专题十三　机械效率的综合计算（课件）2024-2025学年度沪科版物理八年级全一册

第十一章　简单机械 专题十三　机械效率的综合计算 1 类型一　滑轮组竖直提升类 1. 如图所示，拉力F在5 s内将重400 N的物体匀速提升0.4 m。已知动滑 轮重100 N，绳子所能承受的最大拉力为500 N，不计绳重及摩擦。求： (1)绳子自由端移动的距离； 解：(1)由题图可知，滑轮组绳子的有效段数n＝2，绳子自由端移动的距 离s＝nh＝2×0.4 m＝0.8 m。 答：(1)0.8 m 解：(1)由题图可知，滑轮组绳子的有效段数n＝2，绳子自由端移动的距 离s＝nh＝2×0.4 m＝0.8 m。 答：(1)0.8 m 1 2 3 4 5 6 (2)在这个过程中拉力的功率； 解：(2)因为不计绳重及摩擦，所以绳子自由端的拉力 F＝(G＋G动)＝×(400 N＋100 N)＝250 N， 拉力做的总功W总＝Fs＝250 N×0.8 m＝200 J， 拉力做功的功率P＝＝＝40 W。 答(2)40 W 解：(2)因为不计绳重及摩擦，所以绳子自由端的拉力 F＝(G＋G动)＝×(400 N＋100 N)＝250 N， 拉力做的总功W总＝Fs＝250 N×0.8 m＝200 J， 拉力做功的功率P＝＝＝40 W。 答：(2)40 W 1 2 3 4 5 6 (3)该滑轮组的最大机械效率。 解：(3)不计绳重及摩擦，滑轮组能提升的最大物重 G最大＝nF最大－G动＝2×500 N－100 N＝900 N， 滑轮组的最大机械效率 η＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％＝ ×100％＝90％。 答(3)90％。 解：(3)不计绳重及摩擦，滑轮组能提升的最大物重 G最大＝nF最大－G动＝2×500 N－100 N＝900 N， 滑轮组的最大机械效率 η＝×100％＝×100％＝×100％＝×100％＝ ×100％＝90％。 答：(3)90％。 1 2 3 4 5 6 2. (2024·江苏苏州)某起重机的滑轮组结构示意图如图所示，其最大载重 为5 t。起重机将3 600 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％。不计钢丝绳重和摩擦，g取10 N/kg。求： 1 2 3 4 5 6 (1)克服钢板重力做的功W有； 解：(1)钢板所受的重力 G钢板＝m钢板g＝3 600 kg×10 N/kg＝3.6×104 N， 克服钢板重力做的功为有用功，即 W有＝G钢板h＝3.6×104 N×10 m＝3.6×105 J。 答：(1)3.6×105 J 解：(1)钢板所受的重力 G钢板＝m钢板g＝3 600 kg×10 N/kg＝3.6×104 N， 克服钢板重力做的功为有用功，即 W有＝G钢板h＝3.6×104 N×10 m＝3.6×105 J。 答：(1)3.6×105 J 1 2 3 4 5 6 (2)钢丝绳的拉力F； 解：(2)由题图可知，滑轮组共有4段绳子拉着动滑轮，故绳端移动的距离 为钢板提升高度的4倍，即s＝4h＝4×10 m＝40 m，拉力做的功W总＝ ＝＝4.5×105 J， 钢丝绳的拉力F＝＝＝1.125×104 N。 答：(2)1.125×104 N 解：(2)由题图可知，滑轮组共有4段绳子拉着动滑轮，故绳端移动的距离 为钢板提升高度的4倍，即s＝4h＝4×10 m＝40 m，拉力做的功W总＝ ＝＝4.5×105 J， 钢丝绳的拉力F＝＝＝1.125×104 N。 答：(2)1.125×104 N 1 2 3 4 5 6 (3)滑轮组满载时的机械效率。