资源简介

11.3 如何提高机械效率(测算滑轮组的机械效率)
【课时衔接】
1.(机械效率的概念)物理学中,将　 　与　 　的比值叫作机械效率。计算公式:　　　　　　　　　　　　　　。
2.(机械效率的应用)用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为720 N的货物匀速提高10 m,所做的总功为12000 J,此时滑轮组的机械效率为　 　;用该滑轮组提升更重的物体,机械效率会
　 　(选填“变小”、“不变”或“变大”)。
【基础通关】
3.从机械效率的公式可以知道,要提高机械效率,关键在于减小　 　功。实际使用机械时,我们可以通过合理设置机械结构、减小　 　、减小　 　等方法,来提高机械效率。
4.（教材变式练）一个人利用如图所示的滑轮组提起一个重2400 N的重物,所用的拉力是500 N,绳子自由端移动了4 m,下列说法正确的是 ( )
A.总功是9600 J,机械效率是40%
B.有用功是1200 J,机械效率是60%
C.有用功是1400 J,机械效率是63%
D.总功是2000 J,机械效率是50%
【素养提升】
5.（素养拓展练）小廖同学家里正在修建楼房,他通过调查了解到工人利用如图所示的装置,将重力为900 N的物体匀速提升了6 m,工人对绳子施加的拉力F为475 N。忽略绳重和机械之间的一切摩擦。下列说法中正确的是 ( )
①拉力F做的功为2850 J
②动滑轮的重力为50 N
③拉力F做的额外功为600 J　④如用该装置匀速提升重力为950 N的物体,则该滑轮组的机械效率为95%
A.①③　 B.②④　 C.①②　 D.③④
6.用一个动滑轮把物体匀速拉起,不计摩擦,则下列说法正确的是 ( )
A.动滑轮的质量越大,机械效率越高
B.拉起的物体质量越大,机械效率越高
C.拉起物体的速度越大,机械效率越高
D.物体被拉起得越高,机械效率越高
7.小明用如图所示的实验装置探究“杠杆的机械效率”时,将总重为G=100 N的钩码挂在铁质杠杆上,弹簧测力计作用于P点,现竖直向上匀速拉动弹簧测力计,钩码上升的高度为h=0.2 m,弹簧测力计的示数为F=50 N,其移动的距离为s=0.5 m,(不计转轴O处的摩擦,钩码重不变)则下列说法正确的是 ( )
A.此时杠杆的机械效率η为60%
B.若增加钩码的质量,重复实验,则杠杆的机械效率不变
C.若将钩码移动到Q点,仍将钩码匀速提升h的高度,此时弹簧测力计的示数为F',F'小于F
D.若将钩码移动到Q点,仍将钩码匀速提升h的高度,杠杆的机械效率为η',η'大于η
8.用图示装置探究“斜面的机械效率”,实验记录如下表。
实验 次数 物体 种类 物重 G/N 斜面高 h/cm 沿斜面的 拉力F/N 斜面长 s/cm 机械效 率η
1 木块 4 15 0.90 100 66.7%
2 小车 4 15 0.66 100
(1)沿斜面拉动物体时,应使其做　　　　　运动,第2次实验的机械效率为　　　%。由实验可得初步结论:斜面倾斜程度相同时,　 　越小,机械效率越高。
(2)第1次实验中,木块所受摩擦力为　 　N。
9.小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行了3次实验,如图所示,实验数据记录如表。
次数 钩码 重/N 钩码上升 距离/cm 弹簧测力 计示数/N 弹簧测力计 上升距离/cm 机械 效率
1 2 10 0.8 30 83.8%
2 4 10 1.5 30
3 6 10 30 90.9%
(1)第2次实验中滑轮组的机械效率为　 　(结果保留一位小数)。
(2)如图丙所示,第3次实验中弹簧测力计的示数为　 　N。
(3)分析表格中的数据得出结论:同一滑轮组,　 　。
(4)在第2次实验时,如果拉力方向与竖直方向有一定夹角,那么所测得的滑轮组的机械效率将会　 　(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
10.在“探究影响动滑轮机械效率的因素”的实验中,小佳用同一动滑轮进行了三次实验,实验装置如图所示。
序 号 动滑 轮重 G动/N 钩码 总重 G/N 钩码上 升的高 度h/m 弹簧测 力计示 数F/N 绳自由端 上升的高 度s/m 动滑轮的 机械效率 η
① 0.3 1 0.2 0.70 0.4 71.4%
② 0.3 2 0.2 1.28 0.4 78.1%
③ 0.43 4 0.2 0.4
(1)实验时,小佳应沿　 　方向匀速拉动弹簧测力计。
