第十一章 第11课时 机械效率的计算-【课时提优计划作业本】2024-2025学年九年级物理上册（苏科版）

第十一章简单机械和功 第11课时 机械效率的计算 知识导引 1.滑轮组的机械效率。 (1)利用滑轮组竖直匀速提升物体 ①已知物重G、拉力F、物体上升的高度h、绳自由端移动的距离s,则机械效率 7= ②已知物重G、拉力F、承担物重的绳子段数，则机械效率7= ③已知物重G、动滑轮的重G,不计绳重和摩擦，则机械效率？= (2)利用滑轮组水平匀速拉动物体 ①已知物体受到的摩擦力f、拉力F、物体移动的距离s物、绳自由端移动的距离s,则机械 效率 ②已知物体受到的摩擦力f、拉力F、,承担物重的绳子段数，则机械效率= 2.斜面的机械效率。 (1)已知物重G、斜面的高度h、斜面的长度s,拉力F,则机械效率7 (2)已知物重G、斜面的高度h、斜面的长度s、摩擦力f,则机械效率？= (3)已知斜面的长度s、摩擦力f、拉力F,则机械效率 课堂作业 1.如图所示，用滑轮组匀速提起一个重为350N的物体，物体在10s内竖直上升了1m,人拉 绳的力为250N.不计绳重和摩擦. (1)求人做的有用功. (2)求滑轮组的机械效率. (3)求动滑轮的重. (4)若用这个滑轮组将650N的重物提升1m,求此时拉力做的功和机械效率. 2.(2023·荆州)工人利用长度L=3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h=1m高处， 如图所示，工人所用推力F=1000N.g取10Nkg. (1)求推力做的有用功 (2)求斜面的机械效率. (3)工人将另一个质量为300kg的重物匀速推到同一高度处，为了省力，换 用长度为5m的斜面，此时重物受到的摩擦力与原来的摩擦力之比为6：5，共用时20s,求 工人推力做功的功率。 35 1课时提优计划作业本物理九年级上)) 3.工人用图示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m,此过程中拉力做功的功率 为120W.(g取10N/kg) (1)求提升货物做的有用功 (2)求滑轮组的机械效率， (3)若工人用此装置匀速提升其他货物，测得拉力大小为300N,额外功占总 功的20%，求工人提升货物的重力. 7777777777 4.小明用如图所示的滑轮组在10s内将重力为500N的空箱子匀速提升了2m,不计绳重和 摩擦，每个滑轮的重力相同，小明所用的拉力为300N. (1)求拉力做功的功率， (2)求滑轮组的机械效率（百分号前保留1位小数）. (3)体重为800N的小明用此滑轮组提升装货的箱子，若滑轮组始终正常工作，求该滑轮组 的最大机械效率。 课后作业 5.如图所示，小明在做“探究利用杠杆做功”的实践活动，杠杆一端O固定，物体挂在杠杆中点 A处，摩擦忽略不计.在杠杆另一端B处用手竖直向上提，使物体缓慢匀速升高 (1)若不计杠杆自重，把重20N的物体甲匀速提高0.1，求拉力F做的功. (2)若杠杆是一根重为5N、质地均匀的硬棒，匀速提起另一物体乙时杠杆的机械效率为 80%,现将乙提升的高度h为0.1m,求拉力F'的大小 36 第十一章简单机械和功 6.如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为9×103N的重物匀速吊起10m,作用在绳端的拉 力为4×103N. (1)求提升重物做的有用功 (2)求滑轮组的机械效率 (3)若克服摩擦和钢丝绳重所做的功为有用功的0.3倍，求动滑轮的重力. 7.工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m,用时10s.电动机对滑 轮组做功的功率恒为600W,不计绳重和摩擦，g取10N/kg: (1)求建筑材料上升的速度。 (2)求10s内电动机对滑轮组做的总功. (3)求动滑轮所受的重力. (4)若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，求该建筑材料上升的 速度。 ☐生筑材料 8.(2022·泰州)如图所示，工人用动滑轮提升重为800N的物体，所用拉力为F,物体以0.2m/s 的速度匀速上升，此时动滑轮的机械效率为80%，不计绳重和摩擦 (1)求物体在10s内上升的高度. (2)求工人对绳端的拉力 (3)当被提升的物重增大为1000N时，求工人对绳端的拉力. 37可知，甲滑轮组做的有用功大于乙滑轮组做的有用功，两者做 摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小. 的额外功相同，则甲滑轮组做的额外功与有用功的比值较小， 12.