11.5.2 机械效率（02）杠杆的机械效率与探究--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11.5.2 机械效率（02）杠杆的机械效率与探究 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 考点五 杠杆的机械效率 15．如图所示，弹簧测力计的示数为 　0.5　N，钩码的总重为1N，钩码上升的高度h为0.1m，测力计竖直向上移动的距离s为0.4m，此时杠杆的机械效率为 　50%　。忽略杠杆转动轴的摩擦，仅将钩码的悬挂点从A移到B，若重物提升高度相同，额外功与有用功的比值将 　减小　（选填“增大”、“减小”或“不变”，下同），杠杆的机械效率将 　增大　。 【分析】（1）对弹簧测力计进行读数时，需看清弹簧测力计的分度值，然后根据指针位置进行读数； （2）在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；杠杆的机械效率可以根据公式η＝来计算； （3）将钩码的悬挂点从A点移至B点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，克服杠杆重做功减小，有用功不变，额外功减小，总功减小，进而判断机械效率的变化。 【解答】解： （1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。 （2）在实验过程中，有用功是：W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J， 总功是：W总＝Fs＝0.5N×0.4m＝0.2J， 所以杠杆的机械效率是：η＝×100%＝×100%＝50%； （3）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W有+W额＝W总； 设杠杆重心升高的距离为h，所以，Gh1+G杠h＝Fs，G不变，h1不变，G杠不变， 钩码从A点到B点，钩码还升高相同的高度，有用功不变； 杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，所以额外功与有用功的比值将减小； 因为Gh1+G杠h变小，所以Fs也变小；根据：η＝＝可知，总功变小，有用功不变，所以机械效率η增大。 故答案是：0.5；50%；减小；增大。 【点评】机械效率的计算是同学们应该掌握的基本技能，关键是搞清楚有用功和总功，一般来说，使用机械所用外力做的功是总功，而克服提升重物重力做的功是有用功。 16．如图所示为某工人用独轮车运送重物的情景，工人将车把慢慢抬起时，独轮车相当于一个 　省力　杠杆，若力F始终与车把垂直，则在抬起车把的过程中力F将 　变小　（选填“变大”、“不变”或“变小”）；若独轮车动力臂是阻力臂的3倍，重物与车总重为1200N，工人竖直向上抬起车把的力F′为500N，则独轮车的机械效率为 　80%　． 【分析】（1）根据动力臂与阻力臂的大小关系判断杠杆的类型。 （2）先根据杠杆位置的变化判断阻力、阻力臂、动力臂的变化，然后根据杠杆的平衡条件可知动力F的变化； （3）知道动力臂和阻力臂的大小关系，利用效率公式求机械效率。 【解答】解：使用独轮车运送重物时，独轮车的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆； 力F始终与车把垂直，则抬起车把的过程中动力臂不变、阻力不变、阻力臂变小，根据杠杆平衡条件可知，动力F变小； 根据图示可知，L1：L2＝s：h＝3：1，则杠杆的机械效率： η＝＝＝×100%＝80%。 故答案为：省力；变小；80%。 【点评】本题考查了杠杆的分类、杠杆平衡条件的应用、机械效率的计算，要熟练掌握。 17．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在均匀杠杆OB上的物块缓慢上升至虚线位置，测力计竖直移动的距离s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 　90　%。使用