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1、第2课时机械效率核心知识梳理机械效率(高频考点)1机械效率及其测量三种功有用功我们需要的、必须要做的功叫做有用功，用W有表示额外功我们在做有用功的同时，我们还不得不做的功叫做额外功，用W额表示总功有用功与额外功之和叫做总功，用W总表示。用公式表示为W总W有W额机械效率定义物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用表示表达式100%说明机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功小于总功，故机械效率总小于1机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关测量滑轮组的机械效率原理100%100%续表测量滑轮组的机械效率过程 沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，测出钩码重力G、钩码提升的高度h
2、、拉力F、绳的自由端移动的距离s结论同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越_高_；提升相同重物，滑轮组越多，机械效率越低，但越省力提高机械效率的方法减小动滑轮的重；加润滑油，减小_摩擦_；增加物重【提示】区分有用功与额外功的关键是看做功需要达到什么目的。在同一做功过程中，目的不同，功的性质就不一样。例如：用桶将水从井中提出来，提水是我们需要的，而提桶是不需要的，但又是不得不做的，故克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功；如果是一只桶掉入井里，我们要将桶从井中提出来，则克服桶重做的是有用功，而克服桶中可能带出来的水重做的是额外功。2影响机械效率高低的因素影响因素提高机械效率的方法杠杆杠杆自身
3、的重力；杠杆与物体之间的摩擦力；物体的重力杠杆自身的重力越小，杠杆与物体之间的摩擦力越小，物重越大，机械效率越高续表滑轮组动滑轮的重力；绳的重力；滑轮与绳间的摩擦力；滑轮与轴间的摩擦力；物体的重力动滑轮和绳的重力越小，滑轮与绳间的摩擦力越小，滑轮与轴间的摩擦力越小，物重越大，机械效率越高斜面斜面的倾斜程度；斜面的粗糙程度；材料材料一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面越光滑，机械效率越高教材图片命题点考查示例RJ八下P83图12.24有用功和额外功、滑轮(组)的机械效率如图所示，用甲、乙两个完全不同的滑轮组，分别匀速竖直向上把同一重物提升相同高度。若F1F225，则两个滑轮组所做有用功之比W甲有W乙
4、有 11 ；两个滑轮组机械效率之比甲乙_53_RJ八下P88图12.33斜面的机械效率、平衡力的判别、有用功和额外功小明和兴趣小组的同学们利用如图所示的装置探究斜面的机械效率，同学对实验过程和装置发表了下列不同的看法，其中正确的是(A)A. 斜面的机械效率与木块被拉动的距离是无关的B. 匀速拉动木块时，拉力与摩擦力是一对平衡力C. 斜面的坡度越小，斜面的机械效率越大D.匀速拉动时，木块要克服摩擦力做有用功1.(RJ八下P88“动手动脑学物理”改编)某起重机将重为6103 N的货物匀速提升10 m，做功1.25105 J，机械效率为_48%_。对于实际机械，机械效率总小于100%的原因是_机械不
5、可避免要做额外功(或有用功总小于总功等)_。2(RJ八下P87“实验”改编)(设计性实验)同学们在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时得出了滑轮组机械效率与被提升物体重力有关的结论。请你利用提供的实验器材和提示图设计实验探究：滑轮组机械效率与提升物体重力的关系。(1)图中测力计示数为_1.2_ N。(2)实验器材：钩码(若干)、细线、滑轮组、测力计、_刻度尺_、固定定滑轮的铁架台。(3)试验步骤(若需要可补充器材)：_在动滑轮挂钩上挂1个钩码，用弹簧测力计测出所挂钩码的重力，钩码的重力用G表示，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示。仍然用原滑轮组，保持
6、装置不变，依次改变动滑轮上挂钩码的个数，仿照步骤再做2次实验，记录各次的G、F、s、h的数值。计算出各次的机械效率，得出结论_。(4)滑轮组的机械效率_(用所测出的物理量表示)。【拓展】(5) 如果不提供刻度尺，能否完成此探究实验？_能_。中考重难点突破机械效率相关计算(重点、难点)例1(2019河北中考)(多选)如图所示，重为G的物体在拉力F的作用下，以v的速度匀速运动了s。已知在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的n分之一，不计绳重、轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是(BC)A使用该滑轮组一定省力B拉力的功率为2FvC额外功为(2nFG)sD滑轮组的机械效率为例2(2019北京中考)(多选
7、)某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物体的质量为450 g，所用动滑轮的质量为50 g，绳子自由端的拉力F为1.3 N。g取10 N/kg。在02 s的过程中，下列说法中正确的是(BC)A绳子自由端移动的速度为5.0 cm/sB拉力F的功率为0.26 WC有用功为0.45 JD滑轮组的机械效率为90%例3 (2019秦皇岛海港二模)如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物。使用动滑轮的好处是_省力_；若物体重450 N，工人所用拉力为250 N ，则动滑轮的机械效率为_90_%；用该滑轮以0.2 m/
