初中物理机械效率的中考题型分类例析

初中物理机械效率的中考题型分类例析

机械效率是初中力学知识的一个重点，也是一个难点，更是各地中考的一大热点，特别是近几年在有关机械效率的试题设计中，考命题者注重发挥试题的导向作用，将《新课程标准》的精神贯穿其中，命题不仅由知识立意向能力立意转变，同时也给学生留下了更多的思维时间和空间，使试题具有选材新颖，形式灵活，探究性强的特点。为了使大家了解机械效率的相关题型，本文试分类举例加以说明．

一、表格阅读题

例1、（2003年金华市）下面是程珂同学测滑轮组效率时记录的数据，实验装置如图1 所示：

（1）通过表中数据可分析出实验1用______图做的实验，实验2是用______图做的实验．

（2）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论是__________________。

（3）分析比较实验2和实验3可得出结论是____________。

析与解：（1）由公式W=Fs得W有=Gh，W总=Fs=（G+G动）h．

由公式η=W有／W总得η=W有／W总=Gh／（G+G动）h=G／（G+G动）．

由于实验1和2中G相等，G动越大，η越小，所以实验1用甲图，实验2用乙图．（2）通过实验1和实验2的数据分析可得出结论是提起相同的重物时，使用的滑轮组的动滑轮个数越多，机械效率越小．

（3）比较实验2和实验3可得出结论是使用同一滑轮组，增加提起的物重，可以提高机械效率．

二、常规计算题

例2、（2002年南京市）图2是用滑轮组提起重物的装置示意图．物体重G=6×104牛，滑轮组的机械效率为80％，拉力F的功率为2.5千瓦，要把重物匀速提升1米，求：

（1）有用功和额外功分别是多少? （2）需用的拉力F 为多大? （3）需用多长时间? 析与解：W 有=Gh =6×104牛×1米 =6×104焦，

W 总=W 有／η=6×104焦／80％=7.5×104焦， W 额外=W 总-W 有用=1.5×104焦，

F=W 总／s=7.5×104焦／（3×1米）=2.5×104牛，

秒瓦焦总30105.2/105.7P /W t 34=??==.

三、纠错型试题 例3、（2001年山东烟台）下面给出的是小丽同学对一道作业题的解答，她的解答有部分错误，请你指出她的错误之处，并通过理论推导说明你的说法是正确的．

用滑轮组匀速提升重为2×103牛的物体，作用在绳子自由端的拉力为625牛，拉力所做的功为1.25×104焦，滑轮组的机械效率为80％．若不计绳重及摩擦，提升重物改为3×103牛的物体，那么作用在绳子自由端的拉力多大?

已知：G 1=2×103牛，F 1=625牛，W 1=1.25×104焦，η=80％，G 2=3×103牛．求： F 2．

解：由公式η=W 有／W 总得

W 有1=ηW 总1=80％× 1.25×104焦=104焦． 由公式W=Fs 得

s=W 总1÷F 1=1.25×104焦／625牛=20米， h=W 有1／G 1=104焦／2×103牛=5米． 由公式η=W 有／W 总=G 2h ／F 2s 得

F 2=

G 2h ／ηs=（3000牛×5米）／（80％×20米）=937.5牛． 答：作用在绳子自由端的拉力为937.5牛． 析与解：小丽解题的错误之处是认为同一滑轮组提升的重物改变后，机械效率保持不变． 理论推导：由公式W=Fs 得W 有=Gh ，W 总=Fs=（G+G 动）h ．

由公式η=W 有／W 总得η=W 有／W 总=Gh ／（G+G 动）h=G （G+G 动）=1／（1+G 动／G ）． 由此式可知：同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，机械效率越大．