(1)匀速直线(2)①80②物体所受摩擦力③0,6 C错误，D正确：由公式习一W元 _W×100%=W布十W许 W用 (3)①正②2.3③2解析：(1)沿斜面拉动物体时，为使 弹簧测力计的示数稳定，便于读数，应尽量使物体做匀速直 100%可知，在额外功相同时.甲滑轮组做的有用功大，其机域 W艇X 效有较高，B错误， 线运动.(2①第2次实验时斜面的机械效率？一W 8。C解析：弹簧测力计拉力方向始终为竖直向上，阻力不 变，动力臂减小，阻力臂变小，根据相似三角形的知识可知， ×1o%-9是×1o%-0K. 100%=F 动力臂与阻力臂的比值不变，因为阻力不变，根据杠杆的平 ②由题表1可知，物体的重力是相同的，小车与斜面间的摩 衡条件可知，动力不变，即弹簧测力计的示数不变，A错误： 擦和木块与斜面间的摩擦大小不同，故探究的是斜面的机域 克服杠杆重力做的功为额外功，仅增加钩码的个数，杠杆重 效率与物体所受摩擦力的关系，③第1次实验中拉力做的有 力和杠杆上升的高度不变，拉力所做的额外功不变，B错误： 用功W=Gh:=6N×0.1m=0.6J,拉力做的总功 仅将拉力的作用点从A点移到C点，钩码和杠杆的重力不 W,=F1=1.2N×1m=1.2J,则额外功W=W1 变，上升的高度不变，则有用功不变，额外功也不变，总功不 W1=1.2J-0.6J=0.6小，木块所受摩擦力f=W型 变，根松？W×100%可知.杠杆的机板效率不变.C正 0,6」=0.6N.(3)①由题表2中实验数据可知，W%与L成 I m 确：仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，钩码还是上升到原 正比.②当斜面的水平长度1.=0.4m时，W额外=0.8J,根据 米的高度，有用功不变，而杠杆提升的高度变小，克服杠杆重 勾股定理可知，斜面高度h一0.3m,此时有用功W有m一 力做的功变小，即额外功变小，所以拉力做的总功变小， (Gh=5N×0.3m=1.5J.总功Wa=W有m+W4=1.5J十 D错误， 0.8J=2.3」.③当木板平放在水平桌面上，斜面的水平长度 9.C解析：物体在斜面上匀速下滑时，重力做的功为W, 克服摩擦力做的功为W,,W。=W,,当物体被匀速拉上斜面 L-0.5m,因额外功与L成正比，故45m-5m,则 0.9J W新科 时，物体对斜面的压力和接触面的粗糙程度不变，则物体受 到的摩擦力大小不变，此时拉力做的功W。=W:十W, w=1小，摩擦力了-"空=。=2N,此时物块做匀迷 L 2m。则机核效率y化×10%-是×10%=0%. 直线运动，由平衡条件可得，弹簧测力计的示数F一了=2N 13,(1)0.566.7%克服杠杆自身的重力做功（或克服摩 10.B解析：动滑轮的重力不可忽略，则克服绳重，动滑轮 擦力微功)(2)不能实验时钩码没有挂在同一位置仅 的重力和绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功，从摩擦角度 根据一次实险所得出的结论是不可靠的解析：(1)由题图 考虑，随着物体重力的增大，滑轮与绳子间摩擦增大，则额外 可知，弹簧测力计的分度值是0.1N,所以它的示数是0.5N, 功增大：同时，物重增大，有用功也增大，有用功和总功的比 竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，拉力不变，则F仍为0.5N: 值增大，即机械效率逐渐增大，但由于摩擦也在增大，故？与 在实验过程中，Wm=Gh-1N×0.1m=0,1J,W=Fx G不成正比，当物重越来越大，有用功远大于额外功时，机械 W有组大 效率无限接近100%，B符合题意 0.5N×0.3m=0.15小.所以杠杆的机械效率刀w量 11.(1)30(2)2.580低(3)不变(4)变小解析： 100%=0.1) (1)由题图甲可知，滑轮组中承重的绳子段数=3，则每次实 一0.15×100%≈6,7%：在本实验中，克服杠杆自重 验绳端移动的距离=3h=3×10cm=30cm.(2)弹簧测力 做功和克服摩擦力做功是产生额外功的主要原因.(2)根据 计的分度值为0.1N,示数为2.5N:每次实验中的有用功 题表中的实验数据不能得出实验结论，原因是分析机械效率 Wm=GM=6.0N×10×102m=0.6J,第2次实验中滑 的影响因素应采取控制变量法，研究提起的物重和杠杆机械 效率的关系时，应保持钩码所挂的位置不变：应进行多次实 轮组做的总功W=F￥=2.5N×30×102m=0.75J,则 验，分析多组数据，才能得出普遍性结论，仅根据一次实验数 第2次实验中滑轮组的机械效率至-票×10%=× 据得出的结论具有偶然性，是不可靠的」 100%=80%:分析题表中数据可知，在物重不变的情况下，动 第11课时机械效率的计算 滑轮越重，滑轮组的机械效率越低.