(结果保留到0.1％) 解：(3)提升钢板时做的额外功 W额＝W总－W有＝4.5×105 J－3.6×105 J＝9×104 J， 动滑轮所受的重力G动＝＝＝9×103 N， 滑轮组满载时的最大质量m＝5 t＝5×103 kg，则满载时的最大物重G最大 ＝mg＝5×103 kg×10 N/kg＝5×104 N， 不计钢丝绳重和摩擦，滑轮组满载时的机械效率 解：(3)提升钢板时做的额外功 W额＝W总－W有＝4.5×105 J－3.6×105 J＝9×104 J， 动滑轮所受的重力G动＝＝＝9×103 N， 滑轮组满载时的最大质量m＝5 t＝5×103 kg，则满载时的最大物重G最大 ＝mg＝5×103 kg×10 N/kg＝5×104 N， 不计钢丝绳重和摩擦，滑轮组满载时的机械效率 1 2 3 4 5 6 η'＝×100％＝×100％＝×100％＝ ×100％≈84.7％。 答：(3)84.7％。 η'＝×100％＝×100％＝×100％＝ ×100％≈84.7％。 答：(3)84.7％。 1 2 3 4 5 6 类型二　滑轮组水平拉动类 3. 如图所示，用滑轮组拉着重1 000 N的物体A沿水平地面向右匀速移动 了5 m，所用拉力F为200 N，若物体A受到水平地面的摩擦力为450 N， 则在上述过程中，求： 1 2 3 4 5 6 (1)拉力F做的功； 解：(1)由题图可知，滑轮组绳子的有效段数n＝3，则绳子自由端移动的 距离 s绳＝ns物＝3×5 m＝15 m， 拉力F做的功W总＝Fs绳＝200 N×15 m＝3 000 J。 答：(1)3 000 J 解：(1)由题图可知，滑轮组绳子的有效段数n＝3，则绳子自由端移动的 距离 s绳＝ns物＝3×5 m＝15 m， 拉力F做的功W总＝Fs绳＝200 N×15 m＝3 000 J。 答：(1)3 000 J 1 2 3 4 5 6 (2)该滑轮组的机械效率。 解：(2)拉力做的有用功W有＝fs物＝450 N×5 m＝2 250 J， 该滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％＝75％。 答：(2)75％。 解：(2)拉力做的有用功W有＝fs物＝450 N×5 m＝2 250 J， 该滑轮组的机械效率η＝×100％＝×100％＝75％。 答：(2)75％。 1 2 3 4 5 6 4. 质量为1.8 t的小汽车陷入泥泞中，在大家都一筹莫展的时候，聪明的 小红很快想到了办法，利用所学滑轮组的知识，带领大家将小汽车顺利 拉出，如图所示。已知小汽车所受的阻力为车重的0.2，滑轮组的机械效 率为80％，g取10 N/kg。求： 1 2 3 4 5 6 (1)小汽车所受的阻力f； 解：(1)小汽车所受的阻力f＝0.2G＝0.2mg＝0.2×1.8×103 kg×10 N/kg ＝3 600 N。 答：(1)3 600 N 解：(1)小汽车所受的阻力f＝0.2G＝0.2mg＝0.2×1.8×103 kg×10 N/kg ＝3 600 N。 答：(1)3 600 N 1 2 3 4 5 6 (2)绳子自由端的拉力F1； 解：(2)滑轮组绳子的有效段数n＝3，由η＝＝＝＝可 知，绳子自由端的拉力 F1＝＝＝1 500 N。 答：(2)1 500 N 解：(2)滑轮组绳子的有效段数n＝3，由η＝＝＝＝可 知，绳子自由端的拉力 F1＝＝＝1 500 N。 答：(2)1 500 N 1 2 3 4 5 6 (3)树承受的拉力F2； 解：(3)树承受的拉力F2＝f－F1＝3 600 N－1 500 N＝2 100 N。 答：(3)2 100 N (4)小汽车以0.1 m/s的速度匀速运动时，拉力F1的功率。 解：(4)小汽车以0.1 m/s的速度匀速运动时，绳子自由端移动的速度v绳＝ 0.3 m/s，拉力F1的功率 P＝＝＝F1v绳＝1 500 N×0.3 m/s＝450 W。 