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1、第一部分第一部分 考点研究考点研究第十讲第十讲 简单机械简单机械第二节第二节 机械效率机械效率 考点梳理机械机械效率效率机械机械效率效率三种功三种功斜面、滑轮的机械效率斜面、滑轮的机械效率机械效率机械效率其他简单机械其他简单机械无论是否使用机械，必须要做的功，叫无论是否使用机械，必须要做的功，叫_，用，用W有有表示表示.有用功有用功额外功额外功总功总功使用机械时，并非我们需要又不得不做的功叫做使用机械时，并非我们需要又不得不做的功叫做_,用用W额额表示表示.有用功与额外功之和叫做有用功与额外功之和叫做_,用用W总总表示表示.W总总W有有+W额额机械机械效率效率定定义义：物物理理学学中中，将将_
2、跟跟_的的比比值值叫做机械效率，用符号叫做机械效率，用符号_表示表示. .计算公式：计算公式：_._.使使用用任任何何机机械械都都不不可可避避免免地地要要做做额额外外功功，有有用用功功总总是是_总总功功，所所以以机机械械效效率率总总是是小小于于1.1.机械效率通机械效率通常用常用_表示表示. .有用功有用功总功总功小于小于百分比百分比机械效率的意义、提高机械效率的方法机械效率的意义、提高机械效率的方法机械效率的意义：充分地发挥机械设备的作用，节能减排，机械效率的意义：充分地发挥机械设备的作用，节能减排，提高经济效益提高经济效益.提高机械效率的方法：改进结构，使它更合理轻巧提高机械效率的方法：改
3、进结构，使它更合理轻巧.在使在使用中按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态用中按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态.其他简单机械：轮轴和斜面也属于简单机械，并且都是其他简单机械：轮轴和斜面也属于简单机械，并且都是_力机械，若使用轮轴或斜面能力机械，若使用轮轴或斜面能_力，则一定力，则一定要费距离要费距离. .省省省省斜面、滑轮的机械效率斜面、滑轮的机械效率物理量物理量简单机械简单机械有用功有用功总功总功机械效率机械效率物物体体上上升升高高度度为为h时时所所做做的的功功W有有Gh拉拉力力F移移动动s所所做做的的功功W总总Fs(s=vt)物物体体G上上升升高高度度为为h时时所所做做的功的
4、功W有有Gh拉拉力力F移移动动s所所做做的的功功W总总Fs (svt), s=h物理量物理量简单机械简单机械有用功有用功总功总功机械效率机械效率物物体体G上上升升高高度度为为h时时所所做做的功的功W有有Gh拉拉力力F移移动动s所所做做的的功功W总总Fs, s=nh(n为为承承载载重重物物绳绳子子的段数的段数)克克服服摩摩擦擦力力所所做做的的功功W有有 用用=fs物物拉拉力力F移移动动s所所做做 的的 功功 W总总=Fs=Fns物物 重难点突破滑轮组机械效率的计算滑轮组机械效率的计算(重点、难点重点、难点)例例1 ( (2016重重庆庆) )某某建建筑筑工工地地用用如如图图所所示示的的滑滑轮轮组
5、组提提升升重重物物，人人对对绳绳的的拉拉力力F为为400 N，能能将将75 kg的的物物体体以以0.1 m/s的速度匀速提升，则拉力的速度匀速提升，则拉力F的功率为的功率为 W，此此时时滑滑轮组的机械效率为轮组的机械效率为 (不计绳重和摩擦不计绳重和摩擦).12062.5【解析】由题图可知：承担物重的绳子段数【解析】由题图可知：承担物重的绳子段数n=3,则自由则自由端移动的速度端移动的速度v拉拉=nv物物30.1 m/s=0.3 m/s；拉力；拉力F的功率的功率P拉拉Fv拉拉400 N0.3 m/s=120 W.物体的重力物体的重力Gmg=75 kg10 N/kg750 N，此时滑轮组的机械效
6、率，此时滑轮组的机械效率 .例例2如如图图所所示示，小小王王用用甲甲、乙乙两两个个相相同同的的滑滑轮轮组组(不不计计绳绳重重及及摩摩擦擦)，分分别别将将重重力力不不同同的的两两个个物物体体匀匀速速提提高高到到相相同同高高度度，其其中中G1G2，则则所所用用的的拉拉力力F1 F2，其其机机械械效效率率1 2(均均选选填填“”、“”或或“=”).【解析】由滑轮组的结构知，甲、乙承担物重的绳子【解析】由滑轮组的结构知，甲、乙承担物重的绳子股数分别为股数分别为n12，n23;因摩擦不计，则所用的拉力因摩擦不计，则所用的拉力F1= (G1+G动动)，F2= (G2+G动动)，因为，因为G1G2,所以所以
7、F1F2,物体匀速提高到相同高度，根据物体匀速提高到相同高度，根据W有用有用Gh可知：可知：W有用有用1W有用有用2,因为滑轮组相同（摩擦不计），即滑轮组做的因为滑轮组相同（摩擦不计），即滑轮组做的额外功相同，由额外功相同，由 ,可知可知12.变变式式 若若考考虑虑实实际际情情况况(计计绳绳重重和和摩摩擦擦)，以以乙乙滑滑轮轮组组为为例例，此此时时所所用用拉拉力力F2 F2，机机械械效效率率2 2.(均均选选填填“”、“”或或“”)F2 ； ， 因为要克服绳重和因为要克服绳重和摩擦做功，则摩擦做功，则 W额额，所以，所以22 . 实验突破实验测量滑轮组的机械效率测量滑轮组的机械效率(2013.
