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第十一章 简单机械（二）——机械效率
【中考透视 明确航向】本专题中有关机械效率的计算及定性分析，测滑轮组的机械效率的实验等是各地普遍考查的重点.题型主要有选择、填空、作图、实验探究及计算题等．
纵观近年全国中考题，有关机械效率的计算题常与功率、压强、密度、浮力结合在一起考查，难度明显增大.
【典例探究 提炼技法】
考点一：机械效率概念的的理解
(
【解法技巧】
①首先要明确机械效率的物理意义：机械效率是机械性能的重要标志之一，它反映机械对总功的利用率；
②
然后从机械效率的公式入手分析：由公式
可知,当额外功一定时,机械做的有用功越多,机械效率越高。当机械所做的有用功一定时,机械做的额外功越少,机械效率越高。可见，机械效率与机械是否省力、做功多少、做功快慢都无关。
)
【例1】：下列关于机械效率的说法正确的是（　　）
A．越省力的机械，机械效率越高 B．做功越少的机械，机械效率越低
C．做功越慢的机械，机械效率越低 D．总功相同，有用功越大的机械，机械效率越高
考点二：定性比较或计算机械效率的大小
(
【解法技巧】
①审题：明确已知量和待求量；进而分析额外功产生的原因；②然后根据已知量选择合理的公式分别表达出
；③最后利用
注意：
对于滑轮组来说，若已知物体移动的距离或速度，可根据承担物重或承担水平摩擦力的绳子段数n计算出绳子自由端移动的距离或速度.即
s
绳
=nh
物
；
v
F
=2v
G
.若不计摩擦或绳重，表明额外功是由于克服动滑轮的重产生的，此时额外功的大小为：
)【例2】：分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组（不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等），则下列选项中正确的是（　　）
A．η组＜η动＜η定 B．η动＜η定＜η组 C．η定＜η动＜η组 D．η定＜η组＜η动
【例3】：同一物体（质量为m）先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速提升，两次提升高度均为h，两次拉力大小均为，斜面长AB=2h，则这两次提升物体的机械效率比较（　　）
A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙 C．η甲=η乙 D．条件不足无法比较
【例4】：如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m．此过程中，额外功和机械效率分别是（　　）
A．0.4J　 83.3% B．0.8J　 91.7%
C．0.8J　 83.3% D．0.4J　 91.7%
考点三：功、功率和机械效率的综合计算
(
【解法技巧】
①认真审题,剖析题意确定各量间的关系。②根据已知量和待求量的关系,结合相应的公式或物理量规律建立关系式。③逐步分析、计算中间物理量,直至导出所求量。
注意：
对于求解功率时一定要明确是求总功的功率还是有用功的功率。
)
【例5】：如图是工人利用滑轮组提升重为810N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，物体上升10s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60J，不计绳重．求：
（1）工人拉绳子的速度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）滑轮组中的动滑轮的重力．
【例6】：小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60kg，在F=50N的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍．求：
（1）货箱的重力是多少？
（2）拉力F的功率是多少？
（3）货箱运动了1min，克服摩擦所做的功是多少？
（4）此滑轮组的机械效率是多少？
考点四：测量滑轮组的机械效率实验
(
【解法技巧】
①首先根据已有知识写出测量滑轮组机械效率的原理公式。②然后选择器材设计合理的实验方案。③最后分析实验数据得出结论并进行简单计算。
注意：
滑轮组的机械效率与绕线方法和重物提升高度无关；同一滑轮组机械的效率随所提物重增大而增大。
)
【例7】：小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验．（如图所示），用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示．
（1）观察如图中测力计的示数，表格中编号①的数值是　　，②的数值是　．
（2）小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法　 　是与本实验同理的．
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员
方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量．
方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑．
（3）小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率；小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了，你认为　 　 的看法是正确的．
第十一章1234简单机械（三）——功和机械能
【中考透视 明确航向】考点有:（1）理解功的两个必要因素，判断物体是否做功；（2）在简单做功过程中对功、功率的计算或估算；（3））动能、势能的大小变化及转化；（4）实验探究题主要考查日常生活中做功过程对应功率的测定，用控制变量的方法研究动能、重力势能大小的影响因素；计算题主要考查功、功率、机械效率与速度、密度、力、压强、浮力、简单机械等知识点的综合运用.近年来，功的计算与运动图象相结合考查学生数理结合的能力成为中考新动向.
【典例探究 提炼技法】
考点一：功
命题角度1：做功的判断
(
【解法技巧】
①
首先应明确判断哪个力（或施力物体）对物体做功；
②
然后分析作用在物体上的力是否产生了“成效”—沿着力的方向通过了一段距离。若力产生了“成效”，则该力就对物体做了功。
注意：
物体克服某个力做功的含义：若施加在物体上的力与物体的运动方向相反，我们通常说物体克服该力做了功.比如:物体在竖直向上运动h的过程中,物体克服重力做功；再如：物体在水平方向上向前运动s,物体克服摩擦力做功.
