11.5 机械效率-2020-2021学年九年级上册物理精讲精练（苏科版）

第11章　简单机械和功 11.5　机械效率 目录 1 3 3 7 13 一、有用功 额外功 总功 （1）有用功：利用机械做功时，对人们有用的功叫做有用功，记做W有用。 （2）额外功：利用机械做功时，并非我们所需要的，但是又不得不做的功，叫额外功，记做W额外。 （3）总功：动力所做的功，也等于有用功与额外功之和，即：W总=W有用+W额外。 （4）功的原理：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。 【重点提示】 有用功：关键抓住利用机械的目的是什么，注意是水平方向的还是竖直方向。 额外功产生的原因通常有两个方面， 一、提升重物时，克服机械自重、容器自重所做的功； 二、克服机械的摩擦所做的功。 在理想情况下，使用机械所做的功等于不使用机械所作的功。 【教材剖析】[想一想]教材P22 拉绳所做的功和动滑轮拉钩码所做的功相等？若不相等，则哪一个大？你能找出其中的原因吗？ 不相等，拉绳所做的功大，因为拉绳做的功，既包括对钩码做了功，也对动滑轮做了功。 二、机械效率 （1）定义：有用功与总功的比值叫机械效率，用η表示。 机械效率=×100%→η=×100% （2）特点：由于额外功的存在，使用任何机械的机械效率都小于1；η是个百分数，没有单位。 （3）物理意义：表示机械性能的好坏。 （4）影响因素：只取决于有用功和总功的比值。 【重点提示】 ①机械效率只表示有用功在总功里所占比例的大小，而不表示是否省力；二者之间没有必然的联系； ②同一种机械完成不同的任务时，机械效率可能不同。 三、测量滑轮组的机械效率 （1）实验原理：η=×100% （2）实验需要直接测量的物理量：钩码的重力G、钩码上升的高度、拉力F、绳自由端移动的距离S （3）实验工具：弹簧测力计和刻度尺。 （4）结论：影响滑轮组机械效率的因素：物体的重力、动滑轮的自重、绳子与滑轮的摩擦等。 （5）提高机械效率的方法： ①尽量使用轻质动滑轮； ②滑轮转轴处加润滑油，较少轮与轴之间的摩擦； ③适当增大被提升物体的重力， 【重点提示】 测量绳端拉力时，应竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码缓慢匀速上升。 【教材剖析】[课后练习]教材P23 1.用定滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用的拉力为220N，物体升高的高度为2m，求此过程中的有用功、总功和定滑轮的机械效率（g=10N/kg）？ 解：根据题意可知， 物体重力G=mg=20kg ×10N/kg =200N，绳子自由端的拉力F=200N，物体升高的高度h=2m，绳子自由端的距离s=2m； 根据W=FS 得有用功：W有=Gh=200N×2m=400J。 总功，W总=Fs=220N×2m=440J， 定滑轮的机械效率：η=×100%=×100%=90.9%。 3.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组，已知在匀速起吊600开关的物体时，滑轮组的机械效率是80%，g取10N/kg？ （1）使物体上升5m，所做的有用功是多少？ （2）使物体上升5m，所做的总功是多少？ （3）绳端的拉力F是多大？ 解：（1）物体的重力G=mg=600kg×10N/kg=6000N。 有用功：W有=Gh=6000N×5m=30000J。 （2）由η=×100%，得W总===3.75×104J. （3）有图可知，n=3，则绳子移动的距离s=3h=3×5m=10m。 根据W=FS得绳端的拉力：F===2500N。 1、机械效率的计算 公式：η=×100%＝＝＝ 【重点提示】 求机械效率时首先要明确有用功指的是什么，其次是明确总功是拉力所做的功，有时注意是否忽略绳子重力，绳子与滑轮之间的摩擦等因素。 【例1】(2020·苏州)科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察后画出简图（如图）进行研究。若爷爷质量m人＝60kg，奶奶用F＝240N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度s＝6m。不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求： （1）奶奶所做的功； （2）动滑轮（含座椅）的质量； （3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）。 【答案】（1）1440J；（2）12kg；（3）83.3%。 【解析】 （1）奶奶所做的功：W＝Fs＝240N×6m＝1440J； （2）爷爷的质量m人＝60kg，则爷爷的重力：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N， 由图可知，n＝3，不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得动滑轮（含座椅）的重力： G动＝nF﹣G＝3×240N﹣600N＝120N， 动滑轮（含座椅）的质量：m动＝＝＝12kg； （3）不计绳重和摩擦，该升降座椅装置的机械效率： η=＝＝＝＝×100%≈83.3%。 答：（1）奶奶所做的功是1440J； （2）动滑轮（含座椅）的质量是12kg；