体）：（f为摩擦力，l为物体移动距离，f为拉力，s为绳子自由端走的距离）。6.斜面的机械效率：(h为斜面高，s为斜面长，g为物重，f为沿斜面对物体的拉力)。三、重点、难点与易错点难点一：机械效率1.机械效率是学生学习的重点和难点，它把简单机械和功紧密地联系起来，综合性较强，学生较难理解。根据人们使用机械的不

3、同，有用功的计算也不尽相同。例如：若使用机械的目的是提升重物，那么克服物体的重力做的功就是有用功。如果使用机械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功就是有用功。2.如果有用功不变，我们可以通过减小额外功(减少机械自重、减少机械的摩擦)来增大机械效率；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。3.滑轮组机械效率影响因素：影响滑轮组机械效率的因素是物重，其次才是滑轮重、绳重和摩擦。无论你用同一滑轮组吊起一根绣

4、花针或一个重量远远大于动滑轮的重物，你都需要把动滑轮举上去，还要克服绳重与摩擦，前者额外功远远大于有用功，其机械效率几乎为零，后者额外功在总功中占的比值就小得多，所以物重越大，机械效率就越高。主要因素：物体重力一定时，动滑轮越重，机械效率越低，动滑轮重一定时，物体重力越大，机械效率越高。机械效率是反映机械性能的优劣的重要标志之一。总功等于有用功与额外功之和，因而有用功只占总功的一部分。显然，有用功所占比例越大，机械对总功的利用率就越高，机械的性能就越好。四、考查方向1.机械效率及其计算典例一：（2020潍坊）如图所示，小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石，矿石以lm/s的速度匀速上升8m，已知

5、矿石重2700n，动滑轮重300n，不计绳的重力及滑轮摩擦，求该过程中：(1)汽车拉力的大小；(2)汽车拉力的功率；(3)滑轮组的机械效率。【解析】(1)由图可知，n=3，则汽车拉力的大小为(2)汽车运动的速度为汽车拉力的功率为(3)滑轮组的机械效率为答：(1)汽车拉力的大小为1000n；(2)汽车拉力的功率为3000w；(3)滑轮组的机械效率为90%。五、模拟训练一、基础练习1如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，绳和轮之间的摩擦均不计，下列说法正确的是（）。a甲滑轮组比乙滑轮组更省力；b甲滑轮组绳子移动的速度比乙的大；c甲、乙两个滑轮组对重物所做的

6、功相等；d甲滑轮组的机械效率比乙的低【答案】c。【解析】a、不计绳重及摩擦，因为拉力f=（g物+g轮），n1=2，n2=3，所以绳子受的拉力：f1=（g物+g轮），f2=（g物+g轮），所以f1f2；故a错误；b、因为绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提升物体的高度h相同，所以s1=2h，s2=3h，所以s1s2，在时间相同时，根据v=可知，v1v2；故b错误；c、提升的物体重和高度相同，根据w有=g物h可知，利用滑轮组做的有用功相同；故c正确；d、因为动滑轮重相同，w额=g轮h，所以额外功相同，总功相同，根据=可知，滑轮组的机械效率相同，故d错误。2.如图所示，用相同的轮滑不

7、同的绕法提起相同的重物，绳重、摩擦忽略不计，在物体匀速上升的过程中（）。a甲图省力，机械效率甲图大b甲图省力，机械效率一样大c乙图省力，机械效率乙图大d乙图省力，机械效率一样大【答案】d。【解析】不计绳重及摩擦，绳子自由端拉力f=（g物+g轮），由图可知：n甲=2，n乙=3，所以绳子自由端拉力：f甲=（g物+g轮），f乙=（g物+g轮），所以f甲f乙，乙图省力；动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，w额=g轮h，w有用=g物h，由此可知：利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为=100%，所以滑轮组的机械效率相同。3.小明用两个相同的滑轮，组成不同的滑轮组如图所示，分别将同一物体匀

8、速提高到相同高度，绳子的自由端移动的距离为s1、s2，图中左、右滑轮组的机械效率分别为1、2，下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（）。as1s2，1=2 bs1s2，12cs1s2，1=2 ds1s2，12【答案】c。【解析】由于忽略绳重及摩擦，承担物重的绳子股数n1=2，n2=3，则两图所用拉力：f1=（g物+g轮），f2=（g物+g轮），又由于滑轮相同，提升的物体重相同，所以f1f2；在两图将同一物体匀速提高相同的高度，则做的有用功w有相同，f1移动的距离s1=2h，f2移动的距离s2=3h，故s1s2。在忽略绳重及摩擦，所做的额外功w额=g轮h，可得额外功w额相同，又w总=w有+w额，所

