第18课时　机械效率课件2025年中考物理一轮复习（徐州专版）

教材梳理　夯实基础 考向探究　培养能力 第三单元　机械功与能、内能 第18课时　机械效率 实验突破　提升素养 考点 机械效率 1.有用功、额外功和总功 (1)有用功:对人们有用的功,用W有用表示。 (2)额外功:并非我们需要但又不得不做的功,用W额外表示。 (3)总功:有用功与额外功之和或动力所做的功,用W总表示, 即W总=　　　　　　。  W有用+W额外 教材梳理　夯实基础 返回目录 2 2.机械效率 (1)定义:有用功与总功的　　　　。  (2)公式:η=×100%。 (3)机械效率是一个比值,常用百分数表示。由于使用机械时总会做一些额外功,总有W有用　 　W总,因此机械效率总　　　　1。  比值 小于 小于 教材梳理　夯实基础 返回目录 (1)若不考虑绳重和摩擦,只考虑动滑轮重G动时,滑轮组的机械效率最终可表示为η=×100%。 (2)若滑轮组不是用来提升物体,而是用来拉着物体水平运动,则滑轮组的机械效率可表示为η=×100%=×100%=×100%。 点拨 教材梳理　夯实基础 返回目录 (3)斜面的机械效率可表示为η=×100%(G为物重,h为物体上升的竖直高度,s为物体沿斜面移动的距离)。 (4)提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦等。 点拨 教材梳理　夯实基础 返回目录 (2022徐州二模)如图18-1所示,物体重160 N,小明用大小为100 N的拉力(方向不变)将物体匀速提升2 m,用了4 s,则此过程中做的有用功是　　　J,拉力做功的功率是　　　　W,此过程中滑轮组的机械效率是　　　　。  基础配练 图18-1 320 100 80% 教材梳理　夯实基础 返回目录 1.如图18-2所示,小明同学用动滑轮吊起木箱,要提高动滑轮的机械效率,可采取的方案有 (　　) A.减小木箱的质量 B.增大动滑轮的质量 C.减小绳与动滑轮间的摩擦 D.提高木箱的运动速度 教材图解 图18-2 C 教材梳理　夯实基础 返回目录 2.如图18-3所示是一种塔式起重机上的滑轮组。已知该起重机在匀速起吊810 kg的重物时,滑轮组的机械效率为80%。使重物在10 s内上升了5 m,则该滑轮组做的有用功为　 　　J,绳子拉力做的功为　　 　　J,绳子拉力做功的功率为　　 　　W。(g取10 N/kg)  图18-3 4.05×104 5.0625×104 5.0625×103 教材梳理　夯实基础 返回目录 例 1(2024徐州二模)用如图18-4所示的滑轮组将货物向上匀速提升3 m,已知货物重300 N,货物上升速度是0.3 m/s,拉力F大小为120 N,则此过程中做的有用功为　　　　J,拉力F做功的功率是　　　　W,滑轮组的机械效率为　　　　(结果精确到0.1%)。  考向一 机械效率的认识及其计算 图18-4 900 108 83.3% 考向探究　培养能力 返回目录 9 例 2(2023泰州)如图18-5所示,某斜坡长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　　　　(结果精确到0.1%),木箱所受摩擦力的大小为　　 　N。  图18-5 400 83.3% 20 考向探究　培养能力 返回目录 例 3(2023徐州)工人用一个定滑轮匀速提升质量为18 kg的物体,所用的拉力为200 N,物体上升2 m,g取10 N/kg。求:　 (1)物体受到的重力。 (2)定滑轮的机械效率。 解:(1)物体受到的重力: G=mg=18 kg×10 N/kg=180 N。 考向探究　培养能力 返回目录 例 3(2023徐州)工人用一个定滑轮匀速提升质量为18 kg的物体,所用的拉力为200 N,物体上升2 m,g取10 N/kg。求:　 (2)定滑轮的机械效率。 (2)使用定滑轮时拉力端移动的距离s=h=2 m,则定滑轮的机械效率: η=×100%=×100%=×100%=×100%=90%。 考向探究　培养能力 返回目录 例 4(2023徐州二模)如图18-6所示的是一种塔式起重机,将600 kg的建筑材料匀速吊起时,绳端拉力为2500 N。在建筑材料上升5 m 高度的过程中,g取10 N/kg。 (1)求塔式起重机的机械效率。 (2)若绳重和摩擦忽略不计,求动滑轮受到的重力。 图18-6 解:(1)建筑材料受到的重力: G=mg=600 kg×10 N/kg=6000 N, 由图可知,该滑轮组n=3,则塔式起重机的机械效率: η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100% =80%。　 