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九年级物理上册 机械效率学案

发布时间:2013-12-18 10:32:43  

第13讲: 机械效率

1、如图所示:一水桶重2N,里面装有6N的水,现用F=8N的力将它从20m深的井中提到地面,求拉力所做 的功?克服水桶重力所做的功?克服水的重力所做的功?

2、上题中小明一共做了 J的功?其中对他来说有用的必须做的功 J?对他来说没有用但又不得 不做的功是 J?

3、对我们来说有用的功成为有用功,对我们来说没有用但有不得不做的功叫做额外功,人(发动机)所做的功叫 总功,总功(W总)、有用功(W有用),额外功(W额外)之间的关系是: 。

4、 叫做机械效率。

5、机械效率的计算公式:机械效率= 用符号表示:η= 。

6、任何机械的机械效率总 100℅。(大于、小于、等于)。

7、探究影响滑轮组机械效率的因素

〖原理〗

〖方案〗需要测量的物理量有: 、 、

、 。

〖器材〗铁架台、滑轮组、钩码、 、 。

〖注意〗实验时应 、 拉动弹簧测力计。

〖讨论〗测量时,若突然用力拉动,则测得的机械效率将 ;若在弹簧测力计静止时读

数,则测得的机械效率将 ;若弹簧测力计没有竖直向上拉,则测得的机械效

率将 。

〖分析〗(1)同一动滑轮,提升重物至同样高度,物重增加,做的有用功 ,额外功

,总功 ,机械效率 ;

(2)提升同一重物至同样高度,动滑轮越重,或使用的动滑轮越多,做的有用功

,额外功 ,总功 ,机械效率 。

〖总结〗1.提高滑轮组机械效率的方法:

(1) 提升物体的重力;

(2) 动滑轮自身的重力;

(3) 绳重及绳与滑轮之间的摩擦。

1

2.滑轮组的机械效率与提升的速度 ,与提升的高度 ,与滑轮组绕绳方 式 。

例1、用图所示装置提升重为900牛的物体A,加在绳自由端的拉力大小为400牛时恰好可以使物体匀速上升.

求:(1)求此时滑轮组的机械效率;

(2)若不计绳重和摩擦,求动滑轮的重;

(3)若提 升的重物改为1200牛,此时滑轮组的机械效率又为多少? (4)在(3)问中需要在绳自由端加多大的拉力才能将物体匀速拉起?

变式练习1、用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米,拉力做功200焦.不考虑绳重和一切摩擦.

(1)求此时动滑轮的机械效率;

(2)如果该动滑轮匀速提升200牛的重物,拉力的功率为11瓦,则重物上升的速度是多大?

变式练习2、用图所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动,所用拉力F的大小为40牛.

(1) 不计轮和绳的重力以及摩擦,求:物体A所受的摩擦力.

(2)若滑轮组的机械效率为80%,求:物体A所受的摩擦力.

1、关于机械效率,下列说法正确的-------------------------------( )

A、做有用功多的机械,η高 B、做总功少的机械,η高

C、做额外功少的机械,η高 D、在总功中有用功占的比例大的机械, η高

2、使用动滑轮提升重物,能提高机械效率的做法是:--------------( )

A、增加提升高度;B、增加滑轮的重量;C、提起更重的物体;D、三种说法都对。

3、有一滑轮组,若不考虑额外阻力,用100牛的拉力就可以匀速提起500牛的物体,现仍用此滑轮组,考虑额外

阻力,匀速提起500牛的物体,所用拉力是200牛,此时滑轮组的机械效率是 ( )

A、100% B、40% C、50% D、60%

2

4、判断: (对的打“√”;错的打“×”)

(1)作用在物体上的力越大,做的功就越多。----------( )

(2)功的单位是由力的单位和距离的单位决定的。--------( )

(3)使用机械效率高的机械必定省力。-------------( )

(4)做有用功越多的机械,其机械效率越高。----------( )

(5)机械效率越高,功率越大。----------------( )

(6)做功越快,功率越大。------------------( )

(7)使用任何机械,不仅不省功,反而多做了一些功。------( )

(8)功率大的机械,做功时间一定很短。------------( )

(9)机械效率越高的机械做功越快。 -------------( )

5、在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同 一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项正确的是( )

