苏科版初中九年级物理第十一章简单机械和功五机械效率第二课时机械效率课件

第十一章简单机械和功五、机械效率第二课时机械效率知识点2机械效率1.关于功、功率、机械效率,下列说法中正确的是

(

)A.有用功越多,机械效率越高B.机械效率越高,做功越快C.做功时间越长,机械的功率越大D.通过减轻机械自重、减小摩擦可以提高机械效率D解析机械效率是有用功占总功的比值,因为不知道总功,有

用功多,机械效率不一定高,故A错误;做功快慢指功率,机械

效率是有用功占总功的比值,二者没有因果联系,故B错误;功

率是做功与所用时间的比,表示做功的快慢,不知道总功,无

法根据做功时间判断机械的功率,故C错误;通过减轻机械自

重、减小摩擦可以减小机械的额外功,从而提高机械效率,故

D正确。2.(新课标·科学推理)(2024江苏常州钟楼期中)利用动滑轮在4s内将重为8N的物体匀速提升1m,拉力大小如图所示,不计绳重和摩擦,下列说法中正确的是(

)A.拉力的大小是4.2NB.拉力做功的功率是1.1WC.动滑轮的重力是3.6ND.动滑轮的机械效率是90.91%D解析由图知,弹簧测力计的分度值为0.2N,其示数为F=4.4N,故A错误;动滑轮绳子的有效股数为2,则绳端移动的距离s=2h=2×1m=2m,拉力做的总功W总=Fs=4.4N×2m=8.8J,拉力

做功的功率P=

=

=2.2W,故B错误;不计绳重和摩擦,动滑轮的重力G动=2F-G=2×4.4N-8N=0.8N,故C错误;有用功W有=Gh=8N×1m=8J,动滑轮的机械效率η=

×100%=

×100%≈90.91%,故D正确。3.(新课标·科学推理)(2024江苏南京外国语学校期中)如图所示,甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等,用它们分别将相同质量的物块匀速竖直提升,相同时间内绳端A、B移动相同的距离(忽略绳重和摩擦),在此过程中(

)

A.两物块上升的速度相等B.甲装置的总功比乙的多C.两装置绳端的拉力相等D.甲装置的机械效率比乙的大B解析甲装置是动滑轮,承重绳的股数n甲=2;乙装置是滑轮

组,承重绳的股数n乙=3;不计绳重及摩擦,F甲=

(G+G动),F乙=

(G+G动),则绳端的拉力F甲>F乙,故C错误;绳端A、B移动的速

度相等,设其大小为v,由v绳=nv物可知,物块上升的速度分别为v

甲=

,v乙=

,则v甲>v乙,故A错误;绳端拉力F甲>F乙,绳端A、B移动相同的距离,由W=Fs可知拉力做的总功W甲总>W乙总,即甲装置

的总功比乙的多,故B正确;忽略绳重和摩擦,机械效率η=

=

=

,因为提升物块的质量相等、重力相等,动滑轮的质量相等、重力相等,所以动滑轮和滑轮组的机械效

率相等,故D错误。技巧点拨忽略绳重和摩擦,滑轮组的机械效率η=

=

=

,这个公式很有用。由此公式可知,忽略绳重和摩擦的情况下,滑轮组的机械效率与绳的绕线方式无关,

只与物重和动滑轮重有关。4.(新课标·模型建构)(2024江苏苏州外国语中学期中)如图所示,物体沿斜面匀速上升,其重力为4.5N,沿斜面向上的拉力为1.8N,斜面长为1.2m,高为0.3m,下列说法正确的是(

)

A.使用该斜面能省功B.拉力做的有用功为0.54JC.斜面的机械效率为75%D.物体与斜面间的摩擦力为0.675ND解析因为使用斜面时要克服摩擦力做额外功,所以使用斜