8、19、2009.19)命题点：命题点：1. 测量器材测量器材(弹簧测力计和刻度尺弹簧测力计和刻度尺)2. 弹簧测力计的使用及读数弹簧测力计的使用及读数2013.19(1)3. 弹簧测力计拉动方式弹簧测力计拉动方式(匀速竖直向上运动，保证拉力匀速竖直向上运动，保证拉力等于弹簧测力计的示数等于弹簧测力计的示数)2013.19(2)、2009.19(1)4. 滑轮组绕线滑轮组绕线2013.19(4)5. 实验中分别记下钩码和弹簧测力计始末位置的目的实验中分别记下钩码和弹簧测力计始末位置的目的(测量钩码和弹簧测力计移动的距离测量钩码和弹簧测力计移动的距离)测量滑轮组测量滑轮组的机械效率的机械效率6.绳
9、子自由端移动的距离和物体上升高度的关系绳子自由端移动的距离和物体上升高度的关系(动滑轮动滑轮上有几段绳子，绳子自由端移动的距离就是物体上升上有几段绳子，绳子自由端移动的距离就是物体上升高度的几倍高度的几倍)7. 滑轮组机械效率的影响因素滑轮组机械效率的影响因素(滑轮组的机械效率与绳滑轮组的机械效率与绳子重、滑轮自身重、摩擦力的大小以及所吊货物自身子重、滑轮自身重、摩擦力的大小以及所吊货物自身的重力有关的重力有关)8.提高机械效率的方法提高机械效率的方法(用同一滑轮组，吊起数量不同用同一滑轮组，吊起数量不同的相同钩码，数量越多，滑轮组的机械效率越高；的相同钩码，数量越多，滑轮组的机械效率越高；钩
10、码的重量相同，用重力或数量不同的动滑轮将钩码钩码的重量相同，用重力或数量不同的动滑轮将钩码吊起，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高吊起，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高)2009.19(2)9.控制变量法的应用控制变量法的应用(1)用同一滑轮组吊起数量不同的相同钩码，探究滑轮用同一滑轮组吊起数量不同的相同钩码，探究滑轮组的机械效率与物体重量的关系；组的机械效率与物体重量的关系；(2)使用重力或数量不同的动滑轮吊起重量相同的钩码，使用重力或数量不同的动滑轮吊起重量相同的钩码，探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系10. 在该实验中，克服物体自身重力所做的功为有
11、用功在该实验中，克服物体自身重力所做的功为有用功(W有有=Gh)11. 在该实验中，绳子自由端拉力做的功是总功在该实验中，绳子自由端拉力做的功是总功(W总总=Fs)2013.19(3)12. 实验步骤补充及分析、机械效率的计算实验步骤补充及分析、机械效率的计算例例 (2014雅雅安安)某某实实验验小小组组在在测测滑滑轮轮组组机机械械效效率率的的实实验验中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示.实验次数实验次数物理量物理量123钩码重钩码重G/N446钩码上升高度钩码上升高度h/m0.10.10.1绳端拉力绳端拉力F/N1.81.62.4绳端移动距离绳端移
12、动距离s/m0.30.4机械效率机械效率74.1%62.5%(1)实验中应沿竖直方向实验中应沿竖直方向拉拉动动弹弹簧簧测测力力计计，使使钩码上升钩码上升.(2)通过表中数据可分析出第通过表中数据可分析出第2次实验是用次实验是用 (选选填填“甲甲”或或“乙乙”)图所示装置做的实验图所示装置做的实验.匀速匀速乙乙(3)通通过过第第1次次实实验验和和第第2次次实实验验的的数数据据分分析析可可得得出出结结论论：使使用用不不同同的的滑滑轮轮组组提提升升相相同同的的重重物物时时，动动滑滑轮轮的的个个数数越多越多(动滑轮的质量越大动滑轮的质量越大)，滑轮组的机械效率，滑轮组的机械效率 (选填选填“越高越高”