)
【例1】：下列生活实例中，力对物体做功的有（　　）
命题角度2：功的计算
(
【解法技巧】
①
首先要明确题目中所求的是什么力对物体做的功；
②
然后确定物体在力F的方向上通过的距离s;
③
最后利用W=Fs计算。计算时各物理量单位要统一。
注意：
①
克服重力做功（W=Gh）与克服阻力（摩擦力）做功（W=fs）是常见的功的表达方式.
②
功的估算:估测力的大小和物体在力的方向上移动的距离,估算功。
)【例2】：小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m，松开手后，书箱仍向前滑行了lm，整个过程中小明做功　 　J，书箱的重力做功　 　J．
【例3】：将一本九年级物理书从地面捡到课桌做的功大概是（　　）
A．0.2J B．2J C．20J D．200J
考点二：功率大小的计算或定性比较大小
(
【解法技巧】
首先通过审题明确已知条件，然后再选择相对应的功率的公式求解。
注意：
①P =
具有普遍性，不限制物体的运动状态；P=Fv必须是物体做匀速直线运动状态。②计算时P、W、t必须对应于同一段时间和同一物体;时间的单位用s,功的单位用J,功率的单位才会是W,速度的单位用m/s。
③
功和功率的估算:估测力的大小和物体在力的方向上移动的距离,估算功。再根据时间估算功率。
)
【例4】：在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB=BC．如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则W1　 　W2，P1　 　P2（两空均选填“＞”、“＜”或“=”）
例4题图 例5题图
【例5】：如图为四旋翼无人机，质量为1.2kg，下方悬挂着一个质量为0.1kg的摄像机．在10s内无人机从地面竖直上升了20m，然后边摄像边斜向上飞行了30s，仪表盘上显示离地面高度为36m．无人机前10s对摄像机做功　 　J，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为　 　W．
考点三：机械能
命题角度1：比较机械能的大小
(
【解法技巧】
①
首先根据决定动能（或势能）大小的因素分析各因素是否改变或怎样改变，从而判断动能和重力势能（或弹性势能）如何变化.
②
然后再根据“机械能=动能+势能”的关系再判断机械能的变化。
)
【例6】：年4月20日19时41分35秒，“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由“长征七号遥二”运载火箭成功发射升空．在它们加速升空的过程中，关于火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的能量下列说法正确的是（　　）
A．机械能的总量不变 B．机械能的总量变小 C．动能不变 D．重力势能变大
命题角度2：机械能的转化和守恒
(
【解法技巧】
①
首先分析决定动能大小的因素和决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化.
②
在动能和势能相互转化的过程中，如果没有机械能与其它形式的能之间的转化，即没有空气阻力和摩擦等原因造成的机械能损失，机械能的总量是保持不变，即机械能守恒.如果存在空气阻力和摩擦等，机械能的总量减小.
注意：
题目中如果有“在光滑斜面上滑动”，则表示没有能量损失——机械能守恒；如果有“在斜面上匀速下滑”，则表示有能量损失——机械能不守恒.
)
【例7】：如图所示，人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行，下列说法正确的是（ ）
A．卫星在近地点时，动能最大，机械能最大
B．卫星在远地点时，势能最大，机械能最大
C．卫星从近地点向远地点运行时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，机械能不变
D．卫星从远地点向近地点运行时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，机械能不变
【例8】：如图所示，物体沿光滑斜面从顶端下滑至底端．在这个过程中，物体的速度v、通过的距离s、机械能E和动能Ek随时间t的变化如图所示，则错误的是（　　）
A． B． C． D．
考点四：探究实验——决定动能（或势能）的大小因素
(
【解法技巧】
①
首先根据探究问题写出动能（或势能）的影响因素；
②
为研究问题的需要，利用控制变量法和转换法设计合理的实验方案作答。
注意：
①
结论的表述要强调“在×××相同时”的前提条件。
②
对物体动能大小影响较大的是速度.
)
【例9】：如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图．
（1）该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体　　的关系（物体A、B质量不变）
（2）该实验中所探究物体的动能是指物体　 　（选填“A”或“B”）的动能
（3）该实验物体动能的大小是通过　 　来反映的。
（4）该实验物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度，它是通过
　 　（选填“高度”或“质量”）来改变的。
（5）实验表明，同一物体A从斜面高处滚下，高度越大，物体B被撞得越远，可得结论：
　　 。
（6）若要研究物体动能与质量的关系，则需不同质量的物体从斜面　 　高度由静止滚下，并观察记录．
【例10】：小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想．
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关
为此小夏设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）．
实验序号 铅球代号 铅球质量/g 下落高度/m 陷入沙中的深度/m
① A 200 0.5 0.1
② B 400 0.5 0.25
③ C 200 1 0.2
④ D 200 1 0.2
实验数据如下表：
（1）本实验中，采用的研究问题的方法是　 　．（写出一种方法即可）
（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过　 　来反映的．
（3）为验证猜想二，应比较　　（填实验序号），得到的结论是：当物体质量相同时，　 　．
（4）比较③④，得到的结论是　 　．
（5）经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能（Ep）的表达式“Ep=mgh”，并去办公室询问了老师，得以证实，小夏高兴不已，回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能，其中B球的动能为　 　J．（忽略空气阻力，g=10N/kg）。

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