考向探究　培养能力 返回目录 例 4(2023徐州二模)如图18-6所示的是一种塔式起重机,将600 kg的建筑材料匀速吊起时,绳端拉力为2500 N。在建筑材料上升5 m 高度的过程中,g取10 N/kg。 (2)若绳重和摩擦忽略不计,求动滑轮受到的重力。 图18-6 (2)若绳重和摩擦忽略不计,则F=(G+G动), 所以动滑轮受到的重力: G动=nF-G=3×2500 N-6000 N=1500 N。　 考向探究　培养能力 返回目录 例 5如图18-7所示,工人用一均匀杠杆OB将重为20 N的货物匀速提升0.1 m,已知AB长0.6 m,AO长0.4 m,工人所用拉力方向始终竖直向上,杠杆的机械效率为80%。 (1)求工人做的有用功。 (2)若不计转轴O处的摩擦,求拉力F的大小。 图18-7 解:(1)工人做的有用功: W有用=Gh=20 N×0.1 m=2 J。 考向探究　培养能力 返回目录 例 5如图18-7所示,工人用一均匀杠杆OB将重为20 N的货物匀速提升0.1 m,已知AB长0.6 m,AO长0.4 m,工人所用拉力方向始终竖直向上,杠杆的机械效率为80%。 (2)若不计转轴O处的摩擦,求拉力F的大小。 图18-7 考向探究　培养能力 返回目录 (2)工人做的总功: W总==2.5 J, 设拉力F移动的距离为s, 由几何关系可得,h∶s=OA∶(AB+OA), 即0.1 m∶s=0.4 m∶(0.6 m+0.4 m), 解得s=0.25 m, 则拉力F的大小:F==10 N。 图18-7 考向探究　培养能力 返回目录 例 6(2023衡阳)用如图18-8所示的电动起重机将6000 N的重物匀速提升了4 m,电动机的功率为5000 W,此过程用时10 s。下列说法正确的是(　　) A.起重机对重物做的有用功是2×104 J B.起重机的电动机做的总功是6×104 J C.起重机的机械效率是48% D.若减小动滑轮所受的重力,起重机的机械效率将变小 考向二 提高机械效率的途径和意义 图18-8 C 考向探究　培养能力 返回目录 例 7(2023邵阳)如图18-9所示,用动滑轮将物体匀速提升0.2 m,绳子自由端的拉力F为6 N,则拉力F所做的功为　　　　J。如果使用该滑轮提升更重的物体,机械效率会　　　　(选填“增大”或“减小”)。  图18-9 2.4 增大 考向探究　培养能力 返回目录 例 8(2024苏州)某起重机的滑轮组结构示意图如图18-10所示,其最大载质量为5 t。起重机将3600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上,滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦,g取10 N/kg。求: (1)克服钢板重力做的功W有用。 (2)钢丝绳的拉力F。 (3)滑轮组满载时的机械效率(结果精确到0.1%)。 综合提升 图18-10 解:(1)克服钢板重力所做有用功: W有用=Gh=mgh=3600 kg×10 N/kg×10 m =3.6×105 J。 考向探究　培养能力 返回目录 例 8(2024苏州)某起重机的滑轮组结构示意图如图18-10所示,其最大载质量为5 t。起重机将3600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上,滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦,g取10 N/kg。求: (2)钢丝绳的拉力F。 图18-10 (2)该过程中所做总功:W总==4.5×105 J; 钢丝绳的拉力:F==1.125×104 N。 考向探究　培养能力 返回目录 例 8(2024苏州)某起重机的滑轮组结构示意图如图18-10所示,其最大载质量为5 t。起重机将3600 kg的钢板匀速提升到10 m高的桥墩上,滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦,g取10 N/kg。求: (3)滑轮组满载时的机械效率(结果精确到0.1%)。 图18-10 考向探究　培养能力 返回目录 (3)克服动滑轮重力所做的额外功: W额外=W总-W有用=4.5×105 J-3.6×105 J=9×104 J; 动滑轮的重力: G动==9×103 N; 满载时的机械效率: η最大=×100%=×100%=×100%=84.7%。 