中考物理 第1篇 第十五講 機(jī)械效率課件1.ppt

第十五講 機(jī)械效率 四川專用 1 (2016樂山 16題 2.5分 )如圖所示 ， 通過斜面用平行于斜面 F 200 N的 推力 ， 將質(zhì)量為 30 kg的物體在 5 s時(shí)間內(nèi)勻速推到 1 m高的平臺(tái)上 ， 斜面長(zhǎng) s 2 m。 (g取 10 N/kg)則 ( ) A推力 F做功的功率為 40 W B 斜面的機(jī)械效率為 75% C 推力 F做的總功為 300 J D 斜面對(duì)物體的摩擦力為 100 N B 2 (2015眉山 40題 3分 )如圖所示 ， 用滑輪組提升重物時(shí) ， 將重 600 N的 物體在 10 s內(nèi)勻速提升了 2 m， 已知?jiǎng)踊喼貫?100 N(不計(jì)繩重和摩擦 )， 則 提升重物的過程中正確的是 ( ) A 繩子自由端拉力 F的大小為 300 N B 滑輪組的機(jī)械效率為 60% C 提升物體的過程中 ， 額外功為 200 J D 繩子自由端拉力 F的功率為 150 W C 3 (2016成都 B卷 4題 2分 )(多選 )小李同學(xué)利用如圖所示的滑輪組勻速提 升重物。第一次提升的重物 A的重力為 GA， 加在繩子自由端的拉力為 F1， 重 物上升的速度為 v1， 運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t1；第二次提升的重物 B的重力為 GB， 加在 繩子自由端的拉力為 F2， 重物上升的速度為 v2， 運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t2。已知 F1 GA 5 8， GB GA 3 2， v1 v2 2 1， t1 t2 2 3。動(dòng)滑輪的重力不能 忽略 ， 不計(jì)繩重與摩擦的影響。下列對(duì)兩個(gè)過程的分析中 ， 正確的是 ( ) A 拉力之比為 F1 F2 7 8 B 拉力的功率之比為 P1 P2 10 7 C 機(jī)械效率之比 1 2 14 15 D 額外功之比 W1 W2 2 3 BC 4 (2016樂山 16題 2.5分 )如圖所示 ， 用滑輪組提升重物時(shí) ， 用大小為 F1 的拉力將重 400 N的物體在 10 s內(nèi)勻速提升了 2 m， 已知?jiǎng)踊喼貫?100 N(不 計(jì)繩重和摩擦 )， 則滑輪組的機(jī)械效率為 _%， 拉力 F1做功的功率為 _W。如利用該裝置使該物體沿豎直方向勻速下降時(shí) ， 繩子自由端的拉 力為 F2， 則 F1_(填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ” )F2。 80 100 等于 5 (2015廣安 14題 2分 )如圖所示 ， 起重機(jī)將重 6 103 N的貨物勻速提升 10 m， 再水平移動(dòng) 10 m后靜止 ， 起重機(jī)在整個(gè)過程中對(duì)貨物做功為 J； 若起重機(jī)的機(jī)械效率為 80%， 則起重機(jī)做的額外功為 J。 6 104 1.5 104 6 (2014德陽 11題 4分 )如圖所示 ， 在 20 N的水平拉力 F作用下 ， 重 200 N 的物體沿水平地面向左做勻速直線運(yùn)動(dòng) ， 物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為 48 N， 則滑輪組的機(jī)械效率為 _；若物體的速度為 0.2 m/s， 則 1 min內(nèi)拉力 做的功為 _J。 80% 720 7 (2016德陽 18題 6分 )某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù) 據(jù)如下表所示 ， 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 鉤碼重 G/N 4 4 鉤碼上升高度 h/m 0.1 0.1 繩端拉力 F/N 1.8 1.6 繩端移動(dòng)距離 s/m 0.3 0.4 機(jī)械效率 74.1% (1)通過分析表中數(shù)據(jù)可知第 2次實(shí)驗(yàn)使用的是 _(填 “ 甲 ” 或 “ 乙 ” )圖 所示的裝置。 (2)根據(jù)表中數(shù)據(jù) ， 可以計(jì)算出第 2次實(shí)驗(yàn)中的機(jī)械效率應(yīng) 為 。 (3)通過第 1次實(shí)驗(yàn)和第 2次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪 組提升相同的重物時(shí) ， 動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多 (動(dòng)滑輪的質(zhì)量越大 )， 滑輪組的 機(jī)械效率 _(填 “ 越高 ”“ 不變 ” 或 “ 越低 ” )。 乙 62.5% 越低 8 (2016樂山 16題 2.5分 )小坤家新買的房子在 12 m高的樓上 ， 裝修時(shí)為 了節(jié)省人工、加快進(jìn)度 ， 小坤設(shè)計(jì)了如圖所示的滑輪組來提升裝修材料。 