内容正文:
专题11杠杆、滑轮、斜面的机械效率
备考方向
常见题型
简单机械包括杠杆、滑轮、斜面,这些经典简单机械是中考物理的重要考点。对于机械效率,会分析一次做功中,哪些是有用功,哪些是额外功,哪些是总功显得尤为重要,也只要分清楚这些知识点,在答题时才从容。
2024年中考科学关于机械效率的考察要更加注重生活中的现象,多思考生活常见装置。
选择题、填空题、实验题、解答题
知识点一、有用功、额外功、总功的定义
(1)有用功:人们提升重物过程中必须做的功,用w有用表示。
(2)额外功:利用机械时,人们不得不额外做的功,用W额外表示。
(3)总功:人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功,用W总表示,W总=W有用+W额外
(4)有用功、额外功、总功的单位都是焦(J)。
【重要提醒】
对于不同的目的,有用功和额外功会发生改变,如用水桶从井里提水的过程中,对桶中的水所做的功为有用功,而对水桶做的功为额外功;但当水桶不小心掉入井中,我们想办法从井中将水桶捞出时,对水桶所做的功为有用功,而对残留在水桶中的水所做的功为额外功。
知识点二、机械效率
定义
公式
有用功
提升重物过程中必须要做的功
W有
额外功
利用机械时,人们不得不额外做的功
W额
总功
有用功和额外功之和
W总=W有+W额
机械效率
科学上把有用功跟总功的比值
η=×100%
知识点三、提高机械效率的途径:
①在所做的有用功不变的情况下,减小额外功,具体方法是改进结构,使机械更合理,更轻巧,如减少动滑轮的个数,或换用质量小的动滑轮,尽量减小摩擦等;
②在所做额外功一定的情况下,增大有用功,即在机械能承受范围内尽可能增加每次提起重物的重力。
知识四、常考机械的有用功、总功、机械效率计算
简单机械
有用功
总功
额外功
机械效率
杠杆
W有用=Gh
W总=Fs
W额=W总-W有用
滑轮组
W有用=Gh
W总=Fs
W总=Gh+G动h(不计绳重和摩擦)
W额=W总-W有用
W额=G动h(不计绳重和摩擦)
斜面
W有用=Gh
W总=Fl
W总=Gh+fl
(f为摩擦力)
W额=W总-W有用
W额=fl
(f为摩擦力)
(建议用时:20分钟)
1.(2023•宁波)如图所示,小宁用竖直向上的拉力F提升物体,使物体在2s内匀速上升了0.1m。已知物体重为1N,动滑轮重为0.25N,不计绳重和摩擦。这一过程中,下列说法错误的是( )
A.绳子自由端移动速度为0.05m/s
B.拉力F的大小为0.625N
C.拉力F做功为0.125J
D.该滑轮的机械效率为80%
2.(2023•椒江区校级二模)小明用如图所示滑轮组拉着A、B物体一起匀速前进,绳子自由端运动了0.2m,若物体B与地面的摩擦力为9N。(绳重,滑轮重,绳与滑轮摩擦不计)。则下列说法正确的是( )
A.拉力F做功为1.8J
B.拉力F增加,地面对B的摩擦力增加
C.该滑轮组的机械效率为80%
D.A、B间的摩擦力为0N
3.(2023•滨江区一模)小金用如图滑轮组提起一个重物,已知重物重力为G,小金重力为500N,不计绳子与滑轮之间的摩擦力。以下说法中正确的是( )
A.若不计滑轮重力,小金可以提起的重物最大重力不超过500N
B.若小金将绳子竖直向下拉动2m,则重物可以提升4m
C.若G=600N时,滑轮组的机械效率为75%,则动滑轮的重力为200N
D.若小金向右拉动绳子,所需的拉力将会逐渐增大
4.(2023•海曙区校级三模)图中的每个滑轮重0.5N,物体A重6N,托板重1N。为了提升重物A,在2s的时间内,拉力F的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m,这个过程中,不计滑轮轴摩擦和绳重,则下列分析正确的是( )
A.拉力F的大小为1.5N
B.天花板对定滑轮拉力大小为4.5N
C.物体A上升的速度为0.6m/s
D.滑轮组的机械效率为80%
5.(2023•鹿城区模拟)如图所示,滑轮组在拉力F1的作用下,拉着重300N的物体A以1.5m/s的速度在水平面上匀速移动,滑轮组的机械效率为80%,物体A匀速运动时受的阻力为56N,拉力F1的功率为P1,若滑轮组在拉力F2的作用下,拉着物体A以0.5m/s的速度在此水平面上匀速移动,拉力F2的功率为P2,滑轮自重和绳重忽略不计,则下列说法正确的是( )
A.F1=168N,P1=225W B.F2=210N,P2=30W
C.F2=3F1,P1=P2 D.F1=F2,P1=3P2
6.(2023•杭州模拟)如图所示,拉力F为5N,物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动(B表面足够长);物体B静止在地面上,受到地面水平向左4N的摩擦力,弹簧测力计示数为12