资源简介

第2课时　机械效率
机械效率
1.三种功:
(1)有用功:为了达到工作目的必须要做的功。
(2)额外功:对达到工作目的没有用又不得不做的功。
(3)总功:　有用功　和　额外功　的总和。使用任何机械都不省功。
2.机械效率:
(1)公式:　η=　。
(2)规律:机械效率总　小于　1。
(3)提高滑轮组机械效率的主要方法:
①　增加　物重;
②　减小　动滑轮的重力。
【教材图片解读】
【填一填】机械效率的计算
如图所示,利用动滑轮把重为2 N的钩码匀速提升0.1 m,弹簧测力计的示数为1.2 N,则有用功为　0.2　J,拉力F做功为　0.24　J,动滑轮的机械效率为　83.3%　;若换用较轻的动滑轮,机械效率会　增大　(选填“增大”或“减小”)。
主题　测量滑轮组的机械效率
核心解读
【实验装置】
【考点解读】
1.实验中需要的测量工具有　弹簧测力计　、　刻度尺　。
2.测量原理η= 　。
其中W有用=　Gh　,W总=　Fs　。
3.实验中,沿　竖直　方向　匀速缓慢　拉动弹簧测力计,使弹簧测力计的示数
　稳定　,便于读出拉力的大小。
4.改变钩码的数量,多次实验,每次测量的机械效率　不一样　(选填“一样”或“不一样”),说明滑轮组的机械效率与　提升的物重　有关。
【示范案例】小明所在的实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验,实验装置如图甲所示。
[基础探究]
(1)按照甲图装置实验,小明应竖直向上　匀速　拉动弹簧测力计,使钩码从A处升高到A'处。由图可知拉力为　0.8　N,钩码上升的高度为　5　cm。
(2)小明用图甲滑轮组进行了3次实验,如图乙所示,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 83.3%
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　88.9%　(结果保留一位小数)。
②根据第3组实验数据,第3次实验中弹簧测力计的示数为　2.2　N(结果保留一位小数)。
③分析表格中的数据得出结论:同一滑轮组,　提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高　。
[创新拓展]
(3)小明同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法　不正确　(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到　摩擦　对滑轮组机械效率的影响。
(4)在使用同一滑轮组实验时,不改变钩码重,将钩码匀速提升的过程中,弹簧测力计的示数不变,可判断此过程中滑轮组的机械效率　不变　,说明滑轮组的机械效率与钩码提升的高度　无关　。
(5)机械效率是机械性能好坏的重要标志,结合生产生活实际,分析实验数据可知,下列提高机械效率的措施不可行的是　D　。
A.增加所提物重　　 B.减轻机械自重
C.机械加润滑油 D.增加物体上升高度
考点　机械效率
【示范题】(2025·长沙模拟)中国是世界基建强国,塔吊是基建的常用设备,图甲是塔吊的简化模型,图乙是塔吊中滑轮组的局部放大图。已知物体重力为1.2×104 N,动滑轮重力为0.3×104 N,在绳子自由端施加拉力F后,物体在20 s内匀速上升10 m。不计绳重和一切阻力。求:
(1)拉力F的大小;
(2)拉力F做的功;
(3)滑轮组的机械效率。
解:(1)由图可知,n=2,不计绳重和一切阻力,根据F=(G+G动)可知,拉力为
F=(G+G动)=×(1.2×104 N+0.3×104 N)=7.5×103 N
(2)绳子自由端移动的距离
s=nh=2×10 m=20 m
因此拉力做功
W总=Fs=7.5×103 N×20 m=1.5×105 J
(3)滑轮组的机械效率
η======80%
　【提分必备】 机械效率的计算
种类 机械效率
滑轮 (1)竖直方向提升重物: η==== (2)水平方向拉动物体: η===(f为物体克服的摩擦力)
斜面 η==(h:斜面高,L:斜面长)
【失分盲点】 (1)不要认为滑轮组不变,滑轮组的机械效率不变。对于同一滑轮组,提升的物重不同,机械效率不同,增大物重,可以提高机械效率。
(2)水平方向上拉动物体时,克服摩擦力做的功为有用功,而不是额外功。
【变式训练】
