1、第3节 机械效率,知识点一,知识点二,知识点三,知识点一有用功和额外功 1.有用功:为完成工作目的必须要做的功,叫做有用功。 2.额外功:在利用机械做功的过程中,在做有用功的同时,还要克服机械的重力、机械间的摩擦力等多做一部分功,这部分功叫做额外功。 3.总功:在利用机械做功的过程中,有用功和额外功之和是总共做的功,叫做总功。,知识点一,知识点二,知识点三,拓展归纳,知识点一,知识点二,知识点三,知识点一,知识点二,知识点三,例1 用一个动滑轮将250 N的重物匀速提高2 m,所用的拉力是150 N,则在此过程中拉力做的有用功和总功分别是( ) A.500 J 600 J B.500 J 30
2、0 J C.300 J 500 J D.600 J 500 J 解析:拉力做的有用功W有=Gh=250 N2 m=500 J;绳子自由端上升的距离s=2h=22 m=4 m,拉力做的总功W总=Fs=150 N4 m=600 J。 答案:A,知识点一,知识点二,知识点三,知识点二机械效率 1.在保证所做有用功一定的情况下,人们总是希望额外功越少越好,即额外功在总功中所占的比例越少越好。在物理学中,将有用功跟总功的比值叫机械效率。如果用表示机械效率,那么有2.使用任何机械都不可避免地要做额外功,有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1的。 3.机械效率是反映机械性能的优劣的重要标志之一。 拓展归
3、纳 同一机械的机械效率不是固定不变的。机械效率是使用机械在某次做功的过程中有用功跟总功的比值。同一机械在不同的做功过程中,提起不同的重物,机械效率一般是不同的。,知识点一,知识点二,知识点三,例2 工人用某滑轮组提升重物,在20 s内将480 N的物体匀速提升4 m。已知在这个过程中,工人做了240 J的额外功,求: (1)工人对重物做的有用功; (2)工人做功的功率; (3)滑轮组的机械效率。,知识点一,知识点二,知识点三,答案:(1)1 920 J (2)108 W (3)88.9%,知识点三,知识点一,知识点二,知识点三测量滑轮组的机械效率 一、实验目的: 1.会测量滑轮组的机械效率。
4、2.会处理实验数据,并根据实验数据发现新的问题。三、所测物理量:物重G、拉力F、重物上升的距离h、弹簧测力计移动的距离s。 四、实验器材:钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。,知识点三,知识点一,知识点二,五、实验步骤: 1.用所给器材组装如图所示滑轮组。2.将钩码挂在滑轮组下方,记录所挂钩码的重力,用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端。,知识点三,知识点一,知识点二,3.将刻度尺放在如图所示的位置,分别记录钩码和绳子自由端的起始位置。 4.用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端,使物体匀速上升一段距离,记录弹簧测力计的读数,并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置。 5.分别
5、测出钩码上升的距离h和绳子自由端移动的距离s,然后根据W有用=Gh和W总=Fs计算出有用功和总功,按 计算该滑轮组的机械效率。 6.改变所挂钩码的重力,重复以上实验步骤。 7.钩码重力不变,改变动滑轮个数重复上述实验步骤。 注意:实验过程中应匀速竖直拉动测力计,并在拉动中读取拉力大小。,知识点三,知识点一,知识点二,六、实验数据表:,知识点三,知识点一,知识点二,七、实验结论: 1.同一滑轮组,提起的物重越大,滑轮组的机械效率越高; 2.不同的滑轮组,提升相同的物体,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。 拓展归纳 对同一滑轮组而言,因为s绳=nh物,所以h增大几倍,W有和W总也同时增大几倍,两者
6、的比值不变,所以机械效率的大小与重物上升的高度无关。同理滑轮组的机械效率与拉动速度(或功率)无关。,知识点三,知识点一,知识点二,例3 (2016湖南衡阳中考)某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。,知识点三,知识点一,知识点二,(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。 (2)通过表中数据可分析出第2次实验是用 (选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。 (3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率 (选填“越高”“不变”或“越低”)。 (4)小组同学在用第2
7、次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中绳端移动距离s漏记,但仍然计算出第3次的机械效率= (保留三位有效数字)。,知识点三,知识点一,知识点二,答案:(1)匀速 (2)乙 (3)越低 (4)83.3%,考点一,考点二,考点一机械效率的大小比较 例1 (2016山东烟台中考)用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体匀速提升相同的高度。若用甲、乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率,W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦),则( ) A.甲=乙,W甲=W乙 B.甲乙,W甲W乙 C.甲乙,W甲W乙,考点一,考点二,解析:此题中,钩码的重力相同,钩码上升的高度相同,据W有
8、用=Gh可知,所做的有用功相同;不计绳重和摩擦,对动滑轮做的功是额外功,滑轮相同,即W额外是相同的,据W总=W有用+W额外可知,W总是相同的,即W甲=W乙;由机械效率 可知,机械效率是相同的,即甲=乙。 答案:A,考点一,考点二,考点一,考点二,考点二机械效率的简单计算 例2 (2016湖北天门中考) 陆羽公园矗立着由汉白玉制成的“茶圣”陆羽的雕像,其质量为5.4 t,吊装时用如图所示的滑轮组将雕像匀速吊上3 m的高台。已知提升雕像时,拉力F的功率为6103 W,绳子自由端移动速度为0.3 m/s。(g取10 N/kg)求:,(1)滑轮组将雕像吊上3 m高台需要的时间为多少秒? (2)滑轮组对雕像做的有用功是多少? (3)提升雕像的过程中滑轮组的机械效率是多少?,考点一,考点二,解析:(1)由题图可知,n=3;根据s=nh求出绳子自由端移动的距离,再利用速度公式变形即可求出所用时间;(2)先根据G=mg计算雕像的重,再根据W=Gh计算有用功;(3)已知拉力F的功率P=6103 W,t=30 s,根据 可得拉力做的总功;已经求得有用功和总功,再根据机械效率的定义式求出滑轮组的机械效率。,考点一,考点二,答案:(1)30 s (2)1.62105 J (3)90%,考点一,考点二,