图18-10 考向探究　培养能力 返回目录 突破 测量滑轮组的机械效率 如果视频无法正常播放，可以在实验视频文件夹中打开原视频 温馨提示| 实验突破　提升素养 返回目录 24 【实验设计】 1.实验原理:η=×100%。 2.实验器材:滑轮组、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺、钩码。 3.滑轮组绕线:由n=确定承担对动滑轮及物体拉力的绳子段数,用            法确定绕线方式。  4.弹簧测力计拉动方式:　　　　方向匀速缓慢拉动,从而保证拉力的大小等于弹簧测力计的示数。  5.实验中注意绳子的自由端若最终与动滑轮相绕,则需要匀速、竖直向上拉动物体。 奇动偶定 竖直 实验突破　提升素养 返回目录 【实验结论】 6.实验结论:同一滑轮组,提升物体越重,机械效率越　　　;不同滑轮组提升同一重物,动滑轮越轻(个数少或质量小),机械效率越　　　。滑轮组的机械效率与提升物体的高度和速度,绳子的段数,省、费力情况均无关。 【交流与反思】 7.影响滑轮组机械效率的因素:①提升物体所受的重力;②动滑轮所受的重力;③绳重、摩擦。 8.提高滑轮组机械效率的方法:①增大提升物体所受的重力;②减小动滑轮所受的重力;③减小绳重和摩擦等。 9.进行多次实验的目的:使得出的结论具有普遍性。 高 高 实验突破　提升素养 返回目录 例 (2023扬州)在学习了机械效率的相关知识后,课外研究小组有同学猜想:同一个机械的机械效率是不变的。为了验证猜想,他们用如图18-11所示的滑轮组进行实验,改变钩码个数,用弹簧测力计沿竖直方向拉着细绳,使钩码匀速向上运动,测得的数据如表一所示。 图18-11 实验突破　提升素养 返回目录 (1)分析表中的数据,他的猜想是　　　　(选填“正确”或“错误”)的。  表一 实验 次序 钩码重力G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 机械效率η 1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7% 2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4% 3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8% 错误 实验突破　提升素养 返回目录 (2)小组又进行了如下的探究:改变滑轮的个数组成不同的滑轮组,仍用弹簧测力计沿竖直方向向上匀速拉动细绳,测得的数据如表二所示。 表二 实验次序 动滑轮个数 钩码重力G/N 绳端拉力F/N 钩码上升高度h/m 绳端移动距离s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 机械效率η 4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3% 5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5% 6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5% 实验突破　提升素养 返回目录 分析数据可知:物体重力相同,动滑轮个数越多越省力,但机械效率越　　　。进一步分析还发现,当滑轮组越来越省力时,它的额外功越来越大,甚至会出现额外功　 　　有用功的情况,所以设计一个机械模型时,既要考虑省力,还要考虑　　　　　　。  (3)根据表二中的数据,如果增加动滑轮个数继续实验,那么将会出现的困难是　 。你的改进方法是　　　　　　 　　。 低 大于 机械效率 绳端移动距离太长,操作不便 降低钩码上升高度 实验突破　提升素养 返回目录 (4)分析表一中的数据可知:随着物体重力增加,额外功　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”),原因是　 。  (5)分析表二中的数据可知:若不考虑绳重及摩擦,实验中所选动滑轮的规格 　　　　(选填“相同”或“不同”)。理由:　     　 。  · 实验拓展 变大 克服摩擦做功变多 不同 由第1次实验得出动滑轮的重 力为1.2 N,第二次实验得出动滑轮的平均重力为1.8 N,第三次实验得出动 滑轮的平均重力为2.4 N 实验突破　提升素养 返回目录 (6)不考虑绳重及摩擦,若用图18-12中的装置匀速提升0.5 N的重物时,机械效率最高的是　　　,最省力的是　　　。  图18-12 丁 甲 实验突破　提升素养 返回目录 $$