面不省功,故A错误;拉力做的有用功W有用=Gh=4.5N×0.3m=

1.35J,故B错误;拉力F做的总功W总=Fs=1.8N×1.2m=2.16J,

斜面的机械效率η=

=

=62.5%,故C错误;克服摩擦力所做的额外功W额=W总-W有用=2.16J-1.35J=0.81J,由W额=fs可

得物体与斜面间的摩擦力f=

=

=0.675N,故D正确。5.(跨学科·物理学与社会发展)(新独家原创)如图甲是工人使用升降平台进行高空玻璃幕墙清洗的场景,该平台结构简图如图乙所示。其中吊篮和动滑轮总质量为60kg,吊篮由电动机控制升降。在某次吊升过程中,两名工人及所带工具总质量为200kg,30s内吊篮匀速上升6m,电动机对钢丝绳的拉力为750N,g取10N/kg。本次吊升过程中的有用功为

J,机械效率为

(小数点后保留一位小数),电动机对钢丝绳做功的功率为

W。

甲

乙

1.2×104

66.7%

600解析两名工人及所带工具的总重力G总=m总

g=200kg×10N/kg=2000N,则该过程中所做的有用功W有=G总

h=2000N×6m=1.2×104J;由图可知,n=4,本次吊升过程中的总功W总=Fs=

Fnh=750N×4×6m=1.8×104J,则本次吊升过程的机械效率η=

=

≈66.7%,电动机对钢丝绳做功的功率P=

=

=600W。6.(教材变式·P23T2)小明利用一种重心在支点处的杠杆,在2s内将重为18N的物体匀速升高0.1m,动力作用点移动的距离为0.25m,动力做的功为2J。动力做功的功率为

W,此杠杆的机械效率为

,此杠杆属于

(选填“省力”或“费力”)杠杆。

1

90%省力解析已知动力做功W总=2J,动力做功的功率P=

=

=1W;有用功为W有=Gh=18N×0.1m=1.8J,杠杆的机械效率η=

×100%=

×100%=90%;拉力F=

=

=8N,因为F<G,所以此杠杆属于省力杠杆。一题多解本题判断杠杆类型时,还可以比较动力臂与阻力

臂的大小。由题知,物体匀速升高0.1m,动力作用点移动的

距离为0.25m,根据数学知识可知,动力臂大于阻力臂,故此杠

杆属于省力杠杆。7.(新课标·科学推理)(2024陕西西安行知中学期中)如图所示,工人用滑轮组匀速提升重800N的货物,所用的拉力F为500N,货物匀速上升5m。若不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率是

;如果用该滑轮组提升1000N的物体,滑轮组的

机械效率将

(选填“增大”“减小”或“不变”)。

增大80%解析由图可知,n=2,滑轮组的有用功W有用=Gh=800N×5m=

4000J;绳端移动的距离s=2h=2×5m=10m,拉力做的功W总=

Fs=500N×10m=5000J,滑轮组的机械效率η=

=

=80%;不计绳重和摩擦,克服动滑轮自重做的功是额外功,则η=

=

=

,动滑轮重不变,增大货物的重力,滑轮组的机械效率将增大。8.(2023江苏连云港中考,7, )下列关于机械效率的说法正确的是

(

)A.越省力的机械,机械效率越高B.做功越快的机械,机械效率越高C.所做有用功越多的机械,机械效率越高D.有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高能力提升全练D解析机械效率是有用功与总功的比值,机械效率大小与机

械省力与否没有关系,因此越省力的机械,机械效率不一定越

高,故A错误。做功越快的机械,功率越大,功率反映了物体做

功的快慢,机械效率是指有用功与总功的比值,机械效率与功

率没有直接关系,故B错误。机械效率是指有用功与总功的

比值,所做有用功越多的机械,有用功与总功的比值不一定

大,机械效率不一定高,故C错误。机械效率是有用功与总功

的比值,有用功与总功的比值越大的机械,机械效率就越高,

故D正确。9.(2022四川达州中考,6, )如图所示,小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体,A物体5s内移动了100cm,且A物体与水

平地面的摩擦力大小为12N,已知滑轮组的机械效率为80%,

则下列说法错误的是

(

)