1. (2025·株洲模拟)在不计绳重和摩擦的情况下用如图所示的滑轮组匀速提起一个重为180 N的物体,物体在10 s内竖直上升了1 m,人拉绳的力为80 N,人拉绳子做功的功率为　24　W,滑轮组的机械效率为　75%　。
2.(2025·岳阳模拟)如图所示,工人用沿斜面向上,大小为500 N的推力,将重800 N的货物从A点匀速推至B点;再用100 N的水平推力使其沿水平面匀速运动5 s,到达C点,已知AB长3 m,BC长1.2 m,距离地面1.5 m,试问:斜面的机械效率是
　80%　,水平推力做功的功率是　24　W,沿斜面匀速运动时受到的摩擦力是
　100　N。
3.(2024·湖南模拟)小明利用如图所示装置将故障车匀速拉动3 m到达路旁,若汽车质量为1.5 t,地面对车的摩擦力为600 N,人拉绳子的力为400 N。则人的拉力做的功为　2 400　J,装置的机械效率为　75%　。
基础达标
题组1　机械效率
1. (2025·湖南中考)如图,这是小静设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中,下列说法正确的是(C)
A.顶部的定滑轮可以省力
B.机械效率可达到100%
C.主要是利用重力势能转化为动能
D.给车轮轴承加润滑油可以增大摩擦力
2.(2023·岳阳中考)小明学习了滑轮知识后,利用滑轮设计了一个升降装置,如图所示。在爸爸的帮助下,通过它把一个重为100 N的物体从地面提升到9 m高的阳台上,所用拉力F为60 N,用时10 s,关于提升过程描述正确的是(A)
A.做的有用功为900 J
B.拉力F做功的功率为54 W
C.机械效率为60%
D.用升降装置可以省功
3.(2023·永州中考)如图所示,将一个重9.0 N的物体从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端,沿斜面向上的拉力为3.6 N, 在斜面上移动的距离s=1.2 m,物体升高的高度h=0.3 m,则(D)
A.物体所受的摩擦力3.6 N
B.物体克服重力做功4.32 J
C.拉力做功2.7 J
D.斜面的机械效率62.5%
4. (2023·娄底中考)如图所示,重6 N的物体在F=2 N的水平拉力作用下,以10 cm/s的速度向左匀速运动了5 s,已知物体所受的摩擦力为3 N,则拉力做的功为　2　J,动滑轮的机械效率为　75%　。
5. (2025·岳阳模拟)如图所示,工人利用动滑轮匀速提升重物,已知物重400 N,施加在绳端竖直向上的拉力F为250 N,在100 s内将物体提升10 m。不计绳重与摩擦,此过程中动滑轮的机械效率为　80%　,绳端拉力做功的功率为　50　W。
题组2　机械效率的计算
6. (2023·益阳中考)早在3 000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳,通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳,由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m,水桶的质量为1 kg,在这一过程中,人做的总功为500 J。g取10 N/kg。求此次取水的过程中:
(1)人做的有用功为多少;
(2)辘轳的机械效率为多大;
(3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少。
解:(1)拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m,
水的重力G水=m水g=10 kg×10 N/kg=100 N,
人做的有用功:
W有用=G水h水=100 N×4 m=400 J;
(2)辘轳的机械效率η===80%;
(3)此过程的额外功
W额外=W总-W有用=500 J-400 J=100 J;
额外功包含克服水桶重力做功和克服摩擦力做功,对水桶做的额外功:
W额外桶=G桶h桶=m桶gh桶=1 kg×10 N/kg×4 m=40 J;
克服井绳重力与摩擦阻力做的功:
W额外余=W额外-W额外桶=100 J-40 J=60 J。
7.(2025·衡阳二模)如图所示,用平行于斜面向上的200 N的力F将物体从斜面底端匀速拉上高为1 m、长为2 m的斜面顶端,用时20 s。(不计物体大小)
(1)求拉力的功率。
(2)若物体重250 N,求斜面的机械效率。
