物理机械效率

机械与人机械效率【知识点一】机械效率1．有用功：定义：对人们有用的功。

2．额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功 3．总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功 4．机械效率：定义：有用功跟总功的比值 【知识点二】机械效率的测量 ① 原 理：②应测物理量：钩码重力G 、钩码提升的高度h 、拉力F 、绳的自由端移动的距离S ③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺．弹簧测力计。

④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

⑤结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有： （1）动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多； （2）提升重物越重，做的有用功相对就多； （3） 各种摩擦越大做的额外功就多。

（注意：绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率）例1．一台起重机将3600N 的货物提高4m ，如果额外功是9600N ，起重机做的有用功是_____________，总功是___________，机 械效率是___________。

例2．利用一个动滑轮将重70N 的物体匀速提高6m ，设动滑轮重10N ，绳重和摩擦不计，则利用动滑轮所做的额外功是____________，总功是_________，这个滑轮组的机械效率是___________。

例3．如图1所示，用拉力F 使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是（ ）A ．对物体做的功是额外功B ．拉力F 做的功是有用功C ．拉力F 移动的距离是物体移动距离的2倍D ．增加物体重力可以增加滑轮组的机械效率例4．如图2所示，工人用250N 的力将重400N 的物体匀速提升2m ，在此过程中滑轮组的机械效率和所做的额外η W 有 用 W 总 =GhFS= 图1图2功分别为（）A．80﹪800J B．80﹪1000JC．62.5﹪200J D．80﹪200J例5．某同学家新房装修时，在地面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。

如图3所示，已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖重500N，沿斜面所用拉力400N ，则斜面的机械效率是．例6．如图4所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高0.2m ，拉力大小F=16N，拉力移动的距离为0.5m．拉力所做的功为 J，有用功为 ?J，杠杆的机械效率为．课堂练习例1．小明用如图9所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点。

（1）他将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为η= ．（用物理量的符号表示）（2）他将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h2，则弹簧测力计的示数将填“大于”、“等于”或“小于”）第F1，此次弹簧测力计做的功将（填“大于”、“等于”或“小于”）第一次做的功．（3）他将3只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为h2，则第3次杠杆的机械效率与前两次相比（最大/最小/三次相等）．例2．在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了5次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测定前4组数据，用二个动滑轮和二个定滑轮得第5组数据，测得数据如表：（1）请根据前四组数据，在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法．（2）实验中应沿竖直方向拉动弹簧测力计．（3）表格中变化①处数据应为；根据图乙中弹簧测力计可知编号②数据应为N．（4）由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与无关．（5）由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和有关．（6）有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”．你认为这句话是的（填“正确”图3 图4 图9或“错误”）．你是用小明收集的数据中两组数据对比分析来判断的．【知识点三】影响机械效率大小因素1、动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多；2、提升重物越重，做的有用功相对就多；3、各种摩擦越大做的额外功就多。

【经典例题】例1．如图13，两个滑轮组由每个质量都相同的滑轮组成，用它们分别将重物G1，G2提高相同高度，不计绳重及摩擦，下列说法中正确的（）A．若G1 = G2，拉力做的额外功相同B．若G1 = G2，拉力做的总功相同C．若G1 = G2，甲的机械效率大于乙的机械效率D．用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变例2．如图14所示，小丽分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则（）A．W1 = W2η1= η2B．W1 = W2η1< η2C．W1 < W2η1> η2D．W1 > W2η1< η2例3．如图15，滑轮重G1=G3＜G2，机械效率分别为η1、η2、η3，比较下列机械效率η1η2，η1η3（选填：“大于”或“等于”或“小于”）．例4．如图16，取下2个钩码，,此时滑轮组的机械效率将（选填：“增大”、“减小”或“不变”）．例5．小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组（如图17所示），分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2。

