中考物理考前热点聚焦《第14课时 功的原理 机械效率 》(单课考点聚焦+知识点总结+考点精练)课件 北师大版

第14课时┃ 功的原理 机械效率
第14课时┃ 考点聚焦
考点聚焦
考点1 功的原理
内容：使用机械时，人们所做的功都不会少于直接用手所做的功；即 使用任何机械都________。 不省功 [说明] (1)使用机械虽然不能省功，但我们仍然使用，是因为使用机械 或者可以省力，或者可以省距离，或者可以改变力的方向，能给我们的工 作带来很多方便。 距离 (2)使用机械要省力必须费________，要省距离必须费力，既省力又 省距离的机械是不存在的。 (3)功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。 (4)一般做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)，此时， 人们所做的功等于不用机械而直接用手对重物所做的功。
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类型三
功、功率、机械功率的计算
命题角度： (1)有关功的计算； (2)有关功率的计算； (3)有关机械效率的计算。
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例3 【2012· 东营】以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如 图14－3所示。辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。已知吊桶的质量是 2 kg，容积是8×10-3 m3；井中水面到地面的高度为5 m，水的密度是 1.0×103 kg/m3。不计摩擦及绳和摇柄的质量。(g取10 N/kg) (1)当人通过辘轳用20 s的时间，将装满水的吊桶从水面匀速提升到地面时， 人所做的有用功是多少？人所做有用功的功率是多大？该机械的机械效率 400 J 20 W 80% 是多少？ (2)当人通过辘轳将装半桶水(体积为4×10-3 m3)的吊桶匀速提升到地面时， 66.7% 该机械的机械效率是多少？ (3)根据上面的计算结果，提出改进吊桶的办法，以提高该机械的机械效率。 减小吊桶的质量，增大吊桶的容积 (4)请列举使用该机械比人直接提升吊桶的好处。(答出两条即可) 省力；改变施力方向，方便用力；安全
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考点2 机械效率
1.有用功、额外功和总功
有用功 定义 必须做的功
额外功
总功
我们不需要但
又不得不做的功 W额＝ W总－W
有用＝G动h(忽略摩
有用功与额外
功之和
W有用＝Gh(提 公式 升重物)＝fs(水平
W总＝W有用＋移动物体)＝来自总－W额＝ηW总擦的动滑轮、滑
轮组)
W额＝Fs＝W有用 η ＝ W额
考点3 机械效率的测量
1.测量滑轮组的机械效率 原理 器材 η＝ W有用 ＝ Gh Fs W总 除钩码、铁架台、滑轮、细线外，还需 ____________、________________ 刻度尺 弹簧测力计
钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的 测量的 物理量 自由端移动的距离s
注意 事项 必须________拉动弹簧测力计使钩码升高， 匀速 以保证测力计示数大小不变
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[解析] 做实验时，为了保证物体处于平衡状态，应尽量匀速竖直向上拉动物体。根据公 W有用 Gh 式 η＝ ＝ 可以计算出机械效率，根据 s＝nh 可以判断滑轮组绳子的股数，第 2 次实验 W总 Fs s 0.3 m 中，n＝ ＝ ＝3，所以是用装置 b 做的，第 4 次实验 n＝5，是用装置 c 做的。增加有用 h 0.1 m 功，减少额外功，可以提高滑轮组的机械效率。
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2.测量斜面的机械效率
原理 测量工具 注意事项
η＝ Gh
FL
刻度尺、弹簧测力计 必须匀速拉动弹簧测力计以保证测力计 示数大小不变
影响因素
斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度
[说明] 倾斜程度一定时，斜面的机械效率与物体沿斜面上升的 高度无关，与物体的重力无关。
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B．一定可以省力 D．一定能省功
[解析] 解决此类问题的关键是把握住功的原理——“使用任何机械都不省功” 。本题将一个省力的机械和一个省距离的机械组装成一个组合机械，貌似将两 种机械的优点都利用了，可以省功，给人以误导，其实省力的机械必定要费距 离，省距离的机械肯定费力，但是这个组合有可能省力，也有可能省距离，但 不是“一定”，而且也不会省功。
－ －
(2)半桶水的质量 m1′ ＝ρV′＝1.0×103 kg/m3×4×10 3 m3＝4 kg， 所做有用功 W′有＝m1′gh ＝4 kg×10 N/kg×5 m＝200 J。 所做总功 W′总＝Fh＝(m1′＋m2)gh ＝(4 kg＋2 kg)×10 N/kg×5 m＝300 J 机械效率 η′＝ W′有 200 J ＝ ≈66.7%。 W′总 300 J