8、s的速度匀速提升重600 N的物体，若不计绳重和摩擦，则工人做功的功率为_130_W。,1(2019石家庄桥西一模)(多选)如图所示，用力F1将物体A匀速提升了h；若改用滑轮组把A匀速提升相同高度h，拉力为F2，不计绳重和摩擦。下列有关此滑轮组的说法正确的是(BCD)AF13F2B机械效率为C动滑轮重为3F2F1D额外功为(3F2F1)h2(多选)如图所示，动滑轮下面挂着重为5.4 N的物体，现用2.4 N的拉力，把物体匀速提升10 cm，不计一切摩擦和绳重，下列说法正确的是(CD)A动滑轮的重力为3 NB拉力所做的功为0.24 JC滑轮组机械效率为75%D若使用该滑轮组把物体从水中匀速提升到
9、水面上，则其机械效率将增大3(2016河北中考)如图所示，某建设工地用电动机、定滑轮和斜面组成的装置，将重为1 600 N的建材由斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面倾角为30，斜面高为4.5 m，建材移动的速度为0.4 m/s，电动机的输出功率为400 W，斜面的效率与整个装置的效率之比12109。(忽略定滑轮处摩擦及绳重)求：(1)对建材做的有用功。(2)斜面的效率。(3)电动机消耗的电能。解：(1)W有Gh1 600 N4.5 m7 200 J。(2)由P，WFs，v可知，拉力F1 000 N，斜面的效率180%。(3)装置的效率2180%72%，电动机消耗的电能W10 000 J。【方法技巧
10、】三种简单机械的机械效率的计算杠杆滑轮或滑轮组斜面提升重物水平匀速拉动物体其中G为提升重物的重力；h为重物升高的高度；F为动力；s为动力作用点移动的距离不计绳重及摩擦其中G为物重；G动为动滑轮的重力；h为重物上升的高度；s为绳自由端移动的距离；n为承担物重的绳子的段数其中F摩为物体与水平面的摩擦力；F为拉力；s物为物体移动的距离；S绳为绳子自由端移动的距离；n为承担摩擦力的绳子的段数其中G为物重；h为斜面高度；L为斜面长度；F为拉力；F摩为摩擦力 中考必做实验突破机械效率的测量1高频命题点：实验原理；测量拉力大小的原理；弹簧测力计的使用与读数；根据绳子的段数，能正确地画出滑轮组的绕法；控制变量
11、法的应用；表格数据的补充；实验错误分析；机械效率的计算。2实验清单：(1)实验原理：。(2)实验器材：弹簧测力计、相同的钩码若干、滑轮组、细绳、刻度尺等。(3)实验注意事项及实验分析：实验要沿竖直方向匀速拉动绳子，目的是保证拉力等于弹簧测力计的示数。为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数。弹簧测力计的使用与读数见“附录3初中常见仪器的使用和读数”。在实验中，绳子自由端拉力做的功是总功。刻度尺的使用与读数见“附录3初中常见仪器的使用和读数”。实验要多次测量，目的是进行一些必要的比较，利于不完全归纳法总结规律，而不是求平均值。实验方法：控制变量法。a探究滑轮组的机械效率与所提重
12、物上升高度的关系：控制同一滑轮组的绕线方式相同，所提钩码重力相同，改变钩码上升的高度。b探究滑轮组的机械效率与物重的关系：控制同一滑轮组的绕线方式相同，改变滑轮组所吊的钩码的数量。c探究滑轮组的机械效率与动滑轮的重力大小的关系：控制滑轮组所吊钩码的数量相同，改变动滑轮的数量或换用重力不同的动滑轮。提高机械效率的方法：减小动滑轮重、增加物重等。(4)实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。在提起同样重的物体时，动滑轮越重、摩擦力越大，机械效率越小。例4(2019张家口宣化二模)小明和小华同学做“测量滑轮组机械效率”的实验。实验装置如图所示。(1)如表所示是实验测
13、得的数据，通过表中数据可分析出实验1是用图_甲_所示的装置做的实验，请将表格中所缺数据补充完整。实验次数1234钩码重G/N4464钩码上升的高度h/m0.10.10.10.1绳端拉力F/N4.01.44.04.0绳端移动距离s/m0.20.50.20.4机械效率50%57%_75%_25%(2)通过实验1和实验4的数据分析得出结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越_低_。(3)比较实验1和实验3可得正确结论：使用同一滑轮组，_增加物重_可提高滑轮组的机械效率。(4)如果要比较绳子不同的绕法是否影响机械效率，可选用图乙和图_甲_进行实验。【拓展】实验结束
14、后，小明称量出实验2中那两个动滑轮的质量为100 g，如果不计绳的重量，实验2中克服摩擦做的功为_0.2_J。(g取10 N/kg),4小明和同学利用如图所示器材进行“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验，实验得到的数据如下表所示。实验次数123钩码G/N446钩码上升高度h/m0.10.10.1绳端拉力F/N1.81.42.4绳端移动距离h/m0.30.50.3机械效率 74.1%83.3%(1)从表中数据可分析出实验2是用图_乙_(选填“甲”或“乙”)所示装置做的实验，机械效率为_57.1%_。(2)通过实验1和2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率_越低_。(3)比较实验_1、3_可得出结论：同一个滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高。(4)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，测力计的读数变小，
