11.5机械效率（第2课时）课件2024-2025学年苏科版物理九年级上册

第十一章　简单机械和功 五、机械效率 第二课时　机械效率 初中物理 知识点2　机械效率 1.关于功、功率、机械效率,下列说法中正确的是 (　    ) A.有用功越多,机械效率越高 B.机械效率越高,做功越快 C.做功时间越长,机械的功率越大 D.通过减轻机械自重、减小摩擦可以提高机械效率 D 初中物理 解析　机械效率是有用功占总功的比值,因为不知道总功,有 用功多,机械效率不一定高,故A错误;做功快慢指功率,机械 效率是有用功占总功的比值,二者没有因果联系,故B错误;功 率是做功与所用时间的比,表示做功的快慢,不知道总功,无 法根据做功时间判断机械的功率,故C错误;通过减轻机械自 重、减小摩擦可以减小机械的额外功,从而提高机械效率,故 D正确。 初中物理 2.(新课标·科学推理)(2024江苏常州钟楼期中)利用动滑轮在4 s内将重 为8 N的物体匀速提升1 m,拉力大小如图所示,不计绳重和摩 擦,下列说法中正确的是(　    ) A.拉力的大小是4.2 N B.拉力做功的功率是1.1 W C.动滑轮的重力是3.6 N D.动滑轮的机械效率是90.91% D 初中物理 解析　由图知,弹簧测力计的分度值为0.2 N,其示数为F= 4.4 N,故A错误;动滑轮绳子的有效股数为2,则绳端移动的距离 s=2h=2×1 m=2 m,拉力做的总功W总=Fs=4.4 N×2 m=8.8 J,拉力 做功的功率P= = =2.2 W,故B错误;不计绳重和摩擦,动 滑轮的重力G动=2F-G=2×4.4 N-8 N=0.8 N,故C错误;有用功 W有=Gh=8 N×1 m=8 J,动滑轮的机械效率η= ×100%= × 100%≈90.91%,故D正确。 初中物理 3.(新课标·科学推理)(2024江苏南京外国语学校期中)如图所示,甲、乙两套装置所用的滑轮质量相等,用它们分别将相同质量的物块匀速竖直提升,相同时间内绳端A、B移动相同的距离(忽略绳重 和摩擦),在此过程中(　    )   A.两物块上升的速度相等 B.甲装置的总功比乙的多 C.两装置绳端的拉力相等 D.甲装置的机械效率比乙的大 B 初中物理 解析　甲装置是动滑轮,承重绳的股数n甲=2;乙装置是滑轮 组,承重绳的股数n乙=3;不计绳重及摩擦,F甲= (G+G动),F乙=  (G+G动),则绳端的拉力F甲>F乙,故C错误;绳端A、B移动的速 度相等,设其大小为v,由v绳=nv物可知,物块上升的速度分别为v 甲= ,v乙= ,则v甲>v乙,故A错误;绳端拉力F甲>F乙,绳端A、B移动 相同的距离,由W=Fs可知拉力做的总功W甲总>W乙总,即甲装置 的总功比乙的多,故B正确;忽略绳重和摩擦,机械效率η=  初中物理 = = ,因为提升物块的质量相等、重力相等,动 滑轮的质量相等、重力相等,所以动滑轮和滑轮组的机械效 率相等,故D错误。 初中物理 技巧点拨　忽略绳重和摩擦,滑轮组的机械效率η= =  = ,这个公式很有用。由此公式可知,忽略绳 重和摩擦的情况下,滑轮组的机械效率与绳的绕线方式无关, 只与物重和动滑轮重有关。 初中物理 4.(新课标·模型建构)(2024江苏苏州外国语中学期中)如图所示,物体沿斜面匀速上升,其重力为4.5 N,沿斜面向上的拉力为1.8 N,斜面长为1.2 m,高为0.3 m,下列说法正确的是(　    )   A.使用该斜面能省功 B.拉力做的有用功为0.54 J C.斜面的机械效率为75% D.物体与斜面间的摩擦力为0.675 N D 初中物理 解析　因为使用斜面时要克服摩擦力做额外功,所以使用斜 面不省功,故A错误;拉力做的有用功W有用=Gh=4.5 N×0.3 m= 1.35 J,故B错误;拉力F做的总功W总=Fs=1.8 N×1.2 m=2.16 J, 斜面的机械效率η= = =62.5%,故C错误;克服摩擦力 所做的额外功W额=W总-W有用=2.16 J-1.35 J=0.81 J,由W额=fs可 得物体与斜面间的摩擦力f= = =0.675 N,故D正确。 初中物理 5.(跨学科·物理学与社会发展)(新独家原创)如图甲是工人使用升降平台进行高空玻璃幕墙清洗的场景,该平台结构简图如图乙所示。其中吊篮和动滑轮总质量为60 kg,吊篮由电动机控制升降。在某次吊升过程中,两名工人及所带工具总质量为200 kg,30 s内吊篮匀速上升6 m,电动机对钢丝绳的拉力为750 N,g取10 N/kg。本次吊升过程中的有用功为　　     J,机械效率为　　     (小数点后保留一位小数),电动机对钢丝绳做功的功率为　　    W。  甲     乙  1.2×104  66.7%   600 初中物理 解析　两名工人及所带工具的总重力G总=m总 g=200 kg× 10 N/kg=2 000 N,则该过程中所做的有用功W有=G总 h=2 000 N×6 m=1.2×104 J;由图可知,n=4,本次吊升过程中的总功W总=Fs= Fnh=750 N×4×6 m=1.8×104 J,则本次吊升过程的机械效率η=  = ≈66.7%,电动机对钢丝绳做功的功率P= =  =600 W。 