内容正文:
第一部分 教材知识复习
模块三 力学
第11讲 简单机械
机械效率
考点一 机械效率
1. 机械效率
有用功 无论是否使用机械,必须
做的功 W有=Gh(提升重物)
额外功 使用机械时,对我们无用
的,但又不得不做的功 W额=W总-W有
总功 有用功与额外功之和或动
力所做功 W总=Fs=W有+W额
机械效率 η=×100%
有用功跟总功的比值
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机械效
率特点 使用任何机械都不可避免的要做额外功,有用功总小
于总功,机械效率总小于1
提高滑轮组
机械效率的
方法 ①同一滑轮组,提升物体越重,机械效率越高;
②提升重物相同时,动滑轮越轻,机械效率越高,
所以减轻动滑轮的自重可提高机械效率;
③改进机械结构,在滑轮的转轴上加润滑油以减小摩
擦,可以提高机械效率
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2. 几种常见简单机械的机械效率
机械
类型
有用功 W有=Gh W有=fs W有=Gh
总功 W总=Fs W总=Fns W总=Fs=Fnh
机械
效率 η=×100%
=×100% η=×100%
=×100% η=×100%
=×100%
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提高
效率
的方法 减小摩擦;增大
斜面倾斜程度 减小绳子摩擦 减小绳子摩擦;减小
动滑轮重;增加物重
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类别 功 功率 机械效率
物理
意义 表示做功的多少 描述物体做功的
快慢 反映机械的性能,即
有用功占总功的比例
公式 W=Fs=Pt P==Fv(适用于做匀速直线运动的物体) η=×100%
单位 焦耳(J) 瓦特(W) 无(是个百分数)
联系 功率和机械效率没有必然的联系
功、功率和机械效率的关系
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功、功率及机械效率的理解与判断
例 (2025·吉林)如图所示,工人用500 N的拉力,在15 s内将重为450 N的物体匀速提升3 m,在这个过程中,下列说法正确的是( D )
D
A. 使用的滑轮是动滑轮
B. 做的有用功为 1 500 J
C. 拉力的功率为90 W
D. 该装置的机械效率为 90%
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考点一 功、功率、机械效率的理解与判断
1. (2025·福州模拟)小明分别用图甲和乙的滑轮组匀速提升同一重物到相同高度,实际测量F甲=0.58 N,F乙=0.44 N,则( B )
A. W有甲<W有乙
B. W总甲>W总乙
C. η甲<η乙
D. η甲>η乙
D
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2.(2025·自贡)如图,质量为60 kg的工人将重为500 N的彩灯组件竖直向上匀速提升了6 m,用时12 s,绳子自由端拉力 F为300 N.不计绳重和摩擦,g取10N/kg.下列说法正确的是( )
A.拉力的功率是150 W
B.绳子末端移动的速度是0.5 m/s
C.滑轮组的机械效率是78.5%
D.若工人的脚与地面接触的总面积为
300 cm2,则他对地面的压强是1.0×104 Pa
D
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3.(2025·重庆)在老旧小区改造中,工人用如图所示的装置把质量为60 kg的材料从地面竖直匀速提高10 m,则绳子自由端移动的距离是_______m,若拉力F为400 N,这个装置的机械效率是_______%.(g取10 N/kg)
20
75
4.(2025·永春模拟)如图的装置中,物体B重为30 N,每个滑轮重均为6 N,不计绳重及滑轮的摩擦.现用水平力F=20 N向右匀速拉动物体A,物体B也随滑轮匀速上升.则物体A受到的摩擦力为____N,滑轮组的机械效率为 _____%(百分号前保留2位小数).
2
83.33
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考点二 功、功率、机械效率的相关计算
5. (2024·福建)无人机总质量为2 kg,静止时与地面接触的总面积
为1.0×10-3 m2.某次航拍中,无人机匀速竖直上升60 m,升力做功
为1 800 J,g取10 N/kg,求无人机:
(1)受到的重力;
解:(1)G=mg=2 kg×10 N/kg=20 N
(2)静止在水平地面上时,对地面的压强;
解:(2)无人机静止在水平地面上时,F=G=20 N
p===2.0×104 Pa
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(3)匀速上升时受到的阻力.
解:(3)由W=Fs可知,升力F升===30 N
无人机匀速竖直上升时F升=G+f,则阻力
f=F升-G=30 N-20 N=10 N
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6.实践小组设计了由厢体、承重板和动滑轮组成的提升重物的装置,示意图如图甲,厢体放置在水平承重板上,承重板的上表面装有压力传感器,装置由电动机提供动力.该装置设计有超载限制系统,如图乙,限制系统中的控制电路电源电压恒为12 V,定值电阻R0阻值为200 Ω,压力传感器中的力敏电阻RF阻值随压力F压变化的部分数据如下表所示.当控制电路的电流大于0.03 A时,电磁铁将衔铁吸下,B、C两个触点断开,电动机停止工作.已知厢体重150 N,承重板和滑轮共重100 N,忽略绳重、摩擦和电磁铁线圈电阻.
F压/N … 400 600 800 900 1 000 …
RF/Ω … 800 500 300 200 100 …
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解:(1)因为忽略绳重、摩擦,所以绳子的拉力
F====125 N
(2)在6 s内将空厢匀速竖直提升3 m,求拉力F做功的功率;
解:(2)绳端移动距离s=2h=2×3 m=6 m
绳拉力F做的功W=Fs=125 N×6 m=750 J
绳拉力F的功率P===125 W
(1)空厢匀速竖直上升时,求绳拉力F的大小;
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解:(3)当控制电路的最大电流I=0.03 A时,载重量最大,此时控
制电路最小总电阻为R===400 Ω
RF=R-R0=400 Ω-200 Ω=200 Ω
当RF=200 Ω,F压=900 N 即最大载重
G物=F压-G厢=900 N-150 N=750 N
装置的最大机械效率η=×100%=
(3)重物放在厢体内,求该装置匀速竖直提升重物的最大机械效率;
×100%=×100%=
×100%=75%
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(4)若要将该装置的最大载重量调小,提出对控制电路的一条调整
措施.
F压/N … 400 600 800 900 1 000 …
RF/Ω … 800 500 300 200 100 …
解:(4)要将该装置的最大载重量调小,在其他条件不变的情况
下,应使电磁铁的磁性增强,则应增大电源电压或减小R0的阻值,使
控制电路电流变大.
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