13、、“不变不变”或或“越低越低”).(4)小小组组同同学学再再用用第第1次次实实验验中中使使用用的的装装置置做做第第3次次实实验验，表表中中第第3次次实实验验中中空空缺缺的的数数据据应应为为：绳绳端端移移动动距距离离s= m，机械效率，机械效率= %.(5)比比较较第第1次次实实验验和和第第3次次实实验验可可得得出出结结论论：使使用用同同一一滑轮组，滑轮组，.越低越低0.383.3提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高【解析】【解析】(1)实验中应该沿竖直方向匀速向上拉动弹簧实验中应该沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计使物体向上做匀速直线运动；测力计使物体向上做匀
14、速直线运动；(2)图甲的滑轮组图甲的滑轮组有有3股绳子承重，绳子自由端通过的距离是钩码上升高股绳子承重，绳子自由端通过的距离是钩码上升高度的度的3倍；图乙的滑轮组有倍；图乙的滑轮组有4股绳子承重，绳子自由端通股绳子承重，绳子自由端通过的距离是钩码上升高度的过的距离是钩码上升高度的4倍倍.分析表中数据可知，第分析表中数据可知，第2次实验绳端移动的距离正好是钩码上升高度的次实验绳端移动的距离正好是钩码上升高度的 倍，倍，所以第所以第2次实验使用的是乙图的装置；次实验使用的是乙图的装置；(3)由表中数据可由表中数据可知，第知，第1次实验时绳端移动的距离正好是钩码上升高度次实验时绳端移动的距离正好是钩
15、码上升高度的的 倍，所以它使用的是甲滑轮组，而第倍，所以它使用的是甲滑轮组，而第2次实验次实验使用的是乙滑轮组使用的是乙滑轮组.显然，甲显然，甲滑轮组动滑轮的个数滑轮组动滑轮的个数少，动滑轮质量小，重力小，而两次实验钩码重、物体少，动滑轮质量小，重力小，而两次实验钩码重、物体上升高度等都不变，所以探究的是机械效率与动滑轮个上升高度等都不变，所以探究的是机械效率与动滑轮个数（质量）的关系数（质量）的关系.实验中，第实验中，第1次实验使用的甲滑轮组次实验使用的甲滑轮组动滑轮个数少（质量小），其机械效率较大，所以通过动滑轮个数少（质量小），其机械效率较大，所以通过这两组实验可得：使用不同的滑轮组提升
16、相同的重物时，这两组实验可得：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低；械效率越低；(4)第第3次实验使用甲滑轮组做实验时，绳次实验使用甲滑轮组做实验时，绳端通过的距离是钩码上升高度的端通过的距离是钩码上升高度的3倍，所以绳端移动距倍，所以绳端移动距离离s=3h=30.1 m=0.3 m，有用功是，有用功是W有用有用=Gh=6 N0.1 m=0.6 J,总功是总功是W总总=Fs=2.4 N0.3 m=0.72 J，所以机械效率所以机械效率 ；(5)第第3次次实验和第实验和第1次实验使用的滑轮组相
17、同，动滑轮的重力相同，次实验使用的滑轮组相同，动滑轮的重力相同，钩码的重力不同，所以探究的是机械效率与提升的重物钩码的重力不同，所以探究的是机械效率与提升的重物的重力的关系的重力的关系.而实验中，第而实验中，第1次的物重轻、机械效率低，次的物重轻、机械效率低，第第3次的物重重，机械效率也高，故可得出结论：使用同次的物重重，机械效率也高，故可得出结论：使用同一滑轮组，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高一滑轮组，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高.(1)滑轮组的机械效率除了与物重及动滑轮的重力有关滑轮组的机械效率除了与物重及动滑轮的重力有关外，还与外，还与 等有关等有关.(2)随着物重的增大额外功随着物重的增大额外功 (选填选填“减小减小”、“增增大大”或或“不变不变”)，原因是，原因是.(3)根据实验结论，要提高同一滑轮组机械效率，可以根据实验结论，要提高同一滑轮组机械效率，可以采取的措施有采取的措施有.绳重绳重(或摩擦或摩擦)增大增大克服摩擦力做功增多克服摩擦力做功增多增加提起的物重，减轻动滑轮重量增加提起的物重，减轻动滑轮重量温馨提示：精练版温馨提示：精练版 专项突破专项突破3专项突破专项突破4