答：(4)450 W。 解：(3)树承受的拉力F2＝f－F1＝3 600 N－1 500 N＝2 100 N。 答：(3)2 100 N 解：(4)小汽车以0.1 m/s的速度匀速运动时，绳子自由端移动的速度v绳＝ 0.3 m/s，拉力F1的功率 P＝＝＝F1v绳＝1 500 N×0.3 m/s＝450 W。 答：(4)450 W。 1 2 3 4 5 6 类型三　斜面类 5. 如图所示，工人在往车上搬运箱子时，先用3 m长的木板搭了一个斜 面，再用500 N的推力把重1 200 N的箱子沿斜面匀速推到1 m高的车厢 上。求该过程中： 1 2 3 4 5 6 (1)克服箱子重力所做的功； 解：(1)克服箱子重力所做的功W有＝Gh＝1 200 N×1 m＝1 200 J。 答：(1)1 200 J (2)斜面的机械效率； 解：(2)推力做的总功W总＝Fs＝500 N×3 m＝1 500 J， 斜面的机械效率η＝×100％＝×100％＝80％。 答：(2)80％ 解：(1)克服箱子重力所做的功W有＝Gh＝1 200 N×1 m＝1 200 J。 答：(1)1 200 J 解：(2)推力做的总功W总＝Fs＝500 N×3 m＝1 500 J， 斜面的机械效率η＝×100％＝×100％＝80％。 答：(2)80％ 1 2 3 4 5 6 (3)箱子受到的摩擦力。 解：(3)此过程中做的额外功W额＝W总－W有＝1 500 J－1 200 J＝300 J， 由W额＝fs得，箱子受到的摩擦力f＝＝＝100 N。 答：(3)100 N。 解：(3)此过程中做的额外功W额＝W总－W有＝1 500 J－1 200 J＝300 J， 由W额＝fs得，箱子受到的摩擦力f＝＝＝100 N。 答：(3)100 N。 1 2 3 4 5 6 类型四　杠杆类 6. 研学实践活动时，小明在农家乐看到一种农具，如图甲所示。他查阅 资料后知道，这种农具叫“脚踏碓”，农民捣谷用的，其工作原理图如 图乙所示，AOB为碓杆，O为支点，A处连接着碓头，碓杆的B处可使碓 头升高，抬起脚，碓头会落下去击打稻谷。已知碓头重为40 N，每踩一 次，碓头上升的高度为60 cm，AO长1.6 m，OB长0.4 m。问： 1 2 3 4 5 6 (1)不计碓杆重和摩擦，脚至少用多大的力才可以将碓头抬起？ 解：(1)不计碓杆重和摩擦，当脚用力方向垂直于OB向下时，动力臂最 长，动力最小，由杠杆的平衡条件可得GlAO＝FlOB，则脚所用的最小力F ＝＝＝160 N。 答：(1)160 N 解：(1)不计碓杆重和摩擦，当脚用力方向垂直于OB向下时，动力臂最 长，动力最小，由杠杆的平衡条件可得GlAO＝FlOB，则脚所用的最小力F ＝＝＝160 N。 答：(1)160 N 1 2 3 4 5 6 (2)每踩一次，脚对碓头做的功是多少？ 解：(2)每踩一次，脚对碓头做的功W＝Gh＝40 N×0.6 m＝24 J。 答：(2)24 J 解：(2)每踩一次，脚对碓头做的功W＝Gh＝40 N×0.6 m＝24 J。 答：(2)24 J 1 2 3 4 5 6 (3)若人用脚1 min内将碓杆的B处踩下30次，脚踏碓的机械效率为60％， 则人做功的功率是多少？ 解：(3)脚踏碓的机械效率为60％，每踩一次， 人做的总功W人＝＝＝40 J， 若1 min内将碓杆的B处踩下30次， 则人做功的功率P＝＝＝＝20 W。 答：(3)20 W。 解：(3)脚踏碓的机械效率为60％，每踩一次， 人做的总功W人＝＝＝40 J， 若1 min内将碓杆的B处踩下30次， 则人做功的功率P＝＝＝＝20 W。 答：(3)20 W。 1 2 3 4 5 6 $$