9、以总功相同，=，故两图的机械效率相同，即1=2。4.山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路，这样车辆向上行驶时可以（）。a提高功率；b提高机械效率；c减小所必需的牵引力；d减小所做的功【答案】c。【解析】a、从功率的计算公式可知，要想判断功率的大小，应该同时考虑做功的多少和做功的时间，说法错误，不符合题意。b、从机械效率的公式可知，要想判断机械效率的大小，应该同时考虑有用功和总功，说法错误，不符合题意。c、斜面模型加长了运动距离，但可以省力，减小了车辆上山时所需要的牵引力，说法正确，符合题意。d、从功的原理可知，使用任何机械都不省功，说法错误，不符合题意。5.用下列简单机械提升重力相等的物体时，不

10、计摩擦和绳重，则机械效率最高的是（）。a杠杆b定滑轮c动滑轮d滑轮组【答案】b。【解析】由于不计摩擦和绳重，则影响机械效率的因素主要是需克服机械自重所做额外功。而定滑轮是固定不动的，与其他三种需同货物一起被提升的机械来说，机械效率最高，所以选b。6.如图所示，在某工地上，工人师傅用滑轮组起吊重为600n的物体，他站在地面上用200n的力往下拉绳，使物体匀速上升3m。（1）求滑轮组提升重物所做的有用功和该工人的拉力所做的总功；（2）求该滑轮组的机械效率。【解析】（1）图中滑轮组的动滑轮由4段绳子承担，物体上升3m。自由端下降；有用功；总功；（2）机械效率。二、提升练习1.（2020赤峰）用如图所

11、示的滑轮组将货物匀速向上提升3m，人的拉力f为200n ，这个过程中滑轮组提升货物的机械效率为80% ，求：(1)绳子自由端移动的距离s；(2)人的拉力f做的功；(3)货物的重力。【解析】(1)由图可知有3股绳，绳子自由端移动的距离为s=nh=33m=9m(2)人的拉力做的功为w=fs=200n9m=1800j(3)由滑轮组提升货物的机械效率为80%，可得推导出货物的重力为答：(1)绳子自由端移动的距离为9m；(2)人的拉力做的功为1800j；(3)货物的重力为480n。2.（2020眉山）如图甲所示，某人用200n的力f使物体a沿水平方向匀速直线运动了2m，这个人克服物体a的重力做功j。若将

12、此滑轮组用来提升物体a，如图乙所示（不计绳的重力和滑轮各处的摩擦），这时滑轮组的机械效率为75%，为了提高机械效率，改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体a，此时滑轮组的机械效率提高到80%，那么新的动滑轮是原动滑轮重的倍。【解析】（1）物体a沿水平方向匀速直线运动，在重力的方向上没有移动距离，则这个人克服物体a的重力做功为0j；（2）用如图乙的滑轮组提升物体a时，不计绳的重力和滑轮各处的摩擦，则滑轮组的机械效率：75%，则g+g动，解得物体a的重力：g3g动，改用轻质材料的新动滑轮后，再提升同一物体a，此时滑轮组的机械效率：80%，将代入可得：80%，化简解得：g动g动0.75g动。故答案

13、为：0；0.75。3.（2020广安）如图所示，水平地面上建筑人利用滑轮组，将重为900n的物体在10s内匀速提升2m工人对绳子直向下的拉力为500n，自身重力为700n，不计绳重和摩擦阻力以下说法正确的是（）。a. 工人对地面的压力为700nb. 拉力的功率为150wc. 滑轮组的机械效率为60%d. 动滑轮的自重为100n【答案】d。【解析】a工人对地面的压力等于重力减去人受到绳子的拉力，所以是200n,故a错误；b绳子自由端移动的距离拉力的功率；故b错误；c滑轮组的机械效率；故c错误；d动滑轮的重力；故d正确。故选d。4（2020山西）如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样

14、的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（）。a甲方式可以省力；b乙方式不能改变力的方向；c甲、乙两种方式做的有用功相等；d甲、乙两种方式的机械效率相等【答案】c。【解析】a、由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故a错误；b、乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故b错误；c、由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由w有gh可知w甲有w乙有；故c正确；d、由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式，有用功相同

15、、总功不相同，根据100%可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故d错误。故选：c。5（2020咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（）。a动滑轮的重力为5n；b该滑轮组的机械效率可以达到100%；c滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少；d每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5j【答案】d。【解析】a、由图乙可知，提升物重g10n时，滑轮组的机械效率50%，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率50%，解得动滑轮重力：g动10n，故a错误；b、使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有

16、用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故b错误；c、滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故c错误；d、由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为：w额g动h10n0.5m5j，故d正确。故选：d。6（2020随州）体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物a匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10n/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：动滑轮重为200n此过程中，工人对绳的拉力做功1000j重物匀速上升过程中，它的机械能增大若增大重物a的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%关于小明的以上论断（）。a只有正确b只有正确c只有正确d都正确【答案】d。【解析】（1）重物a的重力：gamag80kg10n/kg800n不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率80%，解得动滑轮重力：g动200n，故正确；（2）工人对重物a做的有用功：w有用gh800n1m800j，由80%可得工人对绳的拉力做功（总功）：w总1000j，故正确；（3）重物匀速上升过程中