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1、专题十六 机械效率计算题计算题是物理中考的主要内容，在中考试卷中占有很大比例。计算题以考查学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力为主，它既能反映学生对基本知识的理解掌握水平，同时又能体现学生在综合应用所学知识分析和解决问题过程中的情感、态度与价值观。解答计算题应该首先明确它的特点，避免盲目和无从下手的尴尬，同时明确题目涉及的物理现象和物理知识，明确要解决的问题是什么，找准关系，有的放矢的按要求进行合理的计算。计算题常以填空题、选择题和计算过程题型出现。尤其是计算过程题是考查学生分析问题、解决问题和计算能力的题型，要求较高，分值较高，并要求有计算过程和步骤，每一步骤都有相应分值。计算题在中
2、考题中常被列为压轴题目。计算题的特点是：(1)结果合理性：这类题能反映学生对自然界或生产、生活中若干事物的观察和关心程度它要求学生用生活实践，社会活动的基本经验对题目的计算结果进行判断，留取合理的，舍弃不合理的。(2)知识综合性：这类题往往是把几个或几种物理过程及物理现象放在一起，利用各个过程或各种现象之间的相切点，解答要解决的问题。它反映学生学习知识的综合能力和分析解决问题的能力。(3)应用性：这类题是把物理知识浸透到社会实际操作和应用到生活体验中，它能够反映学生对所学物理知识的理解和情感，同时也能反映学生对自己生活中的一些实际操作的认识水平。1.计算题解题步骤第一步：认真审题。明确现象和过
3、程，确定给出的条件或题目中隐含的条件。第二步：找关系。也就是针对题目内容分析综合，确定解决问题的方向，选择适合的规律和公式，找准相关物理量之间的关系。第三步：列出表达式。这一步是在明确了各个已知量、未知量及某个物理量在题目中叙述的物理现象或物理过程变化时存在的关系，根据公式或规律列出相应的表达式，并推导出待求物理量的计算式。第四步：代人数据求解。这一步是把所用到的已知物理量的单位统一后，把已知量的数据代人计算式中，通过正确运算，得出答案。同时对答案进行合理化验证，最后确定正确答案。2.解答方法(1)简化法：这种方法是把题目中的复杂情境或复杂现象进行梳理，找出题目中的相关环节或相关点，使要解决的
4、复杂的问题突出某个物理量的关系或某个规律特点。这样使复杂得到简化，可以在计算解答的过程中减少一些混淆和混乱，把要解答的问题解决。(2)隐含条件法：这种方法是通过审题，从题目中所叙述的物理现象或给出的物理情境及元件设备等各个环节中，挖掘出解答问题所需要的隐含在其中的条件，这种挖掘隐含条件能使计算环节减少，而且所得到的答案误差也小。(3)探索法：这种方法是在题目所给的实际问题或情境中抽象出来的。判断出所涉及或应用的物理模型，然后运用相对应的物理概念、物理规律和物理公式，通过计算得出要求解的正确答案。(4)极值法：这种方法也叫端点法。它对不定值问题和变化范围问题的解答有重要的实用价值。用这种方法解答
5、问题时，应改弄清要研究的是哪个变化的物理量的值或者是哪个物理量的变化范围，然后确定变化的规律或方向，最后用相对应的物理规律或物理概念，一个对应点一个对应点地计算取值。（5）应用类分析法：运用数学工具解决物理问题，是物理解题的重要手段。许多设计、推理的应用题，都是建立在计算的基础上。主要考查学生运用物理公式、规律进行解题的能力。例如有两个未知物理量，我们可以根据题目的数据建立两个方程，然后求解未知量。机械效率的计算题是中考的常考题型，同学们只要把握机械效率计算题的解题技巧，准确地辨析哪个力做的功是有用功，哪个力做的功又是总功，就能正确快速地解题。1.机械效率计算公式：。2.滑轮组的机械效率（1）
6、滑轮组（竖直方向提升物体）：（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）。3.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)。一、填空题【典例1】（2018临沂）小明用如图所示的动滑轮提起140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为 N；如果向水桶内再加入40N的水，提起时动滑轮的机械效率 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。【解析】不计绳重和摩擦，人拉绳子自由端的拉力F=（G+G动）；用同一个滑轮组提升物体时，物重越大，效率越
7、高。【解答】由图可知，该滑轮为动滑轮，有两段绳子拉着动滑轮，不计绳重和摩擦，则拉绳子的动力：F=（G+G动）=（140N+20N）=80N；使用同一滑轮组，在提升高度相同时，所做的额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。故答案为：80；变大。二、选择题【典例2】（2018滨州）如图所示，重400N的物体在30N的水平拉力F的作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（）。A绳子自由端移动的距离为3m B有用功为400JC拉力F的功率为9W D物体与地面间的滑动摩擦力为
8、72N【解析】A、由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离：s绳=3s物=3v物t=30.1m/s10s=3m，故A正确；B、拉力做功为：W总=Fs绳=30N3m=90J，有用功：W有=W总=80%90J=72J，故B错误；C、拉力做功的功率：P=9W，故C正确；D、有用功W有=fs物，拉力做的总功W总=Fs绳，由=得，物体与地面间的滑动摩擦力：f=3F=80%330N=72N，故D正确。故选ACD。三、综合计算题【典例3】（2018潍坊）如图所示，工人用滑轮组提升重为400N的货物所用拉力恒为240N，货物被匀速提升10m。求:（1）工人做的功；（2）滑轮组的机械效率。【解析】（1）由图知，n
