浙教版九年级科学上册3.4简单机械-机械效率复习学案

机械效率的计算 知识归纳 1．机械效率的定义式： 。 2．机械效率的计算： （1）杠杆效率的计算式： 。 （2）滑轮（组）效率的计算式： 。 （3）斜面效率的计算式： 。 3．功的原理：使用任何机械都 。 明确：只要使用了机械，就一定会要做额外的功，不可能出现总功小于或等于有用功的 情况。 经典考题 1．机械效率的概念 例 1 建筑工人用如图所示的装置把重 400N 的物体匀速提升 3m．所用的手拉力为 300N．则该工人所做的有用功为 J，总功为_______J，该滑轮组的机械效率是 。 若用该装置提升 500N 的重物，此时滑轮组的机械效率为 。 变式题 1 如图所示，杠杆在竖直向下拉力 F 的作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是 提升物体时采集到的信息: (1)若不计杠杆自重和摩擦,求拉力 F 的大小。 (2)若实际拉力 F 为 90N，求拉力做的总功及杠杆的机械效率。 2. 计算滑轮（组）的机械效率 例 2 小明用同一滑轮组分别将甲、乙两组钩码提升相同的高度，如图所示．他两次提 升钩码所用的拉力分别为 F 甲和 F 乙，则 F 甲 F 乙；所做的有用功分别为 W 甲和 W 乙， 机械效率分别为η甲和η乙，则 W 甲 W 乙，η甲 η乙．（均选填“＞”、“=”或“＜”） 变式题 2-1 用如图所示的滑轮组在 5s 时间内，将重为 G=400N 的物体匀速竖直提升了 1m，已知该滑轮组的机械效率为 80%，在此过程中做的有用功为 J，拉力 F 的功率 为 W，拉力 F 的大小为 N． 变式题 2-2 小强利用如图所示的滑轮组去拉物体，使重为 2000N 的物体 A 沿水平方 向匀速移动了 6m，若 A 所受地面的摩擦力 f = 600N，小强所用拉力 F =250 N，该装置的机 械效率是多少？ 3. 计算斜面的机械效率 例 3 某大型企业决定来荆州投资，在进驻荆州国家级开发区后的厂房建设中，需要 利用某机车把重为 1×105N 的材料沿与水平地面成 30°角的斜坡以 1 m/s 的速度匀速从底部 拉上坡顶，如图所示。已知斜坡的长度为 15 m，机车的牵引功率为 6×104W。 （1）机车把材料从斜坡底部拉到顶端的时间是多少？ （2）机车对材料做的总功是多少？ （3）机车把材料拉上坡顶的过程中的机械效率是多少？来 变式题 3 如图所示为倾角 30°的固定斜面，方明同学用平行于斜面 500N 的推力将质量 为 70kg 的物体在 5s 时间内匀速推高 1m．（g 取 10N/kg）求： （1）推力做的总功和推力的功率． （2）斜面的机械效率． （3）斜面对物体的摩擦力． 4. 功的原理 例题 4 如图所示，绳子通过定滑轮悬挂重 50N 的物体，绳与滑轮的摩擦和绳重不计， 一人拉着绳端从滑轮的正下方沿水平面向右移动 3m，把重物匀速提升了１m，在这个过程 中人拉绳端的力所做的功为 ( ) A．150J B．200J C．50J D．无法确定 变式题 4 我们知道使用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力，但能不能省功呢？为了研 究这个问题，小强设计了如下实验：要将重3N的钩码举高0.1m，可以用手直接将它举高0.1m， 也可以用杠杆或动滑轮将它举高 0.1m，如图甲、乙所示，实验探究中测量的数据已填入下 表： 钩码重 G (N) 钩码提升 的高度 h(m) 不用机械 所做的功 W(J) 手的拉力 F(N) 手移动的 距离 S(m) 使用机械 所做的功 W(J) 杠 杆 3 0．1 1 0．3 动滑轮 3 0．1 1．5 0．