(3)若物体重为G,与斜面之间的摩擦力为f,斜面长为s,高为h,拉力为F。很多同学都认为,物体匀速上升的过程中,拉力F与摩擦力f是一对平衡力,那么这种看法是否正确,请你判断并写出证明过程。
解:(1)拉力做的总功:
W总=Fs=200 N×2 m=400 J
拉力做功功率:P===20 W
(2)克服物体重力做的有用功:
W有用=Gh=250 N×1 m=250 J
斜面的机械效率:η===62.5%;
(3)不正确,拉着物体在斜面上匀速运动时,拉力不仅要克服重力做功,而且要克服摩擦力做功。
拉力做的总功:W总=Fs
克服重力做的有用功:W有用=Gh
克服摩擦力做的额外功:W额外=fs
因为W总=W有用+W额外,所以W总>W额外,即Fs>fs,所以F>f,所以拉力F与摩擦力f不是一对平衡力。
能力提升
8. (2023·郴州中考)如图所示,物体重10 N,每个滑轮重1 N,在F=2.5 N的拉力作用下,物体上升了1 m,则拉力做的有用功是　10　J,克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为　3　J。
跟踪诊断,请使用“校本作业”第2课时　机械效率
机械效率
1.三种功:
(1)有用功:为了达到工作目的必须要做的功。
(2)额外功:对达到工作目的没有用又不得不做的功。
(3)总功: 和 的总和。使用任何机械都不省功。
2.机械效率:
(1)公式: 。
(2)规律:机械效率总 。
(3)提高滑轮组机械效率的主要方法:
① 物重;
② 动滑轮的重力。
【教材图片解读】
【填一填】机械效率的计算
如图所示,利用动滑轮把重为2 N的钩码匀速提升0.1 m,弹簧测力计的示数为1.2 N,则有用功为 J,拉力F做功为 J,动滑轮的机械效率为 ;若换用较轻的动滑轮,机械效率会 (选填“增大”或“减小”)。
主题　测量滑轮组的机械效率
核心解读
【实验装置】
【考点解读】
1.实验中需要的测量工具有 、 。
2.测量原理η= 。
其中W有用= ,W总= 。
3.实验中,沿 方向 拉动弹簧测力计,使弹簧测力计的示数
,便于读出拉力的大小。
4.改变钩码的数量,多次实验,每次测量的机械效率 (选填“一样”或“不一样”),说明滑轮组的机械效率与 有关。
【示范案例】小明所在的实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验,实验装置如图甲所示。
[基础探究]
(1)按照甲图装置实验,小明应竖直向上 拉动弹簧测力计,使钩码从A处升高到A'处。由图可知拉力为 N,钩码上升的高度为 cm。
(2)小明用图甲滑轮组进行了3次实验,如图乙所示,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 83.3%
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根据第3组实验数据,第3次实验中弹簧测力计的示数为 N(结果保留一位小数)。
③分析表格中的数据得出结论:同一滑轮组, 。
[创新拓展]
(3)小明同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法 (选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。
(4)在使用同一滑轮组实验时,不改变钩码重,将钩码匀速提升的过程中,弹簧测力计的示数不变,可判断此过程中滑轮组的机械效率 ,说明滑轮组的机械效率与钩码提升的高度 。
(5)机械效率是机械性能好坏的重要标志,结合生产生活实际,分析实验数据可知,下列提高机械效率的措施不可行的是 。
A.增加所提物重　　 B.减轻机械自重
C.机械加润滑油 D.增加物体上升高度
考点　机械效率
【示范题】(2025·长沙模拟)中国是世界基建强国,塔吊是基建的常用设备,图甲是塔吊的简化模型,图乙是塔吊中滑轮组的局部放大图。已知物体重力为1.2×104 N,动滑轮重力为0.3×104 N,在绳子自由端施加拉力F后,物体在20 s内匀速上升10 m。不计绳重和一切阻力。求:
(1)拉力F的大小;
(2)拉力F做的功;
(3)滑轮组的机械效率。
　【提分必备】 机械效率的计算
种类 机械效率
滑轮 (1)竖直方向提升重物: η==== (2)水平方向拉动物体: η===(f为物体克服的摩擦力)
斜面 η==(h:斜面高,L:斜面长)