9、=2，则绳子自由端移动的距离：s=2h=210m=20m，工人做的功：W总=Fs=240N20m=4800J；（2）提升物体做的有用功：W有=Gh=400N10m=4000J，则滑轮组的机械效率：=100%=100%83.3%。答：（1）工人做的功为4800J；（2）滑轮组的机械效率83.3%。一、填空题1（2018黔南）如图为某同学测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A位置匀速竖直上升到B位置，这个过程用时2秒，弹簧测力计对绳的拉力为F请你根据这个同学做的实验完成下列问题：（1）准备了下列器材：钩码、
10、天平、滑轮组、细绳、弹簧测力计和刻度尺，其中多余的器材是 ；（2）如图，由刻度尺的读数可知，钩码上升的距离是 cm。（3）若弹簧测力计的读数为1.2N，则这个动滑轮的机械效率是 ，拉力F做功的功率是 W。【解析】（1）实验中不需要测出钩码的质量，故多余的器材是天平；（2）由图可知，刻度尺的分度值是1cm，则钩码上升的距离为10.0cm；（3）弹簧测力计从25cm开始上升，上升到45cm处，绳子末端移动的距离s=20.0cm=0.2m；拉力做的功即总功为：W总=FS=1.2N0.2m=0.24J；有用功为：W有=Gh=mgh=0.2kg10N/kg0.1m=0.2J；机械效率为：=83.3%；拉
11、力F做功的功率是：P=0.12W。故答案为：（1）天平；（2）10.0；（3）83.3%；0.12。2.（2018岳阳）用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为720N的货物匀速提高10m，所做的总功为12000J，此时滑轮组的机械效率为_，用该滑轮组提升更重的物体，机械效率会_。（选填“变小”、“不变”或“变大”）【考点】机械效率、提高机械效率的途径。【解析】所做有用功W有=Gh=720N 10m=7200J ；机械效率。提高机械效率的措施，有用功一定时，减小额外功；额外功一定时，增大有用功，对于同一滑轮组可增大提升物体重力提高机械效率。故答案为：60%、变大。3.（2018南京）用如图所示滑轮组将重
12、85N的物体匀速提升2m，拉力F为50N。此过程中有用功为 J，总功为 J，滑轮组机械效率为 ，根据已知条件，以下四个物理量：动滑轮上升的高度、动滑轮的重力、额外功、拉力的功率，还能求出的有 和 （选填序号）。【解析】（1）利用W=Gh求拉力做的有用功；（2）由图可知，n=2，拉力端移动的距离s=2h，利用W=Fs求拉力做的总功；（3）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比；（4）使用滑轮组提升重物时，由于动滑轮和物体一起运动，动滑轮上升的高度等于物体上升的高度；不计摩擦和绳重，拉力F=（G+G轮）；额外功等于总功减去有用功；拉力的功率等于拉力做的功与做功时间之比。【解答】（1）拉力做的有用功：
13、W有=Gh=85N2m=170J；（2）由图可知，n=2，拉力端移动的距离：s=2h=22m=4m，拉力做的总功：W总=Fs=50N4m=200J；（3）滑轮组的机械效率：=100%=75%；（4）因为动滑轮和物体一起运动，动滑轮上升的高度等于物体上升的高度，大小为2m；不计摩擦和绳重，拉力F=（G+G轮），据此可求动滑轮重力，但题目没有提高“不计摩擦和绳重”这个条件，无法计算动滑轮的重力；额外功等于总功减去有用功，W额=W总W有用=200J170J=30J；因为不知道做功时间，所以无法计算拉力的功率。可见，还能求出的有、。故答案为：170；200；85%；。4.（2018德阳）如图所示,沿斜
14、面把质量为12kg的个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是F=100N,斜面长2m、高1m.则其机械效率是 %,物体所受摩擦力是 N。【解析】知道拉力大小，利用W=Fs求出总功，利用W=Gh求出有用功，利用效率公式求出斜面的机械效率。克服摩擦力做的功即为额外功，根据W=fs求出摩擦力的大小。【解答】有用功：W有=Gh=mgh=12kg10N/kg1m=120J；拉力做的总功：W总=Fs=100N2m=200J；则斜面的机械效率：=100%=60%；额外功：W额=W总-W有=200J-120J=80J，所以物体所受的摩擦力：f=W额/s=80J/2m=40N。故答案为：60；40。5.（201
15、8安顺）工人借助如图所示的装置，在20s时间内将700N重的货物匀速提升了4m，已知他对绳子的拉力为500N该过程中，工人所用装置的机械效率为 ，工人对绳子拉力的功率为 W。【解析】(1)根据图中滑轮组中线的绕法，有两段绳子承担总重，绳子自由端移动距离s=2h，利用滑轮组机械效率的公式=W有W总=GhFs计算出滑轮组的机械效率；(2)已知绳子自由端被拉下的距离，根据公式W=Fs可求出拉力所做的功；根据P=Wt计算出拉力的功率。解答：(1)由图可知n=2，则绳子自由端移动的距离s=2h=24m=8m，工人所用装置的机械效率：=W有W总100%=GhFs100%=700N4m500N8m100%=70%。(2)拉力做的功：W=Fs=500N8m=4000J，拉力的功率：P=Wt=4000J20s=200W。故答案为：70%，200。6. (2018海南)如图所示，用动滑轮把重为 40N 的物体 A 以 0.
