机械效率讲义及习题

机械效率

１、有用功：定义：对人们有用的功。

公式：W 有用＝Gh （提升重物）=W 总－W 额=ηW 总 斜面：W 有用= Gh

2、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功

公式：W 额= W 总－W 有用=G 动h （忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 斜面：W 额=f L

3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功

公式：W 总=W 有用＋W 额=FS= W 有用／η 斜面：W 总= fL+Gh=FL

4、机械效率：① 定义：有用功跟总功的比值。

② 公式：

斜 面： 定滑轮：

动滑轮： 滑轮组 ③ 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。通常用 百分数 表示。某滑轮机械效率为60%表 示有用功占总功的60% 。

④提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。 5、机械效率的测量：

① 原 理：

②应测物理量：钩码重力G 、钩码提升的高度h 、拉力F 、绳的自由端移动的距离S ③器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。

④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 ⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

A 动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

B 提升重物越重，做的有用功相对就多。

C 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

【例】一个滑轮组如图所示，其机械效率为 75％，要用它提起重为3600N 的货物，需要用多大的拉力？

【分析指导】此题可应用机械效率的知识来求解，先确定有用功 ，

是克服货物重力所做的功，

，总功是F 对机械所做的功，

，据机械效率：

【答案】需要用800N 的拉力。

【小结】此类题不能直接用“滑轮组和货物由几段绳子来承担提起物体所用的力就是物重的几分之一”这一结论来求解，因为，这一结论的适用条件是理想机械，也就是，不考虑动滑轮的重力和摩擦力．

基础练习

1.四位同学在测量滑轮组机械效率的实验时，得出以下四个结果，其中可能正确的是：（ ） A 、0.3％ B 、60％ C 、100％ D 、120％

2.分别用一个定滑轮和一个动滑轮将两个相同的重物提高相同的高度，则（ ） A 、定滑轮的总功一定大于动滑轮的总功； B 、定滑轮的有用功一定大于动滑轮的有用功； C 、定滑轮的有用功一定小于动滑轮的有用功； D 、定滑轮的有用功一定等于动滑轮的有用功。

3.一滑轮组，不计绳子与滑轮间及所有滑轮与轴之间的摩擦，用它来提升一重为 G 的货物时，其机械效率是80％；若用此滑轮组来提升一重2G 的货物时，其机 械效率是多少？

A 、大于80％ ；

B 、等于80％ ；

C 、小于80％ ；

D 、无法确定 4.下列说法正确的是：

A 、做相同的功，所用时间越少，功率越大；

B 、机械效率高的机械，做功也越快；

C 、机械效率高的机械一定省力

D 、滑轮组绳子股数越多，机械效率越高 5.用杠杆把重为400N 的物体匀速提高1m ，这时动力作用点下降2m ，所用动力是250N ，则动力做的总功是 J ，杠杆对重物做的有用功是 J ，该杠杆的机械效率 是 。

6、一个滑轮组的机械效率是80％，滑轮做的额外功是40J ，则它完成的总功是200J ，有用功是 J 。

η W 有用

W 总 =

η G h

F L

= η G h F S = G h F h = G

F = η

G h F S = G h

F 2h = G

2F

= η G h F S = G h

F n h =

G n F

= η W 有用 W 总 =

G h

F S

=

自我测试

1．机械效率是_____功跟_____功的比值，公式η=______由于_______总是存在的，所以机械效率总_____1。

2．用一个动滑轮把重为1000 N的物体提高2 m，所用的力是550 N，则有用功为_____J，总功为_____J，这个滑轮组的机械效率为_____，动滑轮的重力_____N（不计绳重及摩擦）3．如图1所示，用此装置拉一重为100 N的重物，使其在地面上做匀速直线运动，若不计滑轮重和摩擦，所需拉力为8 N，则物体与地面间的摩擦力为_____N。实际此装置的机械效率为80%，欲使物体以0.6 m/s的速度沿水平地面前进，那么实际拉力为_____N，拉力在 5 s 内做的功为_____J。

图1

4．关于机械效率，下列说法正确的是[ ]

A 机械效率高的机械做功一定多

B 使用机械可以省力，省力越多，机械效率越高

C 没有摩擦时，机械效率一定等于100%

D 做同样的有用功，额外功越小，机械效率越高

5．用动滑轮、定滑轮、滑轮组分别提升一重物，在不计摩擦的情况下，机械效率最高的机械是[ ]

A.动滑轮

B.滑轮组

C.定滑轮

D.都一样

6．一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比较[ ]

A.总功不变，有用功增加了

B.总功不变，额外功减小了

C.有用功不变，总功减小了

D.以上说法都不对

7．用一动滑轮将重物匀速提升2 m，人对绳子的自由端所用力是40 N，不计滑轮重和摩擦，则物重和提升重物所做的功分别是[ ]

A.80 N，80 J

B.80 N，160 J

C.40 N，160 J

D.40 N，80 J

8．起重机在1 min内能把5.0×104 N的物体匀速提高30 m，它的机械效率是60%，在 1 min内，起重机所做的有用功为多少J？所做的总功为多少J？总功率是多少W？