小坤爸爸站在地面上用 1 min時(shí)間勻速把 100 kg的水泥吊到了樓上 ， 所用的 拉力是 625 N。求此過程中： (g取 10 N/kg) (1)小坤爸爸的功率有多大？ (2)滑輪組的機(jī)械效率是多少？ 解： ( 1 ) W 總 Fs 625 N 24 m 1.5 10 4 J ， P 總 W 總 t 1.5 10 4 J 60 s 250 W ( 2 ) W 有 Gh mgh 100 kg 10 N/kg 12 m 1.2 10 4 J ， W 有 W 總 1.2 10 4 J 1.5 10 4 J 80% 9 (2016雅安 24題 7分 ) 工人用如圖甲所示的滑輪組運(yùn)送建材上樓 ， 每次 運(yùn)送量不定?；喗M的機(jī)械效率隨建材重量變化的圖象如圖乙所示 ， 滑輪和 鋼繩的摩擦力及繩重忽略不計(jì) ， g取 10 N/kg。 (1)若某次運(yùn)送建材的質(zhì)量為 50 kg， 則建材的重力是多少？ (2)若工人在 1 min內(nèi)將建材勻速豎直向上提升了 12 m， 作用在鋼繩上的拉 力為 200 N， 求拉力的功率。 (3)當(dāng)滑輪組的機(jī)械效率為 60% 時(shí) ， 運(yùn)送建材的重力是多大？ 解： (1) G mg 50 kg 10 N/kg 50 0 N (2)1 min 繩子移動(dòng)的距離 s 2 h 24 m ， 拉力做的功 W Fs 20 0 N 24 m 48 00 J ， t 1 min 60s ， P W t 48 00 J 60 s 80 W (3) 由圖象可知 ， 當(dāng) 50% 時(shí) ， 重物 G 40 0 N ， W 有 W 總 G h Gh G 動(dòng) h G G G 動(dòng) 即 5 0% 40 0 N 40 0 N G 動(dòng) ， 解得 G 動(dòng) 400 N ， 當(dāng) 60% 時(shí) ， G G G 動(dòng) ， 即 60% G G 40 0 N ， 解得 G 600 N 10 (2016南充 26題 8分 )某人站在水平高臺(tái)上用如圖所示的滑輪組提升 重物 ， 不計(jì)繩重和摩擦。第一次他勻速提升重物 G1 150 N時(shí) ， 人豎直向上 拉繩的力為 F1， 人對(duì)高臺(tái)的壓強(qiáng)為 p1；第二次他勻速提升另一重物 G2 270 N時(shí) ， 人豎直向上拉繩的力為 F2， 人對(duì)高臺(tái)的壓強(qiáng)為 p2。兩次物體勻速上升 的速度均為 0.5 m/s， 人的重力 G人 500 N， 且 p1 p2 14 15。求： (1)若人的雙腳與高臺(tái)的總接觸面積為 4 10 2 m2， 當(dāng)人站在高臺(tái)上沒有 拉繩時(shí) ， 人對(duì)高臺(tái)的壓強(qiáng)。 (2)第一次提升重物時(shí) ， 克服物體重力做功的功率。 (3)第二次提升重物時(shí) ， 滑輪組的機(jī)械效率。 解： (1) 因?yàn)槿苏驹谒礁吲_(tái)上 ， 所以有 F 壓 G 人 50 0 N ， p F 壓 S 50 0 N 4 10 2 m 2 1.25 10 4 Pa (2) 第一次提升重物時(shí) ， P W t ， W Fs ， P W t Fs t F v G v 15 0 N 0.5 m/s 75 W (3) 第一次提升重物 G 1 時(shí) ， F 壓 F N F 1 G 人 1 3 ( G 1 G 動(dòng) ) G 人 1 3 (15 0 N G 動(dòng) ) 500 N 55 0 N 1 3 G 動(dòng) ， 第二次提升重物 G 2 時(shí) ， F 壓 F N F 2 G 人 1 3 ( G 2 G 動(dòng) ) G 人 1 3 ( 27 0 N G 動(dòng) ) 50 0 N 5 90 N 1 3 G 動(dòng) ， p 1 p 2 14 15 ， F 壓 F 壓 14 15 ， 55 0 N 1 3 G 動(dòng) 59 0 N 1 3 G 動(dòng) 14 15 ， G 動(dòng) 30 N ， 在第二次提升重物時(shí) ， W 有用 W 總 W 有用 W 有用 W 額 G 2 h G 2 h G 動(dòng) h G 2 G 2 G 動(dòng) 27 0 N 27 0 N 30 N 90% C 【 例 1】 (2016淄博 )用如圖所示的滑輪組在 10 s內(nèi)將 300 N的重物勻速提 升 3 m， 已知?jiǎng)踊喼?30 N， 不計(jì)摩擦 ， 則 ( ) A 利用滑輪組所做的有用功是 450 J B 繩子自由端移動(dòng)的速度是 0.9 m/s C 拉力的功率是 99 W D 滑輪組的機(jī)械效率是 80% 【 點(diǎn)撥 】 克服物體的重力所做的功為有用功 ， 克服物體重力和動(dòng)滑輪重 力所做的功為總功 ， 根據(jù) W Gh求出有用功和總功 ， 根據(jù) P W/t求出拉力 的功率 ， 根據(jù) W有 /W總 100%求出滑輪組的機(jī)械效率 ， 由圖可知滑輪組 繩子的有效段數(shù)為兩段 ， 根據(jù) s nh求出繩端移動(dòng)的距離 ， 利用 v s/t求出 繩子自由端移動(dòng)的速度 。 