《初中物理》机械效率

机械效率知识集结知识元机械效率概念知识讲解机械效率1．有用功：定义：对人们有用的功。

公式：滑轮：W有用=Gh（提升重物）=W总-W额=ηW总斜面：W有用=Gh2．额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。

公式：W额=W总-W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL 3．总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用+W额=Fs=斜面：W总=fL+Gh=FL4．机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。

②公式：η=斜面：单个定滑轮：单个动滑轮：常规滑轮组：③有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

通常用百分数表示。

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。

机械效率的测量及影响因素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：动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

提升重物越重，做的有用功相对就多。

摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就越多。

绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

例题精讲机械效率概念例1.因为有用功总____〔填“大于、小于或等于”）总功，所以机械效率总小于1．提高机械效率的途径是减小____功，滑轮组的机械效率越高，说明额外功在总功中所占的比例____（填：“越大”或“越小”）例2.如图所示，用相同的滑轮不同的绕法把不同的重物提起相同的高度（G甲>G乙），绳重摩擦忽略不计。

在物体匀速上升的过程中，甲图机械效率比乙___（选填“大”、“小”或“相等”），说明理由_________________________________________________________。

例3.如图所示，分别用定滑轮、动滑轮把重力相同的甲、乙两物体（G甲=G乙>G动）在相同时间内匀速提升相同的高度（不计摩擦），则所用拉力F甲____F乙，拉力做功的功率P甲____P乙，机械效率η甲____η乙．（选填“>”、“<”或“=”）例4.如图所示，用甲、乙两种装置将物体匀速提升相同高度，物体重均为10N，滑轮重均为1N，不计绳重和摩擦，所用的拉力分别是F1和F2，机械效率分别是η1和η2，则F1___F2，η1___η2．（选填“>”、“<”或“=”）例5.如图所示，用同样的轻绳（不计绳重）和滑轮安装成甲、乙两种装置。

将同一物体匀速提升相同高度，则使用装置中机械效率___较高，使用乙装置_____能省力。

（选填“一定”或“不一定”）例6.如图所示的滑轮组，动滑轮重为50N，小明在10s内将200N的重物匀速提升2m，滑轮组的机械效率为_____，拉力F的功率为____W．（忽略绳重和摩擦）机械效率的计算知识讲解机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。

②公式：η=斜面：单个定滑轮：单个动滑轮：常规滑轮组：例题精讲机械效率的计算例1.'（2019春∙岳池县期末）如图所示，工人利用滑轮组提升重为810N的物体，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，工人拉力F的功率为90W，不计绳重和摩擦，求这段过程中：（1）工人拉绳子的速度；（2）作用在绳子自由端的拉力F；（3）滑轮组的机械效率。

'例2.'（2019春∙宁津县期末）工人利用如图所示的滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升0.5m，工人所用的拉力F为600N，（不计摩擦和绳重），求：（1）人的拉力做的功为多少J？（2）此滑轮组的机械效率为多少？（3）若用此滑轮组提升重为1500N的物体，绳上拉力是多少N？'例3.'（2019春∙泰兴市校级月考）如图所示，建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为230N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力F为125N，时间为20s，求：（1）滑轮对重物的拉力大小；（2）拉力F的功率；（3）此过程中该装置的机槭效率。

'例4.'（2019春∙方城县期末）在如图所示的滑轮组装置中，用弹簧测力计竖直向上拉动细绳。

10s内将总重为6N的钩码匀速提升了10cm，拉力的大小如图所示，则提升钩码的过程中，求：（1）绳子自由端拉力做的功；（2）绳子自由端拉力做功的功率；（3）额外功的大小；（4）滑轮组的机械效率。

'例5.'（2019春∙澧县期末）用如图所示的滑轮组将一质量24kg的物体10s内匀速提高了2m，若所用的拉力为100N，不计绳重和摩擦。

（g取10N/kg）（1）该滑轮组的机械效率为多少？（2）拉力的功率是多少？（3）若用此滑轮组匀速提升540N的物体需要多大拉力？'例6.'（2019∙富阳区三模）兴趣小组的同学制作了一个登山缆车的模型，模型由两个相同的车厢、两个定轴轮子、牵引索及其他一些附件组成，部分结构如图所示。

他们进行了一次缆车运行，车厢A从甲处运载着13个钩码上行到乙处，车厢B从乙处运载着5个钩码下行到甲处，甲处与乙处间的高度差是1米、水平距离是3米，每个钩码质量是50克。