初中物理 6.(教材变式·P23T2)小明利用一种重心在支点处的杠杆,在2 s内将重为18 N的物体匀速升高0.1 m,动力作用点移动的距离为 0.25 m,动力做的功为2 J。动力做功的功率为　　    W,此杠杆的机械效率为　　    ,此杠杆属于　　    (选填“省力”或 “费力”)杠杆。  1  90% 省力 初中物理 解析　已知动力做功W总=2 J,动力做功的功率P= = =1 W;有用功为W有=Gh=18 N×0.1 m=1.8 J,杠杆的机械效率η=  ×100%= ×100%=90%;拉力F= = =8 N,因为F< G,所以此杠杆属于省力杠杆。 初中物理 一题多解　本题判断杠杆类型时,还可以比较动力臂与阻力 臂的大小。由题知,物体匀速升高0.1 m,动力作用点移动的 距离为0.25 m,根据数学知识可知,动力臂大于阻力臂,故此杠 杆属于省力杠杆。 初中物理 7.(新课标·科学推理)(2024陕西西安行知中学期中) 如图所示,工人用滑轮组匀速提升重800 N的货物, 所用的拉力F为500 N,货物匀速上升5 m。若不计 绳重和摩擦,滑轮组的机械效率是　　     ;如果 用该滑轮组提升1 000 N的物体,滑轮组的 机械效率将　　    (选填“增大”“减小”或 “不变”)。   增大 80% 初中物理 解析　由图可知,n=2,滑轮组的有用功W有用=Gh=800 N×5 m= 4 000 J;绳端移动的距离s=2h=2×5 m=10 m,拉力做的功W总= Fs=500 N×10 m=5 000 J,滑轮组的机械效率η= = = 80%;不计绳重和摩擦,克服动滑轮自重做的功是额外功,则η= = = ,动滑轮重不变,增大货物的重力,滑 轮组的机械效率将增大。 初中物理 8.(2023江苏连云港中考,7,  )下列关于机械效率的说法 正确的是 (　    ) A.越省力的机械,机械效率越高 B.做功越快的机械,机械效率越高 C.所做有用功越多的机械,机械效率越高 D.有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高 能力提升全练 D 初中物理 解析　机械效率是有用功与总功的比值,机械效率大小与机 械省力与否没有关系,因此越省力的机械,机械效率不一定越 高,故A错误。做功越快的机械,功率越大,功率反映了物体做 功的快慢,机械效率是指有用功与总功的比值,机械效率与功 率没有直接关系,故B错误。机械效率是指有用功与总功的 比值,所做有用功越多的机械,有用功与总功的比值不一定 大,机械效率不一定高,故C错误。机械效率是有用功与总功 的比值,有用功与总功的比值越大的机械,机械效率就越高, 故D正确。 初中物理 9.(2022四川达州中考,6,  )如图所示,小华用滑轮组水平 向左匀速拉动A物体,A物体5 s内移动了100 cm,且A物体与水 平地面的摩擦力大小为12 N,已知滑轮组的机械效率为80%, 则下列说法错误的是 (　    )   A.拉力F大小为4 N B.绳子自由端移动的速度为0.6 m/s C.拉力F做功的功率为3 W D.拉力F在5 s内对滑轮组做的额外功为3 J A 初中物理 解析　由图可知,n=3,由η= = = = 可知,绳子自 由端的拉力F= = =5 N,故A错误;物体移动的距离s物= 100 cm=1 m,绳子自由端移动的距离s=ns物=3×1 m=3 m,则 绳子自由端移动的速度v= = =0.6 m/s,故B正确;拉力做的 总功W总=Fs=5 N×3 m=15 J,拉力做功的功率P= = = 3 W,故C正确;有用功W有=fs物=12 N×1 m=12 J,额外功W额=W总- W有=15 J-12 J=3 J,故D正确。 初中物理 10.(2023江苏泰州中考,36,  )如图所示,供轮椅上下的斜 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 初中物理 解析    克服物重做的有用功W有用=Gh=200 N×2 m=400 J;拉 力F做的总功W总=Fs=120 N×4 m=480 J,斜坡的机械效率η=  ×100%= ×100%≈83.3%;拉力做的额外功W额=W总- W有用=480 J-400 J=80 J,由W额=fs可得,木箱受到的摩擦力f= =  =20 N。 初中物理 11.(2022江苏南通中考,22,  )用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重,每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10 cm。不计绳重,实验数据如表。   初中物理 次数 G物/N G动/N F/N η 1 6.0 0.3 2.2 90.9% 2 6.0 1.0 3 6.0 1.9 2.9 69.0% 4 6.0 3.2 3.4 58.8% 初中物理 (1)每次实验绳端移动距离为　　　    cm; (2)第2次实验中拉力F的示数如图乙,读数为　　　    N, 第2次实验滑轮组的机械效率为　　　    %。