2024中考物理备考专题 第18讲 机械效率 (课件)

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实验 测量滑轮组的机械效率
一、定义：物理学中把_______跟______的比值叫做机械效率，符号是η.二、公式：η＝____________．
四、机械效率的理解(1)使用任何机械都不能省功．使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是______总功，所以机械效率总是小于1，机械效率通常用百分数表示．(2)竖直方向使用的滑轮组(忽略绳重及摩擦): 滑轮组的机械效率与动滑轮的重力、物体的重力有关． 物体越重，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越大．
五、提高机械效率的方法(1)滑轮组：对于同一滑轮组，增大物重、减小动滑轮自重、减小机械摩擦等．(2)斜面：减小斜面的摩擦(使斜面变得光滑)、增大斜面倾斜角度等．
1. 用如图甲所示的滑轮组提升重100 N的物体．已知拉力F为40 N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示.(1)反映物体运动的图线是____(选填“A”或“B”)；(2)动滑轮重为_____N；(3)0～3 s内拉力F所做的有用功为_____J；
滑轮组机械效率的相关计算(8年7考)
解题关键点根据“相同时间内，绳子自由端移动的距离比物体移动的距离大”即可解答第(1)问；第(2)问，对动滑轮进行受力分析，可得出动滑轮重力的大小．
(4)0～3 s内拉力F所做的总功为_____J；(5)0～3 s内拉力F做功的功率为_____W；(6)滑轮组的机械效率为_______(百分号前保留一位小数).
2. 工人师傅用如图所示的滑轮组，拉着水平地面上重为35 N的物体做匀速直线运动，手的拉力为20 N，物体移动的速度为0.1 m/s，物体受到地面的摩擦力为32 N，不计绳重和摩擦．(g取10 N/kg)(1)绳子自由端移动的速度为_____m/s；(2)动滑轮的重力为____N；(3)工人师傅拉力做功的功率为____W；(4)该装置的机械效率为______．
3. 为了方便残疾人上下台阶，很多公共场所设计了如图所示的专用通道．小李将重800 N的小车沿10 m长的斜面推至1.5 m高的入口处，沿斜面所用的推力为200 N．(g取10 N/kg)(1)和直接上楼梯台阶相比较，专用通道可以_____(选填“省力”“省功”或“省距离”)；
斜面机械效率的相关计算(2021.B卷4D)
(2)小李在该过程中做的有用功______J；(3)小李在该过程中做的总功______J；(4)此过程中所受斜面摩擦力大小为____N；(5)斜面的机械效率为______．
例　某小组同学利用带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳、钩码和滑轮进行“测量滑轮组的机械效率”实验，实验装置如图所示．　　设计方案，收集证据(1)本实验的原理是__________________．(2)实验中，使用滑轮组提升钩码时，应竖直向上______缓慢拉动弹簧测力计．
(3)小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数．这样操作对实验的影响分析错误的是(　　)A. 会使绳端的拉力减小B. 会使绳端的拉力增大C. 会使其额外功减小D. 会使其机械效率增大
(4)实验过程中用刻度尺测量物体、绳端移动的距离，并改变物重进行多次实验，记录数据如表格所示，请将表格中的数据填写完整．
得出结论，作出解释(5)分析表格数据可知，同一滑轮组提升重物时，物重越____(选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高．
(6)下列能粗略反映滑轮组的机械效率η与提升物重G关系的是_____．(选填字母)
交流合作，评估反思(7)(2020岳阳改编)如果用图中滑轮组提升8 N的重物，则它的机械效率可能是_____(选填字母)A. 60%　　　　B. 70%　　　　C. 80%
(8)(2022襄阳改编)同学们在仅改变提升钩码速度的情况下，又做了上述第三次实验，结果会发现滑轮组的机械效率______(选填“变大”“变小”或“不变”).
(9)小明同学发现绳端移动的距离始终与钩码提升的高度有固定的倍数关系，于是他认为：钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率．但同学小丽则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了．你认为_____的看法是正确的，请说明理由___________________________________________________________________________________________．
根据 可知，机械
效率与物体被提升的高度无关
(10)[生活实践]滑轮组通常与电动机结合使用，根据以上结论和生活经验，下列措施中不能提高滑轮组机械效率节约电能的是____．(选填字母)A. 减轻动滑轮自重B. 增加所提物体重C. 给机械加润滑油D. 增加重物上升的高度
实验命题点设计方案，收集证据1．实验原理2．弹簧测力计的使用及读数3．用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子，此时拉力等于弹簧测力计的示数
得出结论，作出解释4．计算有用功、总功、机械效率5．根据实验数据，应用控制变量法分析滑轮组机械效率的影响因素交流合作，评估反思6．提高滑轮组机械效率的方法7．实验过程中静止读数的影响8．实验中，提升物体的高度不同对机械效率是否有影响
1. (2022成都B卷4题2分)(双选)小武用如图所示滑轮组匀速提升 500 N的重物，10 s内物体上升了 1 m．大滑轮重20 N，每个小滑轮重 10 N，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为 200 N．不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，下列结论正确的是(　　)A. 动滑轮对重物做的功为 520 JB. 小武施加的拉力的功率为 52 WC. 使用此滑轮组能匀速提起重为 570 N的物体D. 若机械效率为 80%，则提升的物重为 160 N
解题关键点不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，C选项中，根据绳子能承受的最大拉力和F＝ (G＋G动)可求出滑轮组能提起的最大重物的重力；D选项中，根据 求出所提升物体的重力.
