内容正文:
力学
实验突破
知识梳理
第23课时 机械效率
考点梳理
知 识 梳 理
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1.有用功:为完成某项任务而必须做的功,用W有表示。
2.额外功:对人们毫无利用价值但又不得不做的功,用W额表示。
3.总功:_________与_________之和,用W总表示。W总=W有+W额。
知识点一
功的分类
有用功
额外功
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第23课时 机械效率
1.定义:_________跟_______的比值,用符号η表示。
2.公式:________。
变形式:求有用功W有=_______;求总功W总=_____。
3.特点:使用任何机械都不可避免地要做额外功,总有W有_____W总,所以机械效率总是_______1(机械效率通常用百分数表示)。因此使用任何一种机械都不能省功。
知识点二
机械效率
有用功
总功
ηW总
<
小于
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第23课时 机械效率
4.提高机械效率的方法:
(1)改进结构,_______机械自重,使机械更合理、更轻巧;
(2)使用时要定期加润滑油,_______机械间的摩擦;
(3)同一机械,_______载重。
减小
减小
增大
易错点拨 机械效率是反映机械性能好坏的物理量,机械效率的高低与是否省力、做功多少以及做功快慢(即功率)无关。
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第23课时 机械效率
►判断正误
1.(1)越省力的机械,机械效率越高 ( )
(2)做功少的机械,机械效率一定低 ( )
(3)功率大的机械,机械效率一定高 ( )
(4)额外功跟总功的比值越小,机械效率越高 ( )
(5)对于同一机械,其机械效率恒定不变 ( )
(6)即使不断优化机械设计,机械效率也不能达到100% ( )
×
×
×
√
×
√
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第23课时 机械效率
知识点三
常见简单机械的机械效率
机械名称 竖直滑轮组 水平滑轮组 斜面
图示 (不计绳重、滑轮重)
说明 G物为物重
G动为滑轮重
h为物体上升的高度
s绳为绳子自由端移动的距离 f为接触面对物体的摩擦力
s物为物体移动的距离
s绳为绳子自由端移动的距离 G为物重
f为接触面对物体的摩擦力
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第23课时 机械效率
机械名称 竖直滑轮组 水平滑轮组 斜面
有用功 W有=G物h W有=_______ W有=Gh
总功 W总=_______ W总=Fs绳 W总=Fs
额外功 W额=W总-W有
W额=_______(不计绳重与摩擦) W额=W总-W有 W额=W总-W有
W额=_____
fs物
Fs绳
G动h
fs
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第23课时 机械效率
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第23课时 机械效率
实 验 突 破
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实验
思路 1.依据什么原理测量滑轮组的机械效率?答:依据公式η=____。
2.如何测量有用功?答:测出钩码的重力G与上升的________,根据W有=Gh计算有用功。
3.如何测量总功?答:用弹簧测力计测拉力F的大小,再用刻度尺测量绳子自由端移动的________,根据W总=Fs计算总功。(注意:弹簧测力计应沿竖直方向缓慢匀速拉动绳子的自由端)
实验 测量滑轮组的机械效率
高度h
距离s
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第23课时 机械效率
例题 某小组在“测量滑轮组的机械效率”实验中,得到的数据如下表所示。该实验的装置如图1所示,其中各滑轮的重力均相同。
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 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 ①
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
图1
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第23课时 机械效率
【基础设问】
(1)实验中应沿竖直方向缓慢_______拉动弹簧测力计。
(2)第3次实验中,拉力F所做的有用功为______J,滑轮组的机械效率是_______%。(保留三位有效数字)
(3)分析表中数据可知,第4次实验是利用图_____所示的装置来完成的。
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 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 ①
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
图1
匀速
0.4
70.2
丙
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第23课时 机械效率
(4)通过比较1、2两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升相同重物时,滑轮组的机械效率与重物的___________无关。
(5)通过比较_______两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
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 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 ①
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
图1
上升高度
1、3
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第23课时 机械效率
