机械效率计算题 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

2024-2025 人教版 八年级下学期 化繁为简，轻松解题 攻克初中物理 —— 机械效率计算题 机械效率基础回顾​ 机械效率定义：有用功与总功的比值，​η=W总​W有​​×100%，并强调范围在 0 到 1 之间。​ 有用功：对人们有用的功，以提升重物为例，​W有​=Gh。​ 额外功：并非需要但不得不做的功，如克服机械自重和摩擦做的功。​ 总功：有用功与额外功的总和，​W总​=W有​+W额​，也可通过动力做功​W总​=Fs计算。 滑轮组类计算题​ 竖直滑轮组：配图展示滑轮组绕线方式，分析绳端拉力​F、物体上升高度​h、绳端移动距离​s的关系，​s=nh（​n为承担物重的绳子段数），结合机械效率公式​η=W总​W有​​=FsGh​=nFG​解题。​ 水平滑轮组：配图讲解，水平滑轮组克服摩擦力做功，​W有​=fs物​，机械效率​η=Fsfs物​​，​W总​=Fs，分析绳端移动距离和物体移动距离的关系。 滑轮组类型题 例题1：如图所示,滑轮组在向上的拉力F作用下,将重为120 N的物体匀速提起,在10 s内物体上移的距离为2 m。求: (1)物体上升的速度。 (2)有用功。 (3)如果拉力F为50 N,滑轮组提升该重物时的机械效率。 答案(1)0.2 m/s　(2)240 J　(3)80% 解析(1)物体上升的速度v=s/t=2m/10s=0.2m/s;　 (2)有用功W有=Gh=120N×2m=240J; (3)由题图可知n=3,则绳子自由端移动的距离s=3h=3×2m=6m, 总功W总=Fs=50N×6m=300J, η=W_"有" /W_"总" =240J/300J×100%=80%。 2.如图所示，物体A重600N，沿水平路面做匀速直线运动，所受地面的摩擦阻力是物重的0.2倍．已知滑轮组的机械效率为80%，为使物体A以1m/s的速度匀速前进，求： （1）物体A受到的拉力大小为多少N？ （2）1min内绳的拉力F的功率为多少W？ 滑轮组类型题 （1）A受到地面的摩擦阻力：f=0.2G=0.2×600N=120N， ∵物体A匀速前进，∴物体A受到的拉力大小：F 拉 =f=120N； （2）物体移动的距离： s=vt=1m/s×60s=60m， W 有用 =f×s=12N×60m=720J， 拉力端移动的距离： s′=3s=3×60m=180m， ∵η= W 有用/W 总 ×100%， W 总 = W 有用/η = 720J/80% =900J， 拉力F做功功率： P= W 总/t = 900J/60s =150W． 滑轮组类型题 例题：如图所示,用20 N的力F拉着重为100 N的物体,使其沿水平面以2 m/s的速度匀速运动了5 s,若每个滑轮重10 N,忽略绳重和滑轮轴的摩擦,求 (1)拉力F做的功为多少？ （2）拉力F的功率为多少？ (3)滑轮组对物体做的有用功为多少？ （4）滑轮组对物体所做有用功的功率为多少？ （1）由题意知道，物体移动的距离是：s物=vt=2m/s×5s=10m 拉力端移动的距离是：s=2s物=2×10m=20m 所以拉力F做的功是：W总=Fs=20N×20m=400J （2）拉力F的功率是： P总=W总/t=400J/5s=80W （3）若忽略绳重和滑轮轴的摩擦，则额外功是 W额 =G动h=10N×10m=100J 有用功是：W有用=W总-W额=400J-100J=300J （4）有用功的功率 P有=W有用/t=300/5s=60W 斜面类计算题​ 展示斜面模型，​W有​=Gh，​W总​=Fs，机械效率​η=Gh​/Fs，分析影响斜面机械效率的因素。 例题：水平地面上放着重为200N、边长为0.2m的正方体物块现用斜面将其由底端匀速拉到顶端，如图所示．已知平行于斜面的拉力为120N，物体移动的距离为2m，升高1m．求： （1）斜面的机械效率． （2）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小．                                                                                                                                    答案：(1)83.3%(2)20N (1)该过程中拉力F做的功：W=Fs=120N×2m=240J，有用功为物块克服自身重力做功：W有=Gh=200N×1m=200J，故斜面的机械效率为： η=W有/W×100%=200J/240J×100%=83.3%． (2)由(1)可知该过程中物块克服摩擦力所做的额外功：W额=W总−W有=240J−200J=40J， 根据W=fs可知块在斜面上受到的摩擦力：f=W额/s=40J2m=20N． 解题思路与方法总结​ 审题：明确题目要求，找出已知条件和所求物理量，确定是哪种机械类型。​ 选择公式：根据机械类型和已知条件，选择合适的机械效率公式及相关推导公式。​ 单位换算：统一各物理量的单位，如长度单位化为米，力的单位化为牛等。​ 代入计算：将已知量代入公式，准确计算结果，注意计算过程中的准确性和规范性。 知识提升 利用电子秤显示压力大小反映水箱水位变化的装置示意图如图所示。该装置由滑轮C,长方体物块A、B以及杠杆DE组成。物块A通过细绳与滑轮C相连,物块B放在电子秤上并通过细绳与杠杆相连,杠杆可以绕支点O转动并始终在水平位置平衡,且DO∶OE=1∶2。已知物块A的密度为1.5×103 kg/m3,底面积为0.04 m2,高为1 m,物块A的上表面与水箱顶部相平,物块B的重力为 150 N。滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦以及滑轮、杠杆和绳的自重均忽略不计(g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3)。 (1)当水箱装满水时,物块A的下表面受到水的压强 是多大?此时物块A所受的拉力是多大? (2)从水箱装满水到水位下降1 m,电子秤所显示的 压力示数变化范围是多少? 答案(1)104 Pa　200 N　(2)0~100 N 解析(1)物块A的下表面受到水的压强: p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1.0×104Pa。 物块A排开水的体积V排=VA=Sh=0.04m2×1m=0.04m3。 物块A受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N。 物块A受到的重力GA=ρAgVA=1.5×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=600N。 物块A受到的拉力F=GA-F浮=600N-400N=200N。 (2)当物体A全部浸没水中时,通过滑轮对D点的拉力FD==100N 物块B对杠杆的拉力F1==50N 电子秤的示数F1'=GB-F1=150N-50N=100N 当物体A全部露出水面时,通过滑轮对D点的拉力FD'==300N 物块B对杠杆的拉力F2==150N　 电子秤的示数F2'=GB-F2=150N-150N=0 从水箱装满水到水位下降1m,电子秤所显示的压力示数变化范围为0~100N。 解题易错点与规避​ 混淆物理量：提醒学生区分有用功、额外功和总功，如在滑轮组中拉力做的功是总功，提升重物做的功是有用功。​ 绳子段数判断错误：强调通过正确的方法判断承担物重的绳子段数，可从动滑轮开始数起。​ 单位不统一：解题前务必检查并统一单位，避免计算错误。​ 课堂小结 回顾机械效率的定义、公式 常见题型的解题思路和方法 机械效率计算题易错点。 学习任务 机械效率基础回顾​ 常见题型分类剖析​ 解题思路与方法总结​ 经典例题实战演练​ 解题易错点与规避​ 课堂小结与拓展 同学们再见 感谢观看，祝同学们中考取得好成绩！ $$