内容正文:
第三板块 功与能
第18课时 机械效率
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一、各种功
1.有用功:为完成某项任务而________的功,用W有表
示。
2.额外功:对人们无利用价值但又________的功,用
符号W额表示。
3.总功:有用功与额外功________。W总=W有+W额。
必须做
不得不做
之和
3
二、机械效率
1.概念:_______跟_____的比值,用符号_____表示。
2.公式:___________。
3.使用任何机械都不可避免地要做额外功,总有W有 _____W总,所以机械效率总是______1。机械效率通常用百分数表示。
有用功
总功
η
<
小于
4
4.提高机械效率的方法:
(1)改进结构,使机械更合理、更轻巧(减小机械_______);
(2)使用时要经常保养,定时加润滑油(______机械间的摩擦);
(3)同一机械,_______载重。
机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量,但机械效率的高低并不决定使用机械是省力还是费力。
自重
减小
增大
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三、常见简单机械的机械效率
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【例1】当你用桶从井中提水时,你对桶做的功是________;如果桶掉进井里,从井中捞桶时,桶里带着一些水,这时你对桶做的功是________,对水做的功是________。(均选填“总功”“额外功”或“有用功”)
1 有用功、额外功和总功
额外功
有用功
额外功
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【方法指导】要分辨有用功和额外功,就要明确做功的任务。为完成该任务需做的功就是有用功;为了完成任务不需要但又不得不做的为额外功。有用功与额外功之和叫总功。
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【变式1-1】小刚将重为100 N的水提到6 m高的楼上,小刚同学体重为400 N,装水的水桶重20 N,在这个过程中,他克服自己的体重做的功是________,有用功是______,额外功是_________,总功是________。
2 400 J
600 J
2 520 J
3 120 J
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【变式1-2】(2020·广东)如图所示,人向下拉绳提升重物。已知物体重400 N,动滑轮重60 N,不计绳重及摩擦,将重物匀速提升0.5 m,人需用的拉力为_____N,绳子自由端移动的距离为____m,人所做的有用功为______J。
230
1
200
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【例2】(2023·英德二模)如图为塔式起重机的起重结构简化示意图,a属于____(选填“定”或“动”)滑轮,b能起到________(选填“改变力的方向”或“省力”)的作用。请你提出一个使起重机机械效率提高的方法:
______________。
2 机械效率的提高
定
省力
适当增加物重
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【方法指导】机械效率是有用功与总功的比值,有用功在总功中占的比例越大,其比值越高,则机械效率就越高。提高机械效率的方法:增大有用功,减小额外功。
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【变式2-1】生产生活中常常会用到各种机械设备,下列说法中不正确的是 ( )
A.任何机械设备的效率总小于1
B.减小机械内部摩擦可以提高其效率
C.提高机械设备的效率可以节能减排
D.机械设备做功越快,其效率越高
D
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【变式2-2】用如图所示的动滑轮提升重物,下列措施能提高动滑轮机械效率的是 ( )
A. 减小被提升物体的高度
B. 增大动滑轮的重力
C. 减小绳子的拉力
D. 增大物体的重力
D
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【例3-1】如图所示,用力F 将重力G=10 N的物体匀速向上提升2 m,动滑轮重2 N(不计绳重及摩擦),下列说法中正确的是 ( )
A. 绳子末端移动的距离为1 m
B. 拉力大小为5 N
C. 滑轮组所做的有用功为20 J
D. 滑轮组的机械效率为80%
C
3 有关机械效率的计算
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【方法指导】解决滑轮组的有关问题,要掌握好滑轮组的5个参数、2个关系和3条公式。
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【变式3-1】(2023·惠州一模)小明利用如图甲所示的滑轮组,将不同的物体匀速提升1 m,图乙所示为克服物体重力做的功和拉力做的功随物重变化的柱状图,不计绳重和摩擦。定滑轮的作用是_____________,物重为150 N时,小明做
的有用功为_____J,
动滑轮的重力为____N。
改变力的方向
150
50
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【例3-2】(2023·泰州)如图所示,斜坡长L=4 m,高
h=2 m。小明用120 N的拉力平行于斜坡向上将重为200 N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为_____J,斜坡的机械效率为_______(精确到0.1%),木箱所受摩擦力的大小为____N。
400
83.3%
20
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【方法指导】斜面机