下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（）A．F1 >?F2，η1 =?η2B．F1 >?F2，η1 >?η2C．F1 <?F2，η1 =?η2D．F1 <?F2，η1 >?η2【基础练习】1．在不计绳重和摩擦的情况下利用如图所18示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度．若用η甲、η乙表示甲、F2 F1图13乙甲图14图15 图16图17乙两装置的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功，则下列说法中正确的是( )A．η甲＝η乙，W甲＝W乙B．η甲＞η乙，W甲＞W乙C．η甲＜η乙，W甲＜W乙D．η甲＞η乙，W甲＜W乙2．如图19所示，利用动滑轮提升货物，动滑轮的重为20 N，滑轮与轴间的摩擦及绳子重不计．第一次把重为100 N的货物匀速提升，这个过程动滑轮的机械效率为η1；第二次把重为200 N的货物匀速提升，这个过程动滑轮的机械效率为η2．则( )A．η1 >?η2B．η1 ＜?η2C．η1 =?η2D．无法确定η1和?η2的关系3．如图20所示，小华同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，应竖直向上拉动绳子的自由端。

若钩码G重为3N，小华所用拉力F为1.2N，则滑轮组的机械效率为；若换成重为5N的钩码G′再进行实验，此滑轮组的机械效率将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)．综合练习一．选择题1．如图1（不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物重G），用它们分别将重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为η甲、η乙。

则下列关系正确的是（）A．F甲＞F乙B．F甲＜F乙C．η甲＜η乙D．η甲=η乙2．用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图2所示的甲．乙两个滑轮组，不计绳子与滑轮的摩擦（）A．甲较省力且机械效率较高B．乙较省力且机械效率较高C．两个滑轮组省力程度不同，机械效率相同D．两个滑轮组省力程度相同，机械效率不同图19图20FG甲乙图1图23．如图3所示，工人利用动滑轮在10 s 内将重为100 N 的重物（包括桶）沿竖直方向匀速向上提升了5m 。

若该动滑轮重10 N ，忽略绳与滑轮之间的摩擦，不计空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A ．提升过程中，绳的拉力F 做了500 J 的功 B ．提升过程中，绳的拉力F 做了550 J 的功 C ．提升过程中，绳的拉力F 做功的功率是50 W D ．该滑轮装置的机械效率是100% 二．填空题1．小红家正在装修房子，她设计了如图7所示的搬运方案，帮助工人师傅将沙子．水泥等材料运到四楼阳台，四楼阳台到地面的距离为9米，若工人用500N 的力将重为800N 的材料提升到四楼阳台，她做的有用功是 ，该装置的机械效率是 ．2.如图8所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N 的物体，拉力F 的大小为30N ．若物体和地面之间的摩擦力大小为45N ，则A 处的拉力 N ,滑轮组的机械效率 .3.如图10甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F 的作用，F 的大小与时间t 的关系和物体速度v 与时间t 的关系如图乙所示。

则第2秒末时，物体处于__________状态，第6秒末到第9秒末，推力F 做功是_________焦耳．三．实验题1．“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小红用如上右图所示的外形相同．但材料不同的滑轮组，按图中顺序做了三次实 验，实验数据如下表： （1）在实验操作中应竖直向上实验次数 物重G/N物体上升的 距离h /cm弹簧测力计 的读数F /N弹簧测力计 上升的距离s /cm机械效率η1 3 10 1.6 30 62.5%23 10 2 30 50%33102.530图7图10图3图8__________拉动弹簧测力计．（2）请在表中的空格处填上第三次实验的机械效率．（3）从实验数据分析可知：提升同一物体，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________．（4）她想继续研究物体重力对机械效率是否有影响，请简要写出实验方法：四．计算题1．如图14所示用滑轮匀速提起1200N的重物，拉力做功的功率为1000W，绳子自由端的上升速度为2m/s（不计绳重和摩擦）求：（1）作用在绳自由端的拉力多大？（2）滑轮组的机械效率为多大？（3）若用此滑轮组匀速提起2400N的重物，作用在绳子自由端的拉力为多少？2．某物体在竖直方向受到90N的拉力，以0.2m/s的速度匀速向上运动．（空气阻力不计）求：图14 （1）物体在10s内上升的距离．（2）物体受到的重力．（3）如图16所示，若改用机械效率为80%的滑轮组，用10N的拉力使物体仍以0.2m/s的速度匀速向右移动，求10s内人对物体所做的有用功率．图16。