内容正文:
第十一章 简单机械(二)——机械效率
【中考透视 明确航向】
本专题中有关机械效率的计算及定性分析,测滑轮组的机械效率的实验等是各地普遍考查的重点.题型主要有选择、填空、作图、实验探究及计算题等.
纵观近年全国中考题,有关机械效率的计算题常与功率、压强、密度、浮力结合在一起考查,难度明显增大.
【典例探究 提炼技法】
考点一:机械效率概念的的理解
【解法技巧】①首先要明确机械效率的物理意义:机械效率是机械性能的重要标志之一,它反映机械对总功的利用率;②然后从机械效率的公式入手分析:由公式可知,当额外功一定时,机械做的有用功越多,机械效率越高。当机械所做的有用功一定时,机械做的额外功越少,机械效率越高。可见,机械效率与机械是否省力、做功多少、做功快慢都无关。
【例1】:关于机械效率,下列说法中正确的是( )
A.做功越多机械效率越高
B.实际生产中,使用机械比不使用机械做功的效率高
C.有用功与总功的比值越大,机械效率高
D.使用机械做功时,如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦,那么,机械的效率可以高于100%
考点二:定性比较或计算机械效率的大小
【例2】:(2023上·广东广州·九年级统考期末)如图所示,小明通过斜面用的推力把重为的物体A以的速度匀速推上一定高度,则( )
【解法技巧】①审题:明确已知量和待求量;进而分析额外功产生的原因;②然后根据已知量选择合理的公式分别表达出;③最后利用
注意:对于滑轮组来说,若已知物体移动的距离或速度,可根据承担物重或承担水平摩擦力的绳子段数n计算出绳子自由端移动的距离或速度.即s绳=nh物;vF=2vG.若不计摩擦或绳重,表明额外功是由于克服动滑轮的重产生的,此时额外功的大小为:
A.此时斜面省力,但费距离
B.此时斜面费力,但省距离
C.此时斜面既费力也费距离
D.若用相同的推力把相同的物体以的速度匀速推上同一斜面的同一高度,该斜面的机械效率变大
【例3】:(2022上·广东惠州·九年级校考期中)同一滑轮用如图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N,不计绳重和摩擦,则( )
A.手的拉力:;机械效率:
B.手的拉力:;机械效率:
C.手的拉力:;机械效率:
D.手的拉力:;机械效率:
【例4】:(2023上·江苏苏州·九年级苏州市胥江实验中学校校考阶段练习)如图所示,小明探究滑轮组的机械效率,动滑轮重1N,用3N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重4N的物体,物体沿竖直方向上升0.2m。此过程中,额外功和机械效率分别是( )
A.0.2J 83.3%
B.0.2J 80%
C.0.4J 80%
D.0.4J 66.7%
考点三:功、功率和机械效率的综合计算
【解法技巧】①认真审题,剖析题意确定各量间的关系。②根据已知量和待求量的关系,结合相应的公式或物理量规律建立关系式。③逐步分析、计算中间物理量,直至导出所求量。注意:对于求解功率时一定要明确是求总功的功率还是有用功的功率。
【例5】:(2024上·广东东莞·九年级东莞中学南城学校校考期末)工人用图示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m,此过程中拉力F的大小为200N。(不计绳重和摩擦)(g取10N/kg)求:
(1)有用功;
(2)机械效率;
(3)当提升重物为750N时,求滑轮组的机械效率(保留1位小数);
【例6】:(2023上·广东惠州·九年级统考期末)如图甲所示,工人沿斜面把装有货物的箱子从底端拉进车厢,箱子移动的距离s与时间t的关系如图乙所示。在此期间,工人拉这个箱子沿斜面匀速运动时的拉力为600N,此斜面的长为5m,高为1m,箱子和货物共重为1500N,求:
(1)在0-5s内,拉力做的功是多少?
(2)移动时拉力做功的功率是多少?
(3)该斜面的机械效率是多少?
(4)箱子沿斜面匀速运动时所受的摩擦力是多少?
【例7】:(2023上·广东广州·九年级统考期末)如图1中用的水平拉力拉动重为的物体A在水平路面匀速移动了的距离;图2中改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动相同的距离,已知绳子自由端移动了,该过程滑轮组的机械效率为。
(1)请在图1中标出物体A移动的距离s,在图2中画出滑轮组正确的绕线方式;
(2)求滑轮组对物体A所做的有用功;
(3)求滑轮组的总功;
(4)求作用在滑轮组绳子自由端的拉力。
考点四:测量滑轮组的机械效率实验
【解法技巧】①首先根据已有知识写出测量滑轮组机械效率的原理公式。②然后选择器材设计合理的实验方案。③最后分析实验数据得出结论并进行简单计算。注意:滑轮组的机械效率与绕线方法和重物提升高度无关;同一滑轮组机械的效率随所提物重增大而增大。
【例7】:5.(2023上·陕西西安·九年级交大附中分校校考期中)某小组在“测滑轮组机械效率