(3)实验中若仅增大绳端 知识导引 移动的距离根据Ww100%=会X100%= Fs 下·h 1.00gX106%②G ×100% nF ×100%③G+G 100%=G量×100%可知，滑轮组的机械效率不变，(4)实验中由 nF (20骨×100%@×10%2.1×100% Fs 摩擦引起的额外功占总额外功的比例为W ,W×100%= Gh。×100%(3)F-上×100% (2)Gh+fs F￥ Wew-w×100%=FB=Ch-Gah×10o%= 课堂作业 Wa一W有图 Fs-Gn h 1.(1)Wm=(Gh=350N×1m=350J(2)承担物重的绳 3F一G一G×100%.由此可得第1,2,3,4次实验中由摩擦 3下一Gw 子段数1=2.7-W×100%=×10%=p× Fs 引起的额外功占总额外功的比例分别为50%，33,3% 29.6%,23.8%,则在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由 -号×100%=2280N×100%=70%(3)因为不 100%-2F 350N ·14 计摩擦和绳重，所以2F=G十G4,则G=2F一G=2×250N一 2F大2X800入×100%=93.75%解析：(1)由题图可 G1500 N 350N=150N(4)因为不计摩擦和绳重，所以提升重物的拉 力B=是Gm+G)- 知，承重绳子的段数为2，拉力端移动的距离=2h=2× -(650N+150N)=400N.Wa:= 2m=4m,拉力做的总功W。=Fx=300N×4m=1200J, E类=400NX2X1m-800J-W器×10%-9安× F:82 拉力做功的功率P-We-I200J-120W.(2)拉力做的有 10s 100%-景×10%=200N×10%=81.25% 650N 解析：见 用功W有m=Gh=500N×2m=1000J,滑轮组的机械效率 答案 -W×100%=200×100%≈8a.3%.(3)不计绳重 Wa 2.(1)Wm=Gh=mgh=240kg×10N/kg×1m=2400J 和摩擦，所以2F=G+G,动滑轮重力G=2F一G=2× _W雅×100%= (2)w。=FL=1000N×3m=3000小y=wa 300N一500N=100N,体重为800N的小明施加的最大拉 力F“x=G以=800N,当以最大拉力提升物体时，提升的物 2400×100%=80%(3)wu年=Wa-W有m=3000J- 重最大，滑轮组的机械效率最大，因为不计绳重和摩擦，所以 3000J 提升的最大物重(Gm大=2Fm大-G:=2×800N-100N- 2400j=60Jj,f=w=00=20N./=g×20N= L 3 m 130N.滑轮甜的最大机械效率×10%-兰 240N,W'm=Gh=m'gh=300kg×10N/kg×1m= 3000J,W#=了s=240N×5m=1200J.W。=W有m+ 1m%F名益=×1w%=级5% W%*=3000J+1200J-4200J,P=w=4200J= 课后作业 208 210W解析：(1)推动重物时做的有用功W有增=Gh= W进 5.1)w。-wm=Gh=20N×0.1m=2」(2)7w2 mgh=240kg×10Nkg×1m=2400J.(2)推力做的总功 G'h G W。=FL=1000N×3m=3000J,斜面的机械效率习= 100%=(Gm十G%×10%=G+GX100%=80%,G= ×10%=号8×10%=0%，(3)原来的额外功 29m-2wX5N=20N.F-G=205N 80% We 2 2 W升=Wa-W有m=3000J-2400J=600J,原米的摩擦力 12.5N解析：(1)若不计杠杆自重，拉力所做的功等于直接 /=W兰=601=20N,工人将另-一个质量为300kg的重 提升物体所做的功，即W单=W州=(Gh=20N×0.1m=2J 1.3m (2)杠杆的机械效举为80%，因为摩擦忽略不计，则？ 物匀速推到同一高度处，换用长度为5m的斜面，此时的摩 W有题×100%= G 擦力与原来的摩擦力之比为6：5，即了=号×200N= G十GhX100%=Gm+GX100% 240N,此时有用功W国=Gh=m'gh=300kg×10Nkg× 80%,放物体乙的重力G=产m=07×5N=20N. 80% 1m=3000J.额外功W额%=fs=240N×5m=1200J,总 物体乙挂在杠杆中点A处，由相似三角形的知识和杠杆平衡 功W。=W有附+W%=3000J+1200J=4200J,推力做功 条件可知，拉力F=Gm+G=20N+5N=12.5N 的功率P=W=4200J=210W. 2 2 20s 6.(1)提升重物做的有用功W州=Gh=9×103N×10m= 3.