分析数据可知: 在物重不变的情况下,动滑轮越重滑轮组的机械效率 越　　         ; (3)实验中若仅增大绳端移动的距离,则滑轮组的机械效率将 　　　    ; 30 2.5  80 低 不变 初中物理 (4)本实验中,在物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引 起的额外功占总额外功的比例　　　    (选填“变大”“变 小”或“不变”)。 变小 初中物理 解析    (1)从图中可知n=3,每次实验绳端移动距离s=nh=3×10 cm=30 cm=0.3 m;(2)弹簧测力计的分度值为0.1 N,读数为2.5 N,第2次实验滑轮组的机械效率η= = = = =  =80%;分析数据可知:在物重不变的情况下,从实验1 至实验4,动滑轮的重力逐渐变大,滑轮组的机械效率逐渐变 低,故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低;(3)实验中若仅增 大绳端移动的距离,根据η= = = = 可知滑轮组的 初中物理 机械效率将不变;(4)四次实验中,物体上升的高度h=10 cm= 0.1 m,有用功W有用=Gh=6.0 N×0.1 m=0.6 J,第1次实验中,克服动 滑轮的重力所做的额外功W动1=G动1h=0.3 N×0.1 m=0.03 J,总 功W总1=F1s=2.2 N×0.3 m=0.66 J,摩擦引起的额外功W摩1=W总1- W有用-W动1=0.66 J-0.6 J-0.03 J=0.03 J,摩擦引起的额外功占总 额外功的比例 = =50%……第4次实验中, 克服动滑轮的重力所做的额外功W动4=G动4h=3.2 N×0.1 m= 0.32 J,总功W总4=F4s=3.4 N×0.3 m=1.02 J,摩擦引起的额外功 初中物理 W摩4=W总4-W有用-W动4=1.02 J-0.6 J-0.32 J=0.1 J,摩擦引起的额外功 占总额外功的比例 = ≈24%;本实验中,在 物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引起的额外功占总 额外功的比例变小。 初中物理 12.(2022江苏镇江中考,28改编,  )如图所示,用拉力F通过动滑轮将重90 N的货物匀速提升1 m,动滑轮的机械效率为90%。 不计绳重及滑轮与轴、滑轮与绳之间的摩擦,求: (1)上述过程中的有用功W有。 (2)上述过程中拉力所做的功WF。 (3)动滑轮所受的重力G动。   初中物理 解析    (1)上述过程中的有用功W有=Gh=90 N×1 m=90 J;(2)由 η= 得拉力做的功WF=W总= = =100 J;(3)由图知,绳子 的有效股数n=2,则s=nh=2×1 m=2 m,由W=Fs得,绳端的拉力F= = =50 N,不计绳重及滑轮与轴、滑轮与绳之间的摩 擦,由F= (G+G动)可得,动滑轮的重力G动=nF-G=2×50 N-90 N= 10 N。 初中物理 13.小明发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面, 且不同的斜面通道的倾斜程度有所不同,这引发了小明对斜 面的兴趣。他想了解斜面的机械效率是否与倾斜程度有关, 便与实验小组的小伙伴们用如图所示装置进行实验探究。   素养探究全练 初中物理 (1)测量斜面的机械效率,需要的测量工具 是　 　　    、　    　　    。 (2)请设计出实验数据记录表。 (3)准备动手实验时,有小伙伴提出,斜面的机械效率还可能 跟斜面的粗糙程度有关。则他们要探究斜面的机械效率是 否与倾斜程度有关时,应当保持　　　　　    不变,这里采用 的科学研究方法是　　　　    。 初中物理 答案    (1)弹簧测力计　刻度尺    (2)如表所示 实验 序号 斜面的 倾斜程度 物体重力G/N 拉力 F/N 斜面高度 h/m 斜面长度 s/m W有/J W总/J 机械效率 η 1 2 3 (3)斜面粗糙程度　控制变量法 初中物理 解析    科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成 猜想与假设、设计实验与制订方案、获取与处理信息、基 于证据得出结论并作出解释,以及对科学探究过程和结果进 行交流、评估、反思的能力。科学探究主要包括问题、证 据、解释、交流等要素。 (1)由η= = 可知,斜面机械效率的测量涉及力和移动的 距离,所以需要弹簧测力计和刻度尺;(2)探究斜面的机械效 率与倾斜程度是否有关,需要记录斜面的倾斜程度和机械效 初中物理 率相关的物理量,如答案表格;(3)探究斜面的机械效率是否 与倾斜程度有关,应保持其他物理量不变,包括斜面粗糙程度 不变,改变倾斜程度分析机械效率的变化,这种方法叫作控制 变量法。 初中物理 谢谢观看 初中物理 $$