2014年人教版总复习(知识梳理+真题体验+考点透析+实验探究+易错档案)：14.机械效率

• 5．(2013，长春)如图所示，小明将重300 N的木 箱沿长5 m、高2 m的斜面匀速从底端拉上顶端， 拉力大小恒为150 N。求： • (1)拉力所做的功； • (2)斜面的机械效率。
解：(1)W＝Fs＝150 N×5 m＝750 J
(2)W有用＝Gh＝300
W有用 600 J Gh N×2 m＝600 J，η ＝ ＝ ＝80%(也可直接用η＝ W 750 J Fs 计算)
• 【例2】如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总 重6 N。 • (1)实验时要竖直向上________拉动弹簧测力计，由图可 知拉力大小为________N，若钩码上升的高度为8 cm， 则弹簧测力计向上移动________cm，该滑轮组的机械效 率为________。 • (2)若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将 ________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
• 关于机械效率的计算
• 【例】(2012，重庆)用如图所示的滑轮组匀速提升重为 200 N的物体，人对绳的拉力为125 N，不计绳重和摩擦， 滑轮组的机械效率为________。如果人的体重为600 N， 拉动过程中绳始终未断裂，他用此滑轮组提升的最大物重 为________。
【解析】从题中装置图看出，在不计绳重与摩擦的情况下，有 2F＝G物＋G动，所以G动＝2F－G物＝2×125 N－200 N＝50 N，由公式η W有用 G物h G物 G物 ＝ ＝ ＝ ＝ 2F 得滑轮组的机械效率为η＝ W总 （G物＋G动）h G物＋G动 200 N ＝80%；人的拉力最大时，人提升的物重最大，人的最大拉 125 N×2 力与人的体重相等，所以有G最大＝600 N×2－50 N＝1150 N。 【答案】80% 1150 N
机械效率
W有 1．理解机械效率的普遍意义，并能根据公式η＝ 进 W总 行一般的计算。 2．理解测量滑轮组(或其他简单机械)的机械效率的实验 原理；能对测量过程作出正确说明，以及得出正确的结论 等。
• 机械效率 • 1．有用功：在工作时，人们必需要做的功；额外功： 在工作时，对人们无实用价值而又不得不做的功。使 用机械时，人们对机械做的功是________功，机械 克服有用阻力做的功是________功。总功：有用功 和额外功之和。 • 2．机械效率：有用功与总功的比值叫______，公式 ______。它没有单位，其大小总是________(填“大 于”或“小于”)1。
实验 次数 粗糙程度 G/N 高度h/m 拉力F/N 距离L/m 效率 1 块－木板) 2 3 4 块－木板) 较粗略(木 2.0 同上 同上 较光滑(铁 5.0 0.35 3.1 0.80 0.25 2.0 5.0 1.2 0.35 0.35 0.80 1.4 3.5 52% 0.80 0.80 63% 63% 接触面 物块重 物块上升的 沿斜面的 物块移动的 机械
【解析】(1)实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力大小 为2.4 N，则弹簧测力计向上移动的距离为钩码上升距离的3倍，即
W有 6 N×0.08 m 0.48 J 0.24 m，η ＝ ＝ ＝ ＝83.3%；(2)影响滑轮组机 W总 2.4 N×0.24 m 0.576 J 械效率的因素有三个：一是轴与轮及绳之间的摩擦，二是动滑轮的重 力，三是提升的物体重量。若仅增加钩码的个数，就是增大所提升的 物体重量，则有用功增大，那么机械效率就会增大。 【答案】(1)匀速 2.4 24 83.3% (2)增大
• 【变式题】(2012 ，潍坊 ) 如图所示，用两个定滑 轮和一个动滑轮组成滑轮组，每个滑轮重为30 N。 用这个滑轮组把重300 N的物体匀速提升2 m，不 计绳重及摩擦，则拉力 F 的大小是 110N ，滑轮组 的机械效率为90.9%。
一、测滑轮组的机械效率 Gh 1．实验原理η＝ Fs 2．实验方法 用刻度尺测出________和________，用弹簧测力计测出________和 ________，求出机械效率η。 3．探究影响机械效率的因素 ①控制物体的重力不变，改变动滑轮的个数，探究机械效率与________的关 系。 ②控制动滑轮的个数和绕法不变，改变物体的重力，探究机械效率与 ________的关系。
解：(1)拉力F做功W总＝Pt＝1250 W×40 s＝5×104 J (2)h＝10 m时，绳端移动距离s＝2 h＝20 m，绳端移动速 s 20 m P 1250 W 度v绳＝ ＝ ＝0.5 m/s，F＝ ＝ ＝2500 N t 40 s v 0.5 m/s (3)W有＝
4 W 4 × 10 J 有 4 Gh＝4000 N×10 m＝4×10 J，η ＝ ＝ ＝80% W总 5×104 J
