内容正文:
第五节 探究使用机械是否省功
探究使用动滑轮是否省功
小明利用如图所示器材,探究使用动滑轮是否省功。请将他的实验步骤补充完整。
1题图
(1)如图甲所示,用弹簧测力计将钩码缓慢地匀速向上提升一定高度,并用刻度尺测量,记录拉力F1与高度h,根据公式W=Fs计算拉力所做的功W1。
(2)如图乙所示,用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地匀速向上提升相同高度,记录拉力F2,根据相同的公式计算拉力所做的功W2。
(3)通过比较发现W1<W2,请你写出依据:在使用动滑轮提升物体时,要对动滑轮做功。
有用功、额外功和总功的区别
(河北邢台期末)清晨,清河河畔聚集了很多钓鱼爱好者。若某位师傅不小心把水桶弄进水里,捞上桶时发现桶里带些水。在师傅直接用手打捞水桶的过程中,下列关于做功的说法中正确的是(D)
A.对水所做的功是有用功
B.对桶所做的功是总功
C.对水所做的功是总功
D.对桶所做的功是有用功
李玲玲同学用水桶从水井中提水,她在把水从井底提上来的过程中,下列关于做功的说法,正确的是(C)
A.对桶所做的功是有用功
B.对水所做的功是额外功
C.对水所做的功是有用功
D.对水所做的功是总功
分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度,做的有用功是(A)
A.一样多 B.斜面多
C.滑轮组多 D.无法判断
机械效率
(宜昌)下列有关起重机提升货物时机械效率的说法,正确的是(B)
A.有用功越多,机械效率越高
B.同一起重机提起的货物越重,机械效率越高
C.额外功越少,机械效率越高
D.同一起重机提起同一货物越快,机械效率越高
若用杠杆把重100 N的物体撬起1 m,人需要用250 N的力将杠杆的另一端压下0.5 m,则有用功是100 J,总功是125 J,机械效率为80%。
如图所示,搬运工人用滑轮组在20 s内将重540 N的重物匀速提升3 m,所用拉力为200 N。则他所做的有用功是1 620 J,额外功是180 J,拉力的功率是90 W,滑轮组的机械效率是90%。
7题图
下列说法中正确的是(B)
A.使用任何机械都能省力
B.总功等于有用功加额外功
C.使用某些机械可以省功
D.额外功可以不做,现实生活中机械效率可达100%
如图所示,甲、乙两个滑轮组中的每个滑轮的质量均相同,用它们分别将重G1、G2的物体提升相同的高度,不考虑绳重及轴与轮、绳与轮间的摩擦(C)
2题图
A.若G1=G2,则拉力做的额外功相同
B.若G1=G2,则拉力做的总功相同
C.若G1=G2,则甲的机械效率大于乙的机械效率
D.用甲、乙中的任何一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变
(多选)如图所示,把重力为100 N的物体从底端匀速推到斜面顶端,斜面长为10 m,高为3 m,实际推力为50 N,则下列选项中正确的是(ABC)
3题图
A.推力做功为500 J
B.克服物体重力做功为300 J
C.斜面的机械效率为60%
D.物体与斜面之间的摩擦力为50 N
如果一把剪刀剪纸的机械效率为80%,表示(D)
A.若作用在剪刀上的动力是1 N,则阻力是0.8 N
B.若作用在剪刀上的阻力是1 N,则动力是0.8 N
C.若作用在剪刀上的动力做功1 J,则有0.2 J的功用于剪纸
D.若作用在剪刀上的动力做功1 J,则有0.8 J的功用于剪纸
(福建)如图所示,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度,与提升物体B相比,提升物体A的过程中滑轮组的机械效率较大,若不计绳重与摩擦的影响,则提升物体A的过程中(D)
5题图
A.额外功较小 B.额外功较大
C.总功较小 D.总功较大
下列关于提高机械效率的说法,正确的是(D)
A.减轻机械自重是提高机械效率的唯一方法
B.增大重物提高的高度可以提高机械效率
C.改变绳子的绕法可以提高机械效率
D.在可能的条件下,增加所提升物体的重量可以提高机械效率
(湖北黄冈期末)如图所示的滑轮组,重物G=100 N,滑轮A和B受到的重力为10 N,C受到的重力为20 N,如果要使重物匀速上升,那么拉力F和这个滑轮组的机械效率各为多少?(不计绳重和摩擦,结果精确到0.1%)
7题图
解:由图可知A为定滑轮,B、C为动滑轮,滑轮上各段绳子所受的拉力如答图所示。
不计绳重和摩擦,以动滑轮B为研究对象,
B受力平衡,则F′=2F+GB,
以动滑轮C为研究对象,
因C随重物匀速上升,受力平衡,
所以F+F′+F=GC+G,
即F+(2F+GB)+F=GC+G,
即F=×(GC+G-GB)=×(20 N+100 N-10 N)=27.5 N,
B、C均为动滑轮,由图可知,重物的重力G由4段绳子承担,则绳子移动的距离s=4h,这个滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%=×100%=×100%≈90.9%。
7题答图
答:要使重物匀速上升,拉力F为27.5 N,这个滑轮组的机械效率为90.9%。
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