2 由探究过程可知： （1）把表格中的数据补充完整 （2）人们使用机械时，不可能达到的目的是 （ ） A、省力 B、省功 C、省距离 D、省时间 （3）使用机械不能省功，为什么人们还使用机械呢？写出几条人们使用机械的目的。 中考演练 基础训练 1. 小明同学用如图所示的装置测滑轮的机械效率，当弹簧测力计竖直上拉，匀速提升一个 钩码时，弹簧测力计的示数正好等于钩码的重，滑轮的机械效率为 。 2．如图所示，物体在水平面上做匀速直线运动，拉力 F=60N，该装置的机械效率为 70%，则 物体受到的摩擦力大小是 （ ） A．60N B．126N C．180N D．257.1N 3．小雪用三个相同的滑轮组成如图所示的滑轮组，将重为 120N 的物体匀速提高了 4m，若 机械效率为 80%，不计绳重及摩擦，则每个滑轮重为 N。 4．如图，小王站在高 3m、长 6m 的斜面上，将重 200N 的木箱'沿斜面匀速从底端拉上顶端， 拉力大小恒为 120N，所花时间是 10s。求斜面的机械效率。 5．水平地面上有一个重为 5000N 的箱子，现用起重机把箱子吊到 3m 高的位置，所用时间为 10s，起重臂下的钢丝绳是绕在一个动滑轮上的，如图所示，钢丝绳上的拉力为 3000N．求： （1）起重机起吊该箱子的机械效率是多少？ （2）钢丝绳上拉力的功率是多少？ 能力提升 6.在不计摩擦和绳子质量的情况下，分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组（两个定滑轮和两个 动滑轮）匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组，则下列选 项正确的是 （ ） A．η组＜η动＜η定 B．η定＜η动＜η组 C．η动＜η定＜η组 D．η定＜η组＜η动 7．如图所示，小刚站在高台上通过滑轮组先后竖直向上匀速提升物体 A 和物体 B．假设在 拉绳子的过程中，小刚对绳子的拉力与对高台的压力始终在同一直线上，不计绳重和摩 擦．已知小刚的质量为 50Kg，物体 A 的质量为 54Kg，物体 B 的质量为 84Kg，动滑轮的 质量为 6Kg．当提升物体 A 时，滑轮组的机械效率为 ，此时小刚对高台的 压力是 N；当提升物体 B 时，小刚拉力做功的功率为 180W，则物体 B 上升的速 度为 m/s．（ g 取 10N/Kg） 8．用如图所示滑轮组匀速提升重为 200N 的物体，人对绳的拉力为 125N，不计绳重和摩擦， 滑轮组的机械效率为 ．如果人的体重为 600N，拉动过程中绳始终未断裂，他 用此滑轮组能提升的最大物重为 N。 9．方芳用一杠杆把重 1000N 的重物从地面匀速提升到二楼阳台上，她设计的杠杆动力臂 与阻力臂之比为 4：1，假定在提升过程中其力臂比不变，则在理想情况下，用多大的 力就可达到目的？实际上她用 300N 的力才把重物提起，则此杠杆在提升过程中的机械 效率约为多大？（提示：动力臂与阻力臂之比为 4：1，则动力移动距离与阻力移动距 离之比就是 4：1。） 10. 如图所示，在通讯线路的抢修现场，起重机正将一箱箱设备吊装到 3m 高的施工台上。 其中起重臂下的钢绳是绕在一个动滑轮上的。若每箱设备均重 4000N，施工台距离地面 的高度为 3m。如果起重机沿竖直方向匀速提升一箱设备时，动滑轮上每段钢绳的拉力 为 2500N，在忽略钢绳重和摩擦的情况下。 （1）起重机提升一箱设备时，对箱子做的有用功是多少？ （2）动滑轮在提升这箱设备时的机械效率是多大？ （3）在安全操作的前提下，为了节省时间，加快施工进度，起重机同时将两箱设备以 0.1m/s 的速度匀速提升到施工台。求这种情况下，动滑轮上钢绳自由端拉力的功率为 多大？