(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(质量越大),滑轮组的机械效率越_____。
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 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 ①
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
图1
低
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第23课时 机械效率
【提升设问】
(7)小明同学发现:实验过程中,边拉动弹簧测力计边读数,弹簧测力计的示数不稳定,他认为应该静止时读数。小明的想法_________(选填“正确”或“不正确”),理由是________________________________ ________。
不正确
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 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 ①
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响
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第23课时 机械效率
(8)(2022桂林)下列办法中,能提高图2中滑轮组机械效率的是____。(填字母)
A.增大摩擦力
B.增大定滑轮的重力
C.增大动滑轮的重力
D.增大被提升物体的重力
D
图2
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第23课时 机械效率
考 点 梳 理
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例1 (多选题)下列关于机械效率的说法中,正确的是 ( )
A.额外功越少,机械效率越高
B.做有用功越多的机械,机械效率越高
C.有用功与总功的比值越大,机械效率越高
D.由于有用功总是小于总功,因此机械效率总小于1
考点
机械效率及其提高方法
CD
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第23课时 机械效率
例2 《物原》记载:“史佚始作辘轳。”如图3所示,人们借助辘轳从井中汲水时,转动摇把,使绳子在轴筒上不断叠绕,从而将水从井中提出。下列方法中,可以提高辘轳提水效率的是 ( )
A.减少桶内水的质量
B.换用相同容量的轻质水桶
C.增大转动的速度
D.换用更粗的绳子
B
图3
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第23课时 机械效率
例3 (多选题)(2024烟台)如图4所示,小明用20 N的拉力F将重为20 N的物体M匀速提高了10 m,用时5 s。忽略绳重和摩擦,下列关于此过程的说法中,正确的是 ( )
A.绳子自由端移动的速度为6 m/s
B.动滑轮的重力为20 N
C.小明所做的额外功为200 J
D.滑轮组的机械效率为75%
考点
滑轮(组)的机械效率
BC
图4
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第23课时 机械效率
1.(2024西宁模拟)如图5所示,重为100 N的物体A在拉力F=5 N的作用下沿水平面做匀速直线运动,已知滑轮组的机械效率为60%,物体A运动的速度为0.5 m/s,则物体A在20 s内通过的路程为_____m,拉力F所做的功为______J,该机械所做的有用功的功率为______W。
10
150
4.5
图5
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第23课时 机械效率
例4 (2024眉山)图6是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置,斜面的粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F,将重6 N的物体以1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端,测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是 ( )
A.拉力做功为3 J
B.物体受到摩擦力为1.5 N
C.在匀速拉动过程中,物体的机械能不变
D.若以2 m/s的速度匀速拉动物体,斜面机械效率仍为75%
考点
斜面的机械效率
D
图6
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第23课时 机械效率
参考答案
【知识梳理】
一、3.有用功 额外功
二、1.有用功 总功
3.< 小于
4.(1)减小 (2)减小 (3)增大
易错精练 1.(1)× (2) × (3) × (4)√ (5) × (6)√
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第23课时 机械效率
【实验突破】
实验 测量滑轮组的机械效率
例题 (1)匀速 (2)0.4 70.2 (3)丙
(4)上升高度 (5)1、3 (6)低
(7)不正确 没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响
(8)D
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第23课时 机械效率
【考点梳理】
例1 CD
例2 B
例3 BC
变式训练 1.10 150 4.5
例4 D 声、光、热
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第23课时 机械效率
η=
机械名称
竖直滑轮组
水平滑轮组
斜面
机械效率
η===(s绳=nh)
η=_________(不计绳重与摩擦)
η==
=_____
(s绳=ns物)
η==_____
η=
提高机械
效率的方法
①增加物重
②减小动滑轮的重力(数量)
③减小滑轮与绳之间的摩擦
①减小滑轮与绳之间的摩擦
①增大斜面的倾角
②减小斜面的粗糙程度
2.η= ηW总
三、 fs物 Fs绳 G动h fs
实验思路 1. 2.高度h 3.距离s
$$