【失分盲点】 (1)不要认为滑轮组不变,滑轮组的机械效率不变。对于同一滑轮组,提升的物重不同,机械效率不同,增大物重,可以提高机械效率。
(2)水平方向上拉动物体时,克服摩擦力做的功为有用功,而不是额外功。
【变式训练】
1. (2025·株洲模拟)在不计绳重和摩擦的情况下用如图所示的滑轮组匀速提起一个重为180 N的物体,物体在10 s内竖直上升了1 m,人拉绳的力为80 N,人拉绳子做功的功率为 W,滑轮组的机械效率为 。
2.(2025·岳阳模拟)如图所示,工人用沿斜面向上,大小为500 N的推力,将重800 N的货物从A点匀速推至B点;再用100 N的水平推力使其沿水平面匀速运动5 s,到达C点,已知AB长3 m,BC长1.2 m,距离地面1.5 m,试问:斜面的机械效率是
,水平推力做功的功率是 W,沿斜面匀速运动时受到的摩擦力是
N。
3.(2024·湖南模拟)小明利用如图所示装置将故障车匀速拉动3 m到达路旁,若汽车质量为1.5 t,地面对车的摩擦力为600 N,人拉绳子的力为400 N。则人的拉力做的功为 J,装置的机械效率为 。
基础达标
题组1　机械效率
1. (2025·湖南中考)如图,这是小静设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.顶部的定滑轮可以省力
B.机械效率可达到100%
C.主要是利用重力势能转化为动能
D.给车轮轴承加润滑油可以增大摩擦力
2.(2023·岳阳中考)小明学习了滑轮知识后,利用滑轮设计了一个升降装置,如图所示。在爸爸的帮助下,通过它把一个重为100 N的物体从地面提升到9 m高的阳台上,所用拉力F为60 N,用时10 s,关于提升过程描述正确的是( )
A.做的有用功为900 J
B.拉力F做功的功率为54 W
C.机械效率为60%
D.用升降装置可以省功
3.(2023·永州中考)如图所示,将一个重9.0 N的物体从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端,沿斜面向上的拉力为3.6 N, 在斜面上移动的距离s=1.2 m,物体升高的高度h=0.3 m,则( )
A.物体所受的摩擦力3.6 N
B.物体克服重力做功4.32 J
C.拉力做功2.7 J
D.斜面的机械效率62.5%
4. (2023·娄底中考)如图所示,重6 N的物体在F=2 N的水平拉力作用下,以10 cm/s的速度向左匀速运动了5 s,已知物体所受的摩擦力为3 N,则拉力做的功为 J,动滑轮的机械效率为 。
5. (2025·岳阳模拟)如图所示,工人利用动滑轮匀速提升重物,已知物重400 N,施加在绳端竖直向上的拉力F为250 N,在100 s内将物体提升10 m。不计绳重与摩擦,此过程中动滑轮的机械效率为 ,绳端拉力做功的功率为 W。
题组2　机械效率的计算
6. (2023·益阳中考)早在3 000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳,通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳,由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10 kg的水缓慢上升了4 m,水桶的质量为1 kg,在这一过程中,人做的总功为500 J。g取10 N/kg。求此次取水的过程中:
(1)人做的有用功为多少;
(2)辘轳的机械效率为多大;
(3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少。
7.(2025·衡阳二模)如图所示,用平行于斜面向上的200 N的力F将物体从斜面底端匀速拉上高为1 m、长为2 m的斜面顶端,用时20 s。(不计物体大小)
(1)求拉力的功率。
(2)若物体重250 N,求斜面的机械效率。
(3)若物体重为G,与斜面之间的摩擦力为f,斜面长为s,高为h,拉力为F。很多同学都认为,物体匀速上升的过程中,拉力F与摩擦力f是一对平衡力,那么这种看法是否正确,请你判断并写出证明过程。
能力提升
8. (2023·郴州中考)如图所示,物体重10 N,每个滑轮重1 N,在F=2.5 N的拉力作用下,物体上升了1 m,则拉力做的有用功是 J,克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为 J。

展开更多......

收起↑