• 3．(2013，安徽)某实验小组进行测量滑轮组机械效率的 实验，先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G(如图甲)， 再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组，并分别记下钩码 和弹簧测力计的起始位置。 • (1)图甲中弹簧测力计的示数为2N。 • (2)图乙中，为了测量绳子自由端的拉力F，A同学认为应 该在弹簧测力计静止时读数，B同学认为应该在缓慢匀速 提升时读数，正确的是B(选填“A”或“B”Байду номын сангаас同学的方法。 • (3)按照正确的测量方法，测出的拉力F与钩码所受重力G 的大小关系为F＞(选填“＞”“＜”或“＝”)1/3G。 • (4)实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为
• 【常见易错现象】①不能正确区分有用功 和额外功(为了达到目的所做的功是有用功； 对人们没有用但又不得不做的功是额外功)； ②不能正确区分机械效率与功率(功率表示 机械做功的快慢，功率大表示机械做功快， 机械效率表示机械对总功利用率的高低， 效率高表示机械对总功的利用率高)；③认 为机械的机械效率固定不变(滑轮组的机械 效率跟动滑轮的重、绳与滑轮间的摩擦、 提升物体的重力有关)。
• 二、测斜面的机械效率 • 1．实验原理η＝ • 2．实验方法：用刻度尺测出________和 ________，用弹簧测力计测出________，用弹 簧测力计沿斜面匀速拉动物块记下测力计的示数F。 则W有＝Gh，W额＝fs(f是物块与斜面之间的摩擦 力)，W总＝Fs＝Gh＋fs。 • 3．探究机械效率与斜面的倾斜程度的关系时，需 要控制的变量有________、________和 ________。
2．杠杆种类：省力杠杆，动力臂 l1________阻力臂 l2， 优点是________；费力杠杆，l1________l2，优点是________； 等臂杠杆，l1________l2，不省力也不费力。 二、滑轮 3 ． 定 滑 轮 ： 轴 固 定 不 动 的 滑 轮 叫 ________ ， 其 特 点 是 ____________________________ ，其实质是一个 ________ 杠 杆。
• 【例】(2012，武汉)如图所示是探究斜面的机械效率跟什 么因素有关的实验装置。
• (1)实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度 相同的长木板、弹簧测力计各一个，砝码若干， 为了完成实验，还需要的测量工具是________。 • (2)实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码， 改变物块的重力，用弹簧测力计拉着物块沿斜面 做匀速直线运动。实验的部分数据如下表：
①该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与________、 ________、________的关系。 ②在第4次实验中，斜面的机械效率为________(结果精确到1%)。
【解析】要测定斜面的机械效率，必须知道斜面的长与高，所以需要刻度尺；在 1、2两次中，接触面的粗糙程度相同、物块重相同、斜面长相同，但物块上升的高度不 同，即改变了斜面的倾斜程度，斜面的机械效率不同，这说明斜面的机械效率与斜面的 倾斜程度有关；在2、3两次实验中，斜面的倾斜程度相同，只是改变了物块重，斜面的 机械效率相同，这说明斜面的机械效率与物块重无关；在3、4两次实验中，保证了物块 重以及斜面的倾斜程度不变，只是改变了斜面的光滑程度，斜面的机械效率不同，这是 探究斜面的机械效率与接触面的粗糙程度之间的关系；在第四次实验中，W有用＝Gh＝ W有用 5.0 N×0.35 m＝1.75 J，W总＝FL＝3.1 N×0.80 m＝2.48 J，则斜面的机械效率为η＝ W总 1.75 J ＝2.48 J≈0.71＝71% 【答案】(1)刻度尺 (2)①接触面粗糙程度 物块重 斜面倾斜程度 ②71%
了测量钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s。
第3题图
• 4．(2013，眉山)如图所示，利用滑轮组吊运建筑材料。 某次将总重G为4000 N的砖块匀速吊运到高为10 m的楼上， 用时40 s，卷扬机提供的拉力F做功的功率为1250 W。求 在此过程中： • (1)拉力F做功多少？ • (2)拉力F的大小为多少？ • (3)滑轮组的机械效率为多少？
• 4．常见几种简单机械的机械效率：
种类 非理想情况(考虑机械自重及摩 擦) 1 F＝ (G物＋G动) n G 物h G 物 G物 η ＝ ＝ ＝ Fs nF G物＋G动 考虑G动、绳重与摩擦 G物h G物 η ＝ ＝ Fs nF
杠杆 Gh η＝ Fs
斜面 Gh η＝ FL
滑轮 考虑G动，不考虑绳重与摩擦， W额＝G动·h
– 1．(2013，陕西)如图所示的起重机将重为6×103 N的货物 匀速提升10 m，它的电动机做功1.25×105 J，起重机匀速 提升货物做的有用功为 1.6×104J ，机械效率为 48% 。对于 实际机械，机械效率总小于100%的原因是有用功总小于总 功(或机械总要做额外功)。
• 2．(2012，芜湖)用图甲、乙两种方式匀速提升重为100 N 的物体，已知滑轮重20 N，绳重和摩擦力不计，则(D) • A．手的拉力：F甲＝F乙，机械效率：η甲＝η乙 • B．手的拉力：F甲＜F乙，机械效率：η甲＜η乙 • C．手的拉力：F甲＞F乙，机械效率：η甲＜η乙 • D．手的拉力：F甲＞F乙，机械效率：η甲＞η乙
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