11.5.3 机械效率（03）滑轮（组）的机械效率与探究--2022-2023学年九年级物理上册知识点和分类专题练习同步教案（苏科版）

第十一章 简单机械和功 课时11.5.3 机械效率（03）滑轮（组）的机械效率与探究 1. 知道有用功、额外功、总功； 2. 理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素； 3. 知道有用功、额外功、总功关系式； 4. 理解机械效率的计算及公式。 （2022最新）题型汇总：机械效率的概念、机械效率的大小比较、机械效率的计算、增大或减小机械效率的方法、 杠杆的机械效率及实验探究、滑轮（组）的机械效率及实验探究、斜面的机械效率及实验探究。 · 有用功、额外功与总功 有用功：完成某项任务时有实用价值的功，即对人们有用的功。 额外功：对人没用但又不得不做的功。如：从井中打水时提水桶和绳子所做的功。 额外功产生的主要原因：提升重物时，克服机械自重、容器自重等所做的功，以及克服机械的摩擦所做的功。 总功：人们在达到一定目的的过程中，实际做的功，数值上等于有用功与额外功之和。 · 机械效率 定义：物理学中，将有用功与总功的比值。 公式：η= ×100％ η是一个没有单位的量，常用百分数表示。 机械效率是反映机械性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。机械效率只是反应有用功和总功的比值，只是一个比值关系，和做功多少、做功的距离、省力费力、做功快慢等因素无关； · 各种简单机械的有用功、额外功、总功、机械效率 · 影响机械效率高低的因素 考点七 滑轮（组）的机械效率 31．如图，工人用动滑轮提升重为800N的物体，所用拉力为F，物体以0.2m/s的速度匀速上升，此时动滑轮的机械效率为80%，不计绳重和摩擦。 求： （1）物体在10s内上升的高度。 （2）工人对绳端的拉力。 （3）当被提升的物重增大为1000N时，工人对绳端的拉力。 【分析】（1）由v＝计算物体在10s内上升的高度； （2）工人使用的是动滑轮，承担重物绳子的段数n＝2，由η＝＝＝计算工人对绳端的拉力； （3）不计绳重和摩擦，根据nF＝G+G动计算出动滑轮的重力，再计算当被提升的物重增大为1000N时，工人对绳端的拉力。 【解答】解： （1）由题知，物体上升速度为0.2m/s，物体在10s内上升的高度： h＝vt＝0.2m/s×10s＝2m； （2）工人使用的是动滑轮，承担重物绳子的段数n＝2， 由η＝＝＝可得，工人对绳端的拉力： F＝＝＝500N； （3）不计绳重和摩擦，由nF＝G+G动可得，动滑轮的重力， G动＝nF﹣G＝2×500N﹣800N＝200N， 当提升物重为G′＝1000N时，工人对绳端的拉力： F′＝（G′+G动）＝×（1000N+200N）＝600N。 答：（1）物体在10s内上升的高度为2m； （2）工人对绳端的拉力为500N； （3）当被提升的物重增大为1000N时，工人对绳端的拉力为600N。 【点评】本题考查了速度公式、机械效率公式以及滑轮组拉力公式的灵活应用，难度适中。 32．建筑工地上起重机吊臂上的滑轮组如图所示，在匀速起吊重为4.2×103N的物体时，物体5s内上升了6m，此过程中有用功为 　2.52×104　J，钢丝绳移动的速度为 　3.6　m/s；若滑轮组的机械效率为70%，拉力F为 　2×103　N，其功率为 　7.2×103　W。 【分析】（1）由W有＝Gh计算有用功；由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝3，由s＝nh和v＝计算钢丝绳移动的速度； （2）由η＝＝＝计算拉力F，由P＝＝＝Fv计算拉力的功率。 【解答】解： （1）将物体提升过程中做的有用功： W有＝Gh＝4.2×103N×6m＝2.52×104J， 由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝3， 钢丝绳移动的距离： s＝nh＝3×6m＝18m， 钢丝绳移动的速度： v＝＝＝3.6m/s； （2）若滑轮组的机械效率为70%，由η＝＝＝可得： 拉力F＝＝＝2×103N， 拉力的功率： P＝＝＝Fv＝2×103N×3.6m/s＝7.2×103W。 故答案为：2.52×104；3.6；2×103；7.2×103。 【点评】本题考查了滑轮组的特点、速度、有用功、功率以及机械效率公式的应用，熟练应用公式是关键。 33．如图甲所示的装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g取10N/kg。下列结论正确的是（　　） A．动滑轮的重力为9N B．第2s内拉力F的功率为40W C．此装置最多能匀速运载60N的货物 D．此装置提升重物的最大机械效率为85% 【分析】（1）由图丙可知，在第2s内A被匀速提升，由图乙可知第2s内拉力F大小；由图知n＝2，忽略绳重及摩擦，拉力F＝（GA+G动），据此求动滑轮重