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类型二 机械效率及测量 命题角度： (1)通过具体事例考查有用功、额外功及总功的含义； (2)探究“滑轮组的机械效率” 注意事项及数据处理； (3)探究“斜面的机械效率” 注意事项及其数据处理； (4)对于不同机械能分析判断出影响其机械效率的因素。 例2 [2012· 遵义] 小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装 置如图14－2所示，实验中每个钩码重2 N，测得的数据如下表： 物理量实 验次数 1 2 3 钩码总重 钩码上升的高 测力计示数 G/N F/N 度h/m 4 6 4 0.1 0.1 0.1 1.8 2.4 1.4 测力计移动距 离s/m 0.3 0.3 0.5 83 57 机械效率 η/%
斜面 (丙)
提升物 体
Gh
Fs
Fs－Gh
滑轮组 平移物 体 (丁)
fs1
Fs2
Fs2－fs1
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类型一 功的原理
命题角度： 利用功的原理解释生活中的功现象。 例1 将一个省力的机械和一个省距离的机械组装成一个组合机械，当 利用这个组合机械做功时( A )
A.一定不能省功 C.一定可以省距离
图14－3
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[解析] (1)满桶水的质量 m1 ＝ρV ＝1.0×103 kg/m3×8×10 3 m3＝8 kg， 人所做的有用功 W 有＝m1 gh＝8 kg×10 N/kg×5 m＝400 J， W有 400 J 人所做有用功的功率 P 有＝ ＝ ＝20 W， t 20 s 提升吊桶所做总功 W 总＝Fh＝(m1＋m2)gh ＝(8 kg＋2 kg)×10 N/kg×5 m＝500 J， 机械效率 η＝ W有 400 J ＝ ＝80%。 W总 500 J
1－η
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2.机械效率 (1)定义：有用功跟总功的________。 比值 (2)公式：η＝ W有用 。
W总 (3)机械效率是一个________，常用百分数表示。由于使用机械时总会 比值 做一些额外功，因此，机械效率总________(选填“大于”或“小 小于 于”)1。 几种简单机械的效率
知识纵横
一些简单机械的功和机械效率
图14－1
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简单 机械 杠杆 (甲)
做功目 的 提升物 体
有用功 总功 (W 总) (W 有用) Gh Gh Fs Fs
额外功 (W 额) Fs－Gh Fs－Gh
机械效 率(η)
Gh Fs Gh Fs Gh Fs
fs1 Fs2
滑轮组 提升物 体 (乙)
fL fL f (2)若滑轮组不是用来提升物体的，而是拉着物体的水平运动，则用公式：η＝ ＝ ＝ 。 Fs nFL nF
(3) 有用功总小于总功，所以机械效率总小于 1。某滑轮机械效率为 60%表示有用功占总功 的 60%。 (4)提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。
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4
4
0.2
1.4
1.0
57
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匀速 (1)在实验中，测绳端拉力F 时，应尽量竖直向上________拉动弹簧测力 计且在拉动过程中读数。 74% (2)第1次实验测得的机械效率为________。(结果保 留两位有效数字) (3)分析表中数据可知：第2次实验是用________图做 b 的；第4次实验是用________图做的。(均选填“a”、 c “b”或“c”) (4)分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组， 增大提升物体的重力 图14－2 ____________________可以提高滑轮组的机械效率； 分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提 升相同的重物，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)， 越小 滑轮组的机械效率________。 (5)分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提 无关 升的高度________。
点评：
有关机械效率的计算是中考中的常见题型，解题时一定要明确有用 功、额外功和总功，同时还要提高灵活运用有关机械效率计算公式的能 力。
W有用 通用公式：η＝ ； W总 Gh 斜面：η＝ ； FL Gh Gh G 定滑轮：η＝ ＝ ＝ ； Fs Fh F Gh Gh G 动滑轮：η＝ ＝ ＝ ； Fs 2Fh 2F Gh Gh G 滑轮组：η＝ ＝ ＝ 。 Fs Fnh nF
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[点拨] (1)若不考虑绳重和摩擦，只考虑滑轮重时，滑轮组的机械效率最终可表示为： η＝ G物 。 G物＋G动
影响 因素
物重、动滑轮重、摩擦、绳重
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[说明] (1)重物提升高度不影响滑轮组的机械效率。 (2)对于已经缠绕好的滑轮组，在测量其机械效率时，可以省去刻度尺这
个工具，根据承担物重绳子的段数得到h与s之间的关系，即s＝nh，然 W有用 后根据公式η＝ ＝ Gh 进行计算。 W总 Fs (3)一定要在匀速拉动的过程中读数，不可在静止时读数，否则就没有涉 及摩擦，机械效率会偏大。