(2)第3次实验时,弹簧测力计的示数如图所示,此时绳端受到的拉力为　 　N,拉力所做的额外功为　 　J,动滑轮的机械效率为　 　%。
(3)分析表中数据可知:用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时,随着钩码总重的增加,拉力所做的额外功将　 　(选填“减小”、“不变”或“增大”),你认为其原因是　 　。
(4)(多选)为提高动滑轮的机械效率,下列措施可行的是　 　。
A.增加钩码的总重
B.增加提升钩码的高度
C.在滑轮转轴处涂润滑油
D.换用质量更小的滑轮
参考答案
1.有用功　总功　η=×100%
2.60%　变大
3.额外　摩擦　机械自重
4.B
5.B　解析:①由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2,拉力移动距离s=2h,拉力F做的功: W总=Fs=475 N×2×6 m=5700 J,故①错误;
②不计绳重和摩擦时,由F=(G+G轮)可得,动滑轮的重力:
G动=nF-G=2×475 N-900 N=50 N,故②正确;
③有用功W有=Gh=900 N×6 m=5400 J,
拉力F做的额外功W额=W总-W有=5700 J-5400 J=300 J,故③错误;
④滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%=95%,故④正确。
6.B
7.D
8.(1)匀速直线　90.9　摩擦力
(2)0.3
9.(1)88.9%
(2)2.2
(3)提升物体的重力越大,机械效率越高
(4)变小
10.(1)竖直
(2)2.4　0.16　83.3
(3)增大　摩擦力变大
(4)ACD
211.3 如何提高机械效率(有用功与额外功 机械效率)
【课时衔接】
1.(功率计算公式的运用)粗糙水平面上有一个重为100 N的物体,用10 N的水平推力使其以3 m/s的速度沿力的方向匀速运动了10 s,此过程中重力做功为　 　J,推力的功率为
　 　W,摩擦力为　 　N。
2.(做功快慢的比较)若甲、乙两同学体重相同,同时登上5楼时,甲登楼比乙快,则比较测出的功率P甲　 　P乙,W甲　 　W乙。(均选填“>”、“<”或“=”)
【基础通关】
3.（教材变式练）机械效率越高的机械,有用功和总功的比值越　 　;当总功一定时,有用功越大,机械效率越　 　。
4.关于功、功率、机械效率,下列说法正确的是 ( )
A.物体做功越多,功率越大
B.作用在物体上的力越大,对物体所做的功越多
C.机械功率越大,则机械做功越快
D.机械做的有用功越多,机械效率就越高
【素养提升】
5.质量为0.5 kg的塑料桶装满水后总质量为10 kg,小明将其从地面匀速搬到高度为1 m的桌面上,在竖直向上搬水的过程中对　 　做的功是有用功,为　 　J;对　 　做的功是额外功,为　 　J;整个过程的机械效率是　 　。(g取10 N/kg)
6.如图所示,利用斜面给货车装载货物时,货物重600 N,用400 N的拉力将货物匀速拉到斜面顶端,拉动的距离为3 m,提升高度为1.5 m,所用时间t=30 s。则拉力所做的功为　 　J,斜面的机械效率为　 　,此过程中物体受到的摩擦力为　 　N。
7.利用如图所示的滑轮,在粗糙水平面上匀速拉动物体,下列叙述正确的是 ( )
A.重力做的功是有用功
B.拉力F1做的功是额外功
C.绳子自由端的拉力F做的功是总功
D.该滑轮的机械效率可能等于100%
8.（素养拓展练）如图所示,用拉力F通过动滑轮将重90 N的货物匀速提升1 m,动滑轮的机械效率为90%。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦,求;
(1)上述过程中的有用功W有。
(2)上述过程中拉力所做的功WF。
(3)动滑轮所受的重力G动。
参考答案
1.0　30　10
2.>　=
3.大　高
4.C
5.水　95　桶　5　95%
6.1200　75%　100
7.C
8.解:(1)上述过程中的有用功:
W有用=Gh=90 N×1 m=90 J
(2)由η=得拉力做的总功:
WF===100 J
(3)由图知,绳子的有效股数为2股,则s=2h=2×1 m=2 m,
由W=Fs得,绳端的拉力:F===50 N
不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮所受的重力:
G动=nF-G=2×50 N-90 N=10 N
2

展开更多......

收起↑