机械效率和能

1、1.功的原理 使用任何机械都不省功.A.对于理想机械(指不计摩擦、机械的重、绳重): W人对机械W机械对物体W手或 W总W有.B.对于实际机械:W人对机械(W总)>W机械对物体(W有)或W总W有W额.2.有用功、总功、额外功的含义及各自的计算式.A.有用功(W有) 指机械克服有用阻力所做的功(对我们有用的功).求有用功W有,要看使用机械的目的. 对于竖直方向上提升重物,目的是克服重力做功,故 W有Gh； 对于水平方向匀速拉(推)物体,目的是克服摩擦阻力做功,故 W有f阻s物.B.总功 (W总) 指动力对机械所做的功.其表达式为:W总Fs.(F为直接作用在机械上的力)C.额外功(W额) 指

2、机械克服额外阻力(对我们无用但不得不做的)所做的功.对于只计滑轮的重而言,W额G轮h.例题1.用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米，拉力做功200焦不考虑绳重和一切摩擦 有用功： 总功： 机械效率：例题2. 利用一个动滑轮将重70N的物体匀速提高6m，设动滑轮重10N，绳重和摩擦不计，则利用动滑轮所做的有用功： 总功：例题3. 某建筑工地的工人利用一定一动滑轮组把一些重500N砖匀速拉到5m高的楼上。 有用功最小为： 总功最小为：例题4. 一个动滑轮重10N，用它把重200N的物体匀速提高2m 有用功： 总功：例题5 板车上装有货物，一人拉着该板车将货物送到目的地，对货物所做的功叫_功，对板

3、车所做的功叫_功，如果目的是送板车，则对板车所做的功叫_功，对货物所做的功叫_功。知识点二：机械效率1.定义 有用功占总功的比值,即.2.物理意义 机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量.若机械效率越大,表示该机械对总功的利用率越高,即机械做的有用功占它所做的总功的比例越大,或者说额外功占总功的比例越小,也说明该机械的性能越好.3.机械效率为何总小于1?因在使用机械时,不可避免W额>0.所以由W总W有W额可知:W有<W总,即<1.4.计算机械效率的各种变形式:1、标准滑轮组的机械效率（前提：不计绳重及滑轮与轴的摩擦）1、绳子段数：受物重的绳子段数n力：重物重力G物，拉力F

4、，动滑轮总重G动，G物+G动）=nF距离：重物上升高度h，拉力移动距离s，s=nh功：W有=G物h，W额外=G动h，W总=Fs=（G物+G动）h总结：G物、F、G动三者相互联系，知二得三。（类比电学U I R）2、机械效率前提条件：不计绳重、滑轮与轴的摩擦、（绳与滑轮的静摩擦力有的）定义式： （适用于一切情况的计算）推导式：由物重G物、动滑轮总重G动和总拉力nF三者求机械效率，只需其中两个即可。从功的角度分析： 从力的角度分析： 小技巧：例如：=80%， 即G动与G物之比为1:4，G动与nF之比为：1:5（说明1.公式中G物本质为拉动物体所需拉力，若物体在液体中受到浮力，则注意物重应为G物-F

5、浮，即提升物体所需拉力；若不在液体中且竖直拉动物体，则所需拉力为G物，若为水平拉动接触面上的物体，则所需拉力为克服摩擦力f）3、 机械效率大小比较本质：物重（拉动物体所需拉力）与动滑轮重之比。比值越大，机械效率越高用同一个滑轮组提升不同重物，重物越重，越高。（动滑轮不变）提升相同重物时，动滑轮越重，越低。（重物不变）4、决定的因素：G物、G动、绳重及有无其他摩擦力等不影响的因素：提升物体的速度；绳子的绕法（滑轮不变，做的有用功相同，做的额外功也相同 ）、提升物体的高度注：在探究实验中，用同一个滑轮组探究机械效率时，由于n不变，所以物体上升高度h与弹簧测力计拉动的距离h比值不变。图2-4甲GG乙

6、例1：如图所示，小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B。当提升物体A时，滑轮组的机械效率为75%，小民对地面的压力为F1；当提升物体B时，小民对地面的压力为F2。已知小民的质量为65kg，物体A的质量为90kg，物体B的质量为50kg。假设在拉绳子的过程中，小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，不计绳重和摩擦。则F2:F1=_。例2、两个滑轮组如图2-4甲、乙所示，若每个动滑轮的重，摩擦阻力和绳子重力不计，用它们匀速提起重力为的物体时，甲乙两滑轮组的机械效率之比为（ ） A、67 B、76 C、56 D、57例3、如图所示，小明用两个滑轮组成甲、乙两种不同的省力滑

7、轮组他分别用这两种滑轮组把质量相同的重物吊到等高的平台上，两次吊重物时他拉绳的速度相同不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（）A、两次吊物，小明所做的功和功率的多少相同，甲装置的效率高B、两次吊物，小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同C、两次吊物，小明所做的功率的大小和效率的高低相同，用甲装置做的功多D、两次吊物，小明所做的功的多少和效率的高低相同，用乙装置时功率大例4、建筑工人用如图所示的滑轮组，将重800N的重物匀速提高5m，拉力所做的功为4800J，则该滑轮组的机械效率是（）A、67%B、73% C、83%D、100%例5、利用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F

8、1和F2分别把质量相等的重物G1和G2提升到相同的高度，则（）A、甲滑轮组的机械效率高B、乙滑轮组的机械效率高C、F2做功的功率大D、F1、F2做功的功率一样大例6、用完全相同的A、B两个滑轮组（绳重及摩擦忽略不计），分别提升重为G1和G2的两物体，若G1G2，它们的机械效率分别为A和B，则（）A、ABB、AB C、A=BD、无法判断例7、两滑轮组装置如图所示，已知每个滑轮重力都为G0，摩擦和绳重均不计，用它们分别匀速提起重为G=5G0的物体时，甲、乙两滑轮组的拉力之比是（）A、6：7B、7：6C、5：2D、15：7例8、用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力为625N，