(1)货物的重力G=mg=45kgX10N/kg=450N,则 9×10'」(2)由题图可知，承担物重的绳子段数n=3,匀速 Wm=(Gh=450N×2m=900J(2)拉力做的总功W。= 吊起重物的过程中做的总功W=Fx=F×h=4×10N× W名里X P4=120W×10s=1200J,滑轮组的机械效率=W号 3X10m=1.2X10J,滑轮组的机械效率y一。×100% 100%=28×10%=75%(3)已知额外功占总功的 1.2×10×100%=75%(3)克服摩擦和钢丝绳重做的功 9×10J 20%,则此时机城效率刀=1一20%=80%，由题图可知，承 W=0,3W=0.3×9×10J=2,7×10J,克服动滑轮重做 担物重的笔子段数。-8，又国为了-于×10兴-骨 的功W=Wa-W有-W=1.2×103J-9×10J-2.7× 10J=3×10J,故动滑轮重Ga=W=3X10」-300N F×n示，所以提升货物的重力C=F'=80%×3× G'h'G h 10m 解析：见答案 300N=720N解析：见答案 4.(1)x■2h=2×2m■4m,Wa■Fs■300N×4m 1.0)建筑材料上升的速度w=冬-日46m:（②)10： 1200,P=W至=12001-120w(2)wm=Gh- 内电动机对滑轮组做的总功W=P1=600W×10s=6000J 10s (3)由题图可知，承担物重的绳子段数n=2,绳端移动的距离 50Nx2m-101.gW是×10m%-90}×1o%= =h=2×6m=12m,拉力F=W-6000J-500N,Gn s 12 m 83.3%(3)G=2F-G=2×300N-500N=100N, mg=70kg×10Nkg=700N,因为不计绳重和摩擦，所以动 F最无=(G人=800N,G绿大=2F大一G4=2X800N-100N= 滑轮的重力GA=2F一Gw=2×500N-700N=300N 150N:-W×1o0%-×10%=FX GM大h (4)由G+G ×10%可得，此时物重G。=9, ·15· 90%X80N-27o0N.此时拉力FP-号(G+6a)=号× 解析：过支点O作动力F,作用线的垂线段，即为动力臂： 1一90% 过P点作垂直于阻力臂：的垂线段，即为阻力F:,方向 (2700N+300N0-1500N,电动机拉绳的速度女- 向左. 4.如图所示 8兴-04ms,建筑材料上升的速度=号× 600W 号×0.4m-0.2mk解析：见答案. 81h=w1=02msX105=2m(27-段品× 100%=80%,F=GC监=800N u72×807=500N(3)Ga=2F 解析：杠杆受到的阻力F:为绳子对B端的拉力，方向竖直向 下：作用在A点的拉力方向斜向上，从支点作拉力作用线的 Gm 2 X 500 N-800 N -200 N,F Ga+G 2 垂线段，即为动力臂. 200N+1000N=600N解析：(1)物体在108内上升的高 类型二： 2 1.如图所示 度h=1=0.2msX10s=2m.(2)由题图可知，承担物重 的绳子段数=2是X10%-×10%-安品× Fs 100%-景×100%-80%，战工人对绳端的拉力F- 27 800心=500N.(3)不计绳重和摩擦，动滑轮的重力G= 2X80% 解析：F2与杠杆垂直，故连接支点O与F,的作用点B即为 2F-Ga=2×500N-800N=200N,当被提升的物重增大 力臂2过（的左端点作（的垂线，交杠杆于一点，即为F 为1000N时，工人对绳端的拉力F-G+G 的作用点A,因为F:使杠杆逆时针旋转，所以F,使杠杆顺 2 时针旋转，因此F,的方向向上. 200N+1000N=600N. 2.如图所示 2 专题一 杠杆作图训练 类型一： L.如图所示 ￥F 解析：过力臂1的右端点作垂线，可得F,的作用线，F,的作 用线与杠杆AB的交点为动力F:的作用点，F,方向向下：从 支点O作F,作用线的垂线段，即为阻力臂， 类型三： 1.如图所示 解析：先反向延长力F:的作用线，然后从支点O作F,的作用 线的垂线段，即为力臂(：F:使起子逆时针转动，瓶盖对起子 的力阻碍了起子的转动，所以是阻力F:,方向竖直向下 2.如图所示 解析：绳子对杠杆的拉力为阻力F:,方向竖直向下，反向延 长阻力F的作用线，从支点O向F,的作用线作垂线段，即 为阻力臂：杠杆平衡时所用最小动力的作用点为离支点最 解析：向上提起杠杆的左端时，杠杆会绕O点顺时针转动，则 远的B点，动力方向与OB垂直，这样动力臂最长（等于 B点会受到下面连杆向上的力，即为阻力F,过B点作竖直 OB),最省力，动力使杠杆逆时针转动， 向上的阻力F:反向延长力F,的作用线，过支点O作F,的 2.如图所示 作用线的垂线段，即为F,的力臂 3.如图所示 解析：已知支点为O,要求作用在D点的动力F,最小，由杠 杆平衡条件可知，动力臂，应最长，最长的动力臂等于OD: ·16·