拖动牵引索的电动机的额定功率为6瓦，电动机的额定电压为15伏。

缆车模型的这次运输所用的时间是5秒，电动机的输出功率为额定功率的60%，g取10牛/千克。

请计算：（1）电动机正常工作时的电流；（2）缆车模型在这一次运行过程中做的总功；（3）缆车模型在这一次运行过程中做的有用功。

（4）缆车模型的机械效率。

'滑轮组机械效率知识讲解（1）滑轮组提升重物时有，因为W有用=Gh，W总=Fs，所以有，又因为s=nh，所以有，如果不计摩擦和绳重，则有，所以（2）①滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关，G物相同时，G动越大、η越小；②滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关，G动相同时，G物越大、η越大；③同一滑轮组的机械效率与绕绳方式无关．例题精讲滑轮组机械效率例1.'（2019∙蒙城县模拟）如图甲是一副小型起重机吊起货物的图片，货物挂在动滑轮的下端，绳子的自由端通过放置在起重机上的卷扬机竖直向上拉动，最右端时为了防止吊起货物时起重机向左倾倒而挂的配重。

起重机吊起重物时主要结构可简化成如图乙所示。

已知AB、CD、DE水平且长度为1m，BC段的水平距离CF也为1m，前轮与地的接触点在B点的正下方，后轮与地的接触点在D点的正下方。

起重机的自重（含配重）为3×104N，重心在CD中点。

起重机的钢丝绳重和滑轮与轴之间的摩擦不计，g取10N/kg。

（1）为使起重机吊起货物时不发生倾倒，求起重机最多能吊起货物的质量m；（2）当起重机吊起质量m1=2×102kg的物体以v=0.5m/s的速度匀速上升时，卷扬机的输出功率P1=1.1kW．求此时滑轮组的机械效率η；（3）当起重机吊起质量m2=3×102kg的物体仍以v=0.5m/s的速度匀速上升时，求卷扬机的输出功率P2。

'例2.'（2019∙京口区校级模拟）在装修房屋时，一个质量为85kg的人，用图所示的装置（包括滑轮组及装货物的框架）提升地板砖运到房间中。

已知装货物的框架重100N，每块地板砖重100N，滑轮与轴的摩擦和绳重均忽略不计，当提升8块地板砖时，人对框架底的压力为F1；当提升11块地板砖时人对框架底的压力为F2，且F1：F2=5：3．（取g=10N/kg）求：（1）动滑轮的质量；（2）此装置提升整块地板砖时的最高机械效率。

'例3.（2019秋∙武侯区校级月考）配重M单独置于水平地面上静止时，对地面压强为3×105Pa，将配重M用绳系杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮，定滑轮重150N，动滑轮重90N，杠杆AB的支点为O，OA：OB=5：3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示。

当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0.4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105Pa．（杠杆与绳重、滑轮组的摩擦均不计，g取10N/kg），求解以下物理量：（1）工人利用滑轮组提升重物的拉力为_____N，绳子自由端下降的速度是_____m/s，此滑轮组的机械效率是_____。

（2）作用在杠杆A端的力为_____N，配重M质量是_______。

（3）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力是_____N。

例4.'（2019秋∙成都月考）小册设计的提升重物的装置如图甲所示。

小册站在地面上通过滑轮组提升重物，小册以拉力F1匀速竖直提升物体A的过程中，物体A的速度为v1，滑轮组的机械效率为ηA．小册以拉力F2匀速竖直提升物体B的过程中，物体B的速度为v2，滑轮组的机械效率为ηB．拉力F1、F2做的功随时间变化的图象分别如图乙中①、②所示。

已知速度之比v1：v2=3：1，体积之比V A：V B=2：3，密度之比ρA：ρB=7：8．不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。

求：（1）拉力F1、F2做功的功率之比；（2）拉力F1、F2之比；（3）滑轮组的机械效率之比。

'例5.'（2019春∙秦安县期末）建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为500N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为300N，时间为20s。

不计摩擦和绳重，（g取10N/kg）求：（1）工人做的有用功；（2）工人做功的功率；（3）此过程中该装置的机械效率；（4）如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物，需要用多大的拉力？'例6.'（2019春∙肥城市期末）小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图象如图乙所示。

其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%．每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力。

求：（1）物体在空中上升1m，小雨做的功是多少？（2）每个滑轮的重力是多少？（3）物体完全在水中时滑轮组的机械效率是多少？'例7.'（2019春∙濮阳期末）如图所示，搬运工人用滑轮组提升重540N的物体，所用的拉力F为200N，物体以0.2m/s的速度匀速上升了10s，（不计绳重，绳与滑轮的摩擦）求：（1）物体上升的高度；（2）拉力F所做的功的功率；（3）若物重只有240N，滑轮组的机械效率。

'杠杆机械效率增大或减小机械效率的方法知识讲解机械效率的测量及影响因素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。