9、拉力所做的功为12500J，滑轮组的机械效率为80，若不计绳重和摩擦，提升重物改为重为3000N的物体，那么作用在绳子自由端的拉力是多大？ 2、计绳重及滑轮与轴的摩擦对于单独的动滑轮、定滑轮以及滑轮组，如果考虑摩擦和绳重（只要未说明不计绳重和摩擦的都要考虑），则计算需要用定义式，从做功的角度求解。5、机械效率的最大值问题机械效率不能无限大，受制因素有：1、绳子拉力的限制。考察：组装、段数n等2、装置拉力来源，及能提供的最大拉力。特别，当拉力来源为重力时，最大拉力即为装置所受重力。（提升力来自船的浮力，不能翻船）6、特殊滑轮组的力、机械效率计算1、滑轮组形式：级联滑轮、并立滑轮、2、前提条件：是

10、否考虑摩擦等。3、技巧：同一根绳上的拉力相等（所有种类滑轮中都成立）。拉动同一个物体的不同根绳子上的力不一定相等；确定升上拉力可以通过其拉力之和等于物重求得；拉动物体需要考虑重心位置时，参考杠杆原理；利用定义式：求解。7、如何提高机械效率?由可知:A.当W有一定时,减少W额,可提高效率.比如影响滑轮组效率的因素有:动滑轮和绳重；绳与轮之间的摩擦.所以,我们可以使用轻质材料做动滑轮或尽量减少动滑轮的个数；还可通过加润滑油来减少轴处的摩擦及使用较细的绳子等措施,以此来提高它的效率.B.当W额一定时,增加W有,可适当提高机械效率.比如,对于同一滑轮组(额外功不变),增加所提物体的重, 就会越大,机械

11、效率就会越高.总之,对于滑轮组而言,要提高效率,可增加有用功的同时尽量减小额外功.例1、工人用类似图3-2-1所示的滑轮组提起重为2000 N的物体.(1)若不计摩擦和动滑轮重，工人提起这个重物至少需用多大的力?(2)若工人匀速提起这个物体时所用的拉力是800 N，滑轮组的机械效率是多大?图12例2、如图12所示，滑轮组在拉力F1=45N的作用下，拉着物体A以3m/s的速度做匀速直线运动，绳子的伸长及滑轮的摩擦不计，拉力F1的功率为P1 ；用该滑轮组拉着物体B以1.5m/s的速度做匀速直线运动，所用拉力F2的功率为P2 ，滑轮组的机械效率为75%；已知P1 ：P2 =3：2，则物体B做匀速直线

12、运动时受到的阻力为 N。AF图1-7例3、在图1-7所示，重为500N的物体与地面间的摩擦力为150N，为使物体匀速移动，必须在绳端加以60N水平拉力，则滑轮组的机械效率约为_；若物体移动速度为0.2米/秒,则1分钟内拉力做的功是_焦。例4、如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75。若人以0.5m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库，g取10N/kg,。求在此过程中： （1）人做的有用功为多大？ （2）人的拉力为多大？ （3）人拉力的功率为多大？例5、一个质量为70kg的工人，用如

13、图所示的装置（包括滑轮组及装砖的托板）提升一堆砖已知装砖的托板重200N，每块砖重100N滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人匀速提升10块砖时，此装置的机械效率为80%那么，该人站在地面上用此装置提升这些砖的过程中，此装置的机械效率最高可达到_（取g=10N/kg，结果保留1位小数）例6、用如图7的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计求：（1）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提升？（2）用此滑轮组提起重240N的物体，使它匀速上升，问人加在绳子自由端的拉力是多大？此时滑轮组的机械效率是多大？ 当物体以0.5m/s的速度上升时，拉力的功率是多大？（3）该

14、滑轮组的机械效率最高可达到多少？例7、小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，数据如下表： 表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是_ 3次实验中滑轮组的机械效率是_ 本次实验得到的结论是：_实验次数 物重G/N 物体上升的高度h/cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/cm 1 6 3 2.5 9 2 6 5 2.5 18 3 6 8 2.5 24（2）小红在小明实验的基础上利用图乙也做了实验，小红的做法是为了探究 _当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率 _（选填“相同”或“不相同”），理由是：_.得到的结论是

15、：_ _.课堂作业1如图所示，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为0.02m2、高为2m的实心圆柱体从水下提起，已知圆柱体的密度为2.0×103kg/m3，水的密度为1.O×103kg/m3，滑轮组的机械效率是70%(g取10N/kg，滑轮和绳子的重力忽略不计)求：(1)圆柱体在水中所受的浮力(2)若圆柱体从H=16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力F所做的功(3)如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，则物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断? 2图8是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图。当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中，物体A所受浮力为

16、80N，小明对绳子竖直向下的拉力为F1，水平地面对小明的支持力为N1。当物体A有1/2的体积露出水面且静止时，小明对绳子竖直向下的拉力为F2，水平地面对小明的支持力为N2。已知动滑轮所受重力为120N，小明所受重力为600N，N1:N2=13:12。不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力，则物体A所受重力为 N。3如图24所示小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N，密度为1.6×103kg/m3。测得物体在出水前、后牵引车作用在绳子上拉力之比为1：2。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg,问（1）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？（2）物体出水面后上升的速度是1m/s,牵引车拉力的功率多大？4如图