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1、85 提高机械的效率引例：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？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？智 能 提 要机 械 效 率总功、额外功和有用功机械效率的定义及公式探究滑轮组的机械效率问：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
2、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
3、体和匀速水平拉动物体一、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，2同时考虑滑轮自重、绳重及摩擦计算时，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=Fns，则：若已知、f、n、F四个量中的三个，可求得第四个量智 能 归 例题型
4、一 考查对有用功、额外功、总功的认识，并能利用公式进行简单的计算图8-69例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40B有用功是8000J，机械效率是40C有用功是3200J，机械效率是62.5D总功是3200J，机械效率是62.5再次提醒：注意s和h的关系闯关点拨 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 W总=Fs=800N4m=3200J，s=4h，h= W有=Gh=2000N1m=2000J，图8-7
5、0答 选D例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 可根据变形求得物重，因为不计摩擦，所以W额外=G轮h，故只要先求出额外功就可求得动滑轮重G轮请思考：你还有什么方法求动滑轮重解 (1) (2) 有 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
6、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：图8-71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。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104279.4%4210物理量控制因素79.4%探究结果79.4%绳端拉力（N）钩码重（N）
7、机械效率大致相同的提升速度兰兰的实验记录10421560物理量控制因素（3）归纳她俩的实验探究，你所得的结论是： 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，给出了新课程标准下怎样学、怎样教、怎样考的导向模式分析和解 兰兰的实验由记录可知机械效率 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 （1）83.3% （2）芳芳的探究结果：
8、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）图8-72例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 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 答 （1）该滑轮组此时的机械效
9、率为80% （2）拉力F在这一过程中所做的功为2000J图8-73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 有用功可以用公式W有=Gh求出，总功可用公式求得，利用公式求出时间t，再利用求出重物上升的速度解 （1）G=mg=500kg10N/kg=5000N W有=Gh=500N0.8m=4000J（2） 图8-74答 略例2 如图8-74所示，某矿产工
10、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10Nkg）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，可根据题意选择相关的物理量求解解 （1）物体的重力Gmg32kg10N/kg=320N（2）人运动速度 （3）拉力F做功W总FS200N24m=1600J（4）提升物体做功W有Gh320N4m=1280J（5）机械效率此外还可以求出物体上升速度，人、物体所受的合力等等（6）人做功的功率P（7）人受地面摩擦
11、力fF200N（8）物体所受拉力FG320N图8-75例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 8104N，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： （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 （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
12、0.1m/s时，拉绳子的速度=40.1m/s=0.4m/s根据，可求拉力做功的功率解 （1）汽车受到的阻力F阻=0.03G车=0.038104N=2.4103N 假设汽车移动s，则对汽车做的有用功W有=F阻s 根据，得 （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40.1m/s=0.4m/s在1s内，司机用力F拉绳子做的功是 W=Fs=750N0.4m/s1s=300J所以（也可以根据司机拉力做功的功率）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
13、理解有用功、正确求出有用功，本题给我们提供了例子智 能 训 练图8-76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）图8-772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，做功越多图8-78C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） A30 B60 C833 D1206.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1C功率大的机械机