2.(双选)如图所示，小王通过滑轮组向高处提升重210 N的物体，动滑轮重10 N，定滑轮重15 N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦．8 s 内物体匀速上升了4 m，则该8 s内(　　)A. 小王做的有用功为840 JB. 小王做的额外功为100 JC. 小王做功的功率为110 WD. 小王对绳的拉力为70 N
3.(双选)如图甲所示的装置，每个滑轮的重力为10 N，物体A的重力GA＝100 N，物体B的重力GB＝40 N，对A施加水平向右的拉力F1＝110 N，使A以0.1 m/s的速度匀速向右运动；撤去拉力F1，在A的右侧加挂一个与它相同的物体，如图乙所示，对B施加一个竖直向下的拉力F2，使A以0.2 m/s的速度匀速向左运动．绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计，则下列说法正确的是(　　)A. 甲图中，A受到的摩擦力为110 N B. 乙图中，F2的大小为45 NC. 乙图中，P点处受到的拉力为145 ND. 乙图中，F2做功的功率为2 W
4. (2021成都B卷4题2分)(双选)工人用如图所示装置把重为1 000 N的物体，从斜面底部匀速拉到2 m高的平台上(斜面与水平地面的夹角为30°)，用时20 s.工人对绳子的拉力为400 N，动滑轮重为20 N，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，下列计算结果正确的是(　　)A. 绳子对物体的拉力为780 NB. 绳子对物体做的功为4 000 JC. 工人做功的功率为100 WD. 整个装置的机械效率为62.5%
5. [提升同一重物](2020成都B卷4题2分)(双选)如图甲所示的装置，A是重15 N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100 N和50 N.质量为50 kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示．忽略绳重及摩擦，常数g取10 N/kg.下列结论正确的是(　　)A. 动滑轮的重力为9 NB. 第2 s内拉力F的功率为40 WC. 此装置最多能匀速运载80 N的货物D. 此装置提升重物的最大机械效率为85%
解题关键点分析v－t图像可知，在第2 s内A被匀速提升，由图乙可知第2 s内拉力F的大小；忽略绳重及摩擦，根据F＝ (G＋G动)计算出动滑轮的重力；综合分析，要以C处最大拉力为准求出B处绳子的拉力，此装置最多能匀速运载货物的重力等于B处拉力减去A的重力．
5.1　[提升两种重物](2016成都B卷4题2分)(双选)小李同学利用如图所示的滑轮组匀速提升重物．第一次提升的重物A的重力为GA，加在绳子自由端的拉力为F1，重物上升的速度为v1，运动时间为t1；第二次提升的重物B的重力为GB，加在绳子自由端的拉力为F2，重物上升的速度为v2，运动时间为t2.已知：F1∶GA＝5∶8，GB∶GA＝3∶2，v1∶v2＝2∶1，t1∶t2＝2∶3，动滑轮的重力不能忽略，不计绳重与摩擦的影响．下列对两个过程的分析中，正确的是(　　)　
解题关键点D选项中，W额外＝G动h，动滑轮重力相等，即额外功之比等于动滑轮上升高度之比．
A. 拉力之比为F1∶F2＝7∶8B. 拉力的功率之比为P1∶P2＝10∶7C. 机械效率之比为η1∶η2＝14∶15D. 额外功之比为W1∶W2＝2∶3
6. (2023成都B卷4题2分)(双选)如图甲所示装置，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面匀速移动，地面ab、bc粗糙程度不同．物体M重为400 N，动滑轮重为5 N，ab＝2 m，bc＝3 m．物体M从a点到c点过程中，拉力F与M移动距离的关系如图乙，不考虑物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦，
对此过程的分析，下列结论正确的是(　　)A. 绳子自由端移动的距离为15 mB. 拉力F做的功为840 JC. 拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功D. 物体从ab段到bc段，滑轮组的机械效率变大