11.3 机械效率讲义 2024-2025学年沪科版八年级全一册物理

11.3 机械效率 生活中我们经常提到工作效率和学习效率，前边我们刚学完各种机械，那么机械会涉及到效率问题吗？ 一、有用功、额外给和总功 以图中为例，在不使用机械时把物体提高h，需要做的功为Gh，而使用动滑轮将物体提高h时，需要做的功为Fs，比较使用机械做的功和不使用机械时做的功，你发现了什么？ Fs＞Gh，使用任何机械都不能省功。 有用功：使用机械的目的，一般为克服重力做的功或者克服摩擦做的功。 额外功：为完成目的使用机械时不得不做的功。 总功：为完成目的使用机械时做的总功，一般为拉力做的功。 例题：用水桶从井中提水的时候，对__________做的功是有用功，对__________做的功是额外功；如果桶掉到井里，捞上的桶里带了一些水，则对水做的功是___________功。 二、机械效率 物理中，我们把有用功和总功之比叫做机械效率，用η表示，反映了机械性能的优良。 ×100% 使用任何机械都不能省功，且不可避免的要做额外功，有用功总是小于总功，因此，机械效率总是小于100%。提高机械效率最简单的方法就是减少额外功，例如减小机械之间的摩擦、机械的自重等。 1.斜面 使用斜面可以在省力的情况下把物体运往高出，但是费距离。 W有=G物h W额=fs W总=Fs ×100%=×100%=×100% f== 减小斜面粗糙程度，增加斜面坡度可以增加斜面效率 2.杠杆 使用杠杆可以在省力的情况下把物体运往高出，但是费距离。 3.滑轮组 ①使用竖直组装的滑轮组，可以在省力的情况下把物体运往高出，但是费距离。 ②使用横着组装的滑轮组，可以在省力的情况下把物体水平运往另一处，但是费距离。 例题： 1.如图，在斜面上将一个质量为0.5kg的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N斜面长4m，高1m，斜面的机械效率为___________，物体所受的摩擦力为___________N。（g=10N/kg） 2.如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，弹簧测力计示数______（选填“先变小后变大”、“先变大后变小”或“不变”）。如果使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm。拉力所做的功为______J，杠杆的机械效率为______，若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，则杠杆的机械效率将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）（不考虑摩擦）。 3.如图所示，在“测定滑轮组的机械效率”实验中，小明匀速向下拉动绳子，2s内物体上升20cm，G物=10N，F=6N，不计绳重和摩擦，拉力的功率为___________W；动滑轮的重G动=___________N，滑轮组的机械效率η=___________%；小明想更省力，他只改变了滑轮组的绕线方法，滑轮组的机械效率将___________。（选填“变大”、“变小”或“不变”） 4.如图所示，在拉力F的作用下，10s内物体A沿水平地面向左匀速直线移动了2m，该过程中，物体A受到的摩擦力为4.2N，弹簧测力计示数为2N（不计绳、弹簧测力计和滑轮重）。则绳子自由端移动的距离为__________m；拉力F的功率为__________W；滑轮组的机械效率为__________%。在实际使用过程中，摩擦和机械自重都是不可忽略的，请提出一条提高该滑轮组机械效率的建议：______________。 课堂练习 1.下列说法正确的是（　　 ） A．使用滑轮组不仅省力而且省功 B．机械效率越高的机械，功率越大 C．功率越大的机械，做功越快 D．定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向 2.下列有关功率与机械效率的说法正确的是（　　） A．机械效率越大，机械越省力 B．机械做功越快，其功率就越大 C．机械的功率越大，机械效率越大 D．机械效率的高低取决于有用功的多少 3.如图所示斜面长为1m、高为0.5m，现将重为10N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，用时5s，若拉力F为8N，则以下说法不正确的是（ ） A．拉力所做的功为8J B．斜面的机械效率为62.5% C．该过程中额外功的功率 1.6W D．该过程中有用功为5J 4.如图所示，甲、乙两滑轮组各滑轮质量都相同，现将同一重物匀速提升相同的高度（不计绳重和摩擦），下列说法中正确的是（　　） A．F1>F2，甲装置的机械效率高 B．F1<F2，乙装置的机械效率高 C．甲装置所做的额外功比乙装置多 D．甲、乙两装置的机械效率大小相同 5.题图所示，为了把两件相同货物搬运到高台上，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件货物用同样的方法沿斜面CD搬运。下列说法正确的是（　　） A．沿斜面AB推动不但省力还省功 B．沿斜面CD推动，工人克服货物重力做的功更多 C．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做的功一定相同 D．无论利用哪个斜面搬运货物，斜面的机械效率均相等 6.小明用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，图乙是该滑轮组的机械效率与货物重力的关系图像。若装置拉着重为400N的货物以0.4m/s的速度匀速上升，不计绳重和摩擦，关于本次工作的说法正确的是（　　） A．此过程中货物克服重力做功的功率逐渐增大 B．该装置中动滑轮的重为50N C．拉力的功率为40W D．滑轮组的机械效率为80% 7.如图所示，滑轮A重2N，绕过滑轮A的绳子上挂一个重10N的物体B，C为固定点（地面），当滑轮A在力F的作用下向上以0.2m/s的速度匀速上升时，下列说法正确的是（　　）（绳重及摩擦不计） A．滑轮A是个定滑轮 B．物体B上升的速度为0.1m/s C．拉力F为22N D．该滑轮的机械效率为80% 8.某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示： 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 4 8 0.1 2.5 0.4 80% (1)实验中应沿竖直方向缓慢匀速缓慢拉动弹簧测力计，某同学在该实验中加速向上提升重物，所测滑轮组的机械效率会___________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 (2)第三次实验的机械效率为___________；（结果保留到1%） (3)通过比较3、4两次实验数据得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越___________（选填“高”或“低”）；比较2、3两次实验得出结论：同一滑轮组，___________越大，滑轮组的机械效率越高； (4)若每个滑轮的质量为100g，第三次实验中克服摩擦做的额外功为___________J（不计绳重）。 9.工人用如图所示装置把重G=1000N的物体，从斜面底部匀速拉到h=2m高的平台上（斜面与水平地面的夹角为30°），用时t=20s。工人对绳子的拉力为F=400N，动滑轮重G0=20N，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，求： (1)绳子对物体做的功W； (2)物体在斜面上受到的摩擦力f； (3)整个装置的机械效率η。 10.用如图所示的滑轮组去拉动物体A，已知物体A重为1000N，动滑轮重为80N。在拉力F的作用下，经过20s，物体A沿水平方向匀速前进了4m，拉力F做功为3200J。（不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦）求： (1)物体A克服摩擦力做功是多少？ (2)此滑轮组的机械效率是多少？ (3)绳自由端移动的速度为多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$