例4、（2002年南昌市）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，所用的装置如图3所示．

（1）安装好实验器材后，记下钩码和拴住弹簧秤的线端原先位置，然后________向上提起弹簧秤，读出_______，测出钩码和拴住弹簧秤的线端上移的距离．

（2）某同学正确测得钩码上升的高度为0.2米，钩码重1.5牛，其他被测和计算的数据

上表中肯定错误的数据是________和_________。

（3）若用上述装置提起1.5牛的钩码，机械效率为η1，提起重为3牛的钩码，机械效率为η2，则η1___η2（填“>”、“<”或“=”）．

析与解：（I）匀速、弹簧秤的示数；

（2）拉弹簧秤的线端提升的距离s和总功W总；

（3）< （理由见例3的理论推导）．

四、探究性实验题

例4、（2003年宁夏）小红学过“机械效率”后，产生了一个疑问：“机械的机械效率越高是否越省力?”针对这个问题，小红借了一个弹簧测力计，利用家中“案板”和茶杯作了以下实验：

A．把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入适量的水，用弹簧测力计测得杯子和水的重力G．

B．用“案板”作斜面，如图4所示，把一只水杯通过细绳与弹簧测力计连接，拉动弹簧测力计，把盛水的杯子匀速拉上斜面．

C．分别测出拉力F，杯子移动的距离s和升高的高度h．

（1）计算并将数据填入表中4个空格

（2）小红的疑问是否得到解决?分析实验数据，能得出什么结论?

（3）完成上面实验后，小红又产生一个猜想：“如果减小斜面的摩擦，可以提高斜面的机械效率．”

①请你先用所学知识，说明小红的猜想是否正确（简述理由）．

②请你设计一个实验，进一步证明你对小红猜想的判断．（可以简要说明在前面实验的基础上要做哪些新的实验操作）

析与解：（1）根据W有用=Gh，W总=Fs，η=W有用／W总可得：

W有用1=0.5J，W总1=0.8 J．

η1=0.625，η2=0.74．

（2）分析实验数据可知：使用斜面时，并非是机械效率越高越省力，可见“机械效率越高越省力”是错误的．

（3）①小红的猜想是正确的，因为在有用功一定时，通过减小摩擦，可减小额外功，从而提高机械效率．②在小红设计的实验方案的基础上，应增加的实验操作有．a．保持斜面的倾角不变，在斜面（案板）表面铺不同材料（如纸、玻璃、毛巾等）改变摩擦．b．将水杯沿斜面匀速提升一定高度或沿斜面移动一定距离，再分别求出各次的机械效率．

例5、（2003年河南省）在做“测滑轮组的机械效率”的实验中，小明和同学们测得图5中甲、乙两个滑轮组的机械效率不同．

（1）实验后小明想：对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢?经过思考后他认为：即使像图5甲那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该与__________有关，并用实验验证了自己的猜想是正确的，小明的实验方法是___________。

（2）小明将自己所做的上述实验告诉他的同学，大家探究的欲望更加强烈，大家认为：

用滑轮组提升重物时，提升动滑轮所做的功对人们是没有用的，所以，_____________也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素．小明说：其实大家已测得的甲、乙两个滑轮组的机械效率不同，就证明了这一点．

杨老师提醒同学们说：大家应该注意到，在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时，我们没有考虑摩擦的因素．

析与解：（1）从图中可以看出：对于同一个滑轮组，动滑轮的个数及绕线方式已经固定，因此滑轮组的机械效率的高低可能与所提的钩码的个数（即提升重物的多少）有关，所以小明的实验方法应该是：运用控制变量法，使动滑轮的个数及绕线方式固定，通过改变所提的钩码的个数，来比较机械效率的大小，故答案是：在图5甲所示的滑轮组下挂不同数量的钩码，分别测出滑轮组的机械效率并进行比较．（2）由于用滑轮组提升重物时，提升动滑轮所做的功是额外功，所以动滑轮的个数（或动滑轮的总重）也是影响滑轮组机械效率高低的主要因素．如果要加以验证的话，同样应运用控制变量法，使所提的钩码的个数相同，通过改变动滑轮的个数，来比较机械效率的大小，所以小明说：其实大家已测得的甲、乙两个滑轮组的机械效率不同，就证明了这一点．