【 方法歸納 】 有用功 、 總功 、 速度公式 、 功率 、 機(jī)械效率公式 、 滑輪組 s nh的理解和運(yùn)用并求出有用功和總功是本類型題的關(guān)鍵 。 實(shí)驗(yàn)一 測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 命題點(diǎn) 1 實(shí)驗(yàn)原理： W 有 W 總 Gh Fs ； 2 滑輪的繞線； 3 實(shí)驗(yàn)過程中彈簧測(cè)力計(jì)要 拉動(dòng)； 豎直向上勻速 4 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簭膹椈蓽y(cè)力計(jì)上讀出拉力 F的值 ， 用刻度尺測(cè)出鉤碼提 升的高度 h和彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離 s， 通過已知的鉤碼質(zhì)量 ， 算出鉤碼重 力 G， 再算出有用功 W有 、總功 W總 、機(jī)械效率 ； 5 提高機(jī)械效率的方法： (1)采取減輕機(jī)械本身的重量和加潤(rùn)滑油減小摩擦的 辦法減少 ； (2)當(dāng)額外功一定時(shí) ， 在機(jī)械能夠承受的范圍內(nèi)盡 可能 。 額外功 增加每次提起的物重 【 例 1】 (2016聊城 )在 “ 測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 ” 實(shí)驗(yàn)中 ， 小麗用如圖所 示的同一滑輪組提升不同鉤碼的方法 ， 分別做了甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn) ， 實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表： (1)在實(shí)驗(yàn)過程中要豎直向上 _拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì) ， 使鉤碼升高。 (2)表格中編號(hào)處數(shù)據(jù)應(yīng)為 _， 編號(hào)處數(shù)據(jù)應(yīng)為 。 (3)分析以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論： 同一滑輪組的機(jī)械效率主要與 有關(guān)。 (4)若將此滑輪組換一種繞繩方法 ， 不計(jì)摩擦及繩重 ， 提升相同的物體時(shí) ， 滑輪組的機(jī)械效率 _(填 “ 變大 ”“ 變小 ” 或 “ 不變 ” )。 勻速 2.4 83.3% 提起物體受到的重力 不變 【 點(diǎn)撥 】 在實(shí)驗(yàn)中要豎直向上緩慢 、 勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì) 。 由圖示測(cè)力計(jì)確定 其分度值 ， 讀出其示數(shù) ； 根據(jù) W有 /W總 Gh/Fs， 求出滑輪組的機(jī)械效 率 。 圖中實(shí)驗(yàn)中只有提升鉤碼的重力不同 ， 因此研究的是機(jī)械效率與提升 鉤碼重力的關(guān)系 。 在不計(jì)摩擦及繩重情況下 ， 有用功就是提升重物所做的 功 ， 額外功就是提升動(dòng)滑輪所做的功 ， 根據(jù) W有 /W總 W有 /(W有 W額 ) 可知機(jī)械效率與繞繩方法無關(guān) 。 4 實(shí)驗(yàn)中控制變量法的應(yīng)用： (1)探究機(jī)械效率與斜面傾斜程度的關(guān)系 ， 控制斜面的粗糙程度與物體的 重力相同 ， 改變斜面的傾斜程度； (2)探究機(jī)械效率與斜面粗糙程度的關(guān)系 ， 控制斜面的傾斜程度與物體的 重力相同 ， 改變斜面的粗糙程度； (3)探究機(jī)械效率與物重的關(guān)系 ， 控制斜面的傾斜程度與粗糙程度相同 ， 改變物體的重力。 5 分析數(shù)據(jù) ， 得出結(jié)論： (1)在其他條件一定時(shí) ， 斜面越光滑 ， 機(jī)械效率越高； (2)在其他條件一定時(shí) ， 斜面越傾斜 ， 機(jī)械效率越高； (3)斜面的機(jī)械效率與提升物體的重力無關(guān)。 【 例 2】 (南通中考 )用圖示裝置探究 “ 斜面機(jī)械效率 ” ， 實(shí)驗(yàn)記錄如下表。 (1)沿斜面拉動(dòng)物體時(shí) ， 應(yīng)使其做 運(yùn)動(dòng)。 (2)根據(jù)圖中測(cè)力計(jì)的示數(shù) ， 可知第 2次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率為 _%。由實(shí)驗(yàn) 可得初步結(jié)論：斜面傾斜程度相同時(shí) ， 越小 ， 機(jī)械效率越大。 (3)第 1次實(shí)驗(yàn)中 ， 木塊所受摩擦力為 _N。 【 點(diǎn)撥 】 提升重物做的功為有用功 ， 克服摩擦力做的功為額外功 ， 拉力做 的功為總功 ， 求出額外功就可以求出摩擦力 。 由表中提供的數(shù)據(jù)比較 ， 此實(shí) 驗(yàn)是探究斜面機(jī)械效率與斜面摩擦力的關(guān)系 。 勻速直線 95.2 摩擦力 0.43