内容正文:
第一部分 教材知识巩固
力学
第十一讲 简单机械
第2节 滑轮 机械效率
2022年版课程标准内容要求
3.2.3知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。
考点1
滑轮(组)
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
示意图
实质 ①________杠杆 ②________杠杆 — —
等臂
省力
类型 定滑轮 动滑轮 滑轮组
特点 改变力的
③__________ 改变力的
④__________ 改变力的大小 改变力的大小和方向
拉力F与重力G的关系(不计绳重和摩擦) F=G F=⑤__________ F=⑥_________ F=⑦________
绳端与物体移动距离的关系(s、h) s=h s=⑧__________ s=⑨__________ s=2h
v绳与v物的关系 v绳=v物 v绳=2v物 v绳=3v物 v绳=⑩____________
方向
大小
(G+G动)
(G+G动)
(G+G动)
2h
3h
2v物
1.[沪科、人教图片改编题]在奥运会开幕式上,当升旗手缓缓向下拉绳子时,五环旗就会徐徐上升。这是由于旗杆顶部有一个______滑轮,它能改变____________,________(选填“能”或“不能”)省力,使用时相当于________(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
定
力的方向
不能
等臂
2.[人教“练习与应用”改编题]图甲中,小明站在地上用滑轮组将重物提高一定高度,请帮他完成绕线。图乙中,小亮站在高处利用滑轮组提升物体,请画出最省力的滑轮组的绕线方式。
考点2
机械效率
1.功的分类
(1)有用功:无论是否使用简单机械,____________的功,用W有表示。
(2)额外功:使用简单机械时,并非需要但不可避免要做的功,用W额表示。
(3)总功:有用功与额外功之和,用W总表示,W总=________。
必须要做
W额
2.机械效率
(1)定义:物理学中,将__________跟________的比值叫作机械效率,用字母______表示。
(2)公式:η=______________。
(3)特点:对于实际的机械,由于__________的存在,总有W有______W总,所以机械效率总是________1。
(4)提高机械效率的方法:减小机械摩擦、机械自重等来减小额外功;在额外功一定时,增大有用功。
有用功
总功
η
×100%
额外功
<
小于
3.[沪科“作业”、人教“复习与提高”改编题]用如图所示的滑轮组将540 N的建筑材料从地面拉到四楼,建筑材料上升10 m用时30 s,绳端拉力为200 N(不计绳重和摩擦),则拉力F做功的功率为__________W,此过程滑轮组的机械效率为__________。
200
90%
命题点1
滑轮
1.(2022黔西南州)如图所示,通过滑轮沿水平方向拉动重为20 N的物体A,不计滑轮重及其摩擦。当拉力F为4 N时,物体A受到的拉力为______N;用这种方法使用滑轮是为了________。
8
省力
命题点2
机械效率的定性分析及相关计算
2.(2022遵义)《天工开物》是我国古代的科学著作,书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一顷于枧内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力,用来取水的机械,如图所示。若接水槽离取水处高4 m,水轮上有12个取水筒,一个取水筒每次可取水4 kg,筒车旋转一周所用时间为60 s。(接水槽离倒水处的高度忽略不计,g取 10 N/kg)
(1)请从能量转化的角度,简要分析筒车的工作原理;
(2)求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功;
(3)若水流冲击筒车的功率为40 W,求筒车旋转一周取水的机械效率。
解:(1)水流具有动能,通过做功使水的高度增大,重力势能增大,动能转化为重力势能。
(2)该筒车旋转一周提升的水的质量
m=12×4 kg=48 kg
对水所做的功
W=Gh=mgh=48 kg×10 N/kg×4 m=1 920 J
(3)筒车旋转一周水流所做的功
W'=Pt=40 W×60 s=2 400 J
取水的机械效率
η=×100%=×100%=80%
$