A.拉力F大小为4NB.绳子自由端移动的速度为0.6m/sC.拉力F做功的功率为3WD.拉力F在5s内对滑轮组做的额外功为3JA解析由图可知,n=3,由η=

=

=

=

可知,绳子自由端的拉力F=

=

=5N,故A错误;物体移动的距离s物=100cm=1m,绳子自由端移动的距离s=ns物=3×1m=3m,则

绳子自由端移动的速度v=

=

=0.6m/s,故B正确;拉力做的总功W总=Fs=5N×3m=15J,拉力做功的功率P=

=

=3W,故C正确;有用功W有=fs物=12N×1m=12J,额外功W额=W总-

W有=15J-12J=3J,故D正确。10.(2023江苏泰州中考,36, )如图所示,供轮椅上下的斜坡长L=4m,高h=2m。小明用120N的拉力平行于斜坡向上

将重为200N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功

为

J,斜坡的机械效率为

(精确到0.1%),木箱所

受摩擦力的大小为

N。

40083.3%20解析

克服物重做的有用功W有用=Gh=200N×2m=400J;拉

力F做的总功W总=Fs=120N×4m=480J,斜坡的机械效率η=

×100%=

×100%≈83.3%;拉力做的额外功W额=W总-W有用=480J-400J=80J,由W额=fs可得,木箱受到的摩擦力f=

=

=20N。11.(2022江苏南通中考,22, )用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重,每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重,实验数据如表。

次数G物/NG动/NF/N

η16.00.32.290.9%26.01.0

36.01.92.969.0%46.03.23.458.8%(1)每次实验绳端移动距离为

cm;(2)第2次实验中拉力F的示数如图乙,读数为

N,第2次实验滑轮组的机械效率为

%。分析数据可知:在物重不变的情况下,动滑轮越重滑轮组的机械效率越

;(3)实验中若仅增大绳端移动的距离,则滑轮组的机械效率将

;302.5

80低不变(4)本实验中,在物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引

起的额外功占总额外功的比例

(选填“变大”“变小”或“不变”)。变小解析

(1)从图中可知n=3,每次实验绳端移动距离s=nh=3×10

cm=30cm=0.3m;(2)弹簧测力计的分度值为0.1N,读数为2.5

N,第2次实验滑轮组的机械效率η=

=

=

=

=

=80%;分析数据可知:在物重不变的情况下,从实验1至实验4,动滑轮的重力逐渐变大,滑轮组的机械效率逐渐变

低,故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低;(3)实验中若仅增

大绳端移动的距离,根据η=

=

=

=

可知滑轮组的机械效率将不变;(4)四次实验中,物体上升的高度h=10cm=0.1m,有用功W有用=Gh=6.0N×0.1m=0.6J,第1次实验中,克服动

滑轮的重力所做的额外功W动1=G动1h=0.3N×0.1m=0.03J,总

功W总1=F1s=2.2N×0.3m=0.66J,摩擦引起的额外功W摩1=W总1-

W有用-W动1=0.66J-0.6J-0.03J=0.03J,摩擦引起的额外功占总

额外功的比例

=

=50%……第4次实验中,克服动滑轮的重力所做的额外功W动4=G动4h=3.2N×0.1m=0.32J,总功W总4=F4s=3.4N×0.3m=1.02J,摩擦引起的额外功W摩4=W总4-W有用-W动4=1.02J-0.6J-0.32J=0.1J,摩擦引起的额外功

占总额外功的比例

=

≈24%;本实验中,在物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引起的额外功占总

额外功的比例变小。12.(2022江苏镇江中考,28改编, )如图所示,用拉力F通过动滑轮将重90N的货物匀速提升1m,动滑轮的机械效率为90%。不计绳重及滑轮与轴、滑轮与绳之间的摩擦,求:(1)上述过程中的有用功W有。(2)上述过程中拉力所做的功WF。(3)动滑轮所受的重力G动。

解析

(1)上述过程中的有用功W有=Gh=90N×1m=90J;(2)由

η=

得拉力做的功WF=W总=

=

=100J;(3)由图知,绳子的有效股数n=2,则s=nh=2×1m=2m,由W=Fs得,绳端的拉力F=

=

=50N,不计绳重及滑轮与轴、滑轮与绳之间的摩擦,由F=

(G+G动)可得,动滑轮的重力G动=nF-G=2×50N-90N=10N。13.小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面,

且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同,这引发了小明对斜

面的兴趣。他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关,

便与实验小组的小伙伴们用如图所示装置进行实验探究。

素养探究全练(1)测量