A.η组<η动<η定 B. η定<η动<η组 C. η动<η定<η组 D. η定<η组<η动

6、用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m,不计摩擦和绳重,滑轮组的机械效率 为60%.则下列选项错误的是( )

A.拉力大小一定是125N B.有用功一定是150J

C.总功一定是250J D.动滑轮重一定是100N

7、用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的重物匀速提升相 同的高

度。若不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )

A.绳子受的拉力F1和F2大小相等,滑轮组的机械效率相同

B.绳子受的拉力F1和F2大小不相等,滑轮组的机械效率不同

C.绳子自由端移动的距离不相等,拉力对滑轮组所做的功相等

D.绳子自由端移动的距离不相等,拉力对滑轮组所做的功不相等

8、用如图所示的甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体,已知滑轮重20N、绳重和

摩擦力不计。则( )

A.手的拉力:F甲=F乙;机械效率:η甲=η乙

B.手的拉力:F甲<F乙;机械效率:η甲<η乙

C.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲<η乙

D.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲>η乙

9、机械效率的定义是____________ ____,公式:η= _________;利用机械做功时,因为总是要做额外功,所 以总功_________有用功,机械效率总_______1。(大于/小于/等于)

10、某滑轮组的机械效率为80%表示的含义是___________________________________;此滑轮组工作时,所做有 用功与总功的比值是____________.

11、一个重500N的物体,用拉力F=400N使它沿着长5m,高3m的

斜面AB(如图),由A拉上平台B,在这过程中拉力做的功是

_______J,则此斜面的机械效率为_______;若在平台BC上用力

使物体前进5m,这时重力做的功是________J。

12、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,工人对绳的拉力为600N,则滑轮组对重物所做的有用

功W有用=________J,该滑轮组此时的机械效率η=______%

13、用动力臂是阻力臂3倍的杠杆将600N的货物抬高30㎝,手向下压杠杆的力是

250N,手下降的高度是____㎝,

人做的总功是______,有用功是______,这根杠杆的机械效率是_____。

14、甲、乙两位工人分别用如图所示的两种方式,将同样重的一袋沙子提到高处,

滑轮的重力小于沙子的重力,不计摩擦阻力和绳子的重力。____工人用力较小,

3

两人所用滑轮的机械效率是η甲___η乙。(选填“>”“=”或“<”)

15、一体重为400N 的小明由于找不到其它的机械.只好亲自动手将100N 重的物

体搬到3 m高的楼上。他对物体做的功是 ______J ,他的效率是________.

16、如图所示滑轮组,重物G=12牛,每个滑轮重3牛,人用拉力F在2秒内把物

体匀速提高了3米,不计绳重和滑轮轴处摩擦。求∶

(1)人做的有用功是多少?

(2)人的拉力F为多少牛?

(3)滑轮组机械效率为多少?额外功为多少?

(4)物体上升的速度为多少,人拉绳子的速度为多少?

(5)人拉绳子所做的功率为多少?

17、如图为“测量滑轮组机械效率”的实验装置,钩码总重6N,弹簧测力计竖直向上匀速拉动细绳时的示数如图

所示。(摩擦不计)

(1)由图可知,实验时弹簧测力计对细绳的拉力为多大?

(2)若钩码3s内上升0.1m,则弹簧测力计拉力做功的功率为多大?该滑轮组的机械效率为多大?

(3)若仅增加钩码的个数,该滑轮组的机械效率将如何变化?

18、如图所示,工人师傅用一个滑轮组在40s内将重600N的木箱从地面匀速吊上4m高的阳台,所用的拉力为220N, 不计绳重和摩擦.求:

(1)木箱匀速上升的速度;

(2)工人师傅做的有用功;

(3)动滑轮的重力.

19、小明对“斜面的机械效率与什么因素有关?”这一课题,提出了如下一些值得探究的猜想:

①斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关;

②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关;

③斜面的机械效率与斜面的长度有关; ④斜面的机械效率与物体的重力有关。

给你如图所示的装置,请你选择上述猜想中的一项,并解答下列问题:

(1)你选择的猜想是 (填写序号)

(2)要用图中的器材完成你选择的探究,还要补充的器材是:(至少写出两种)

(3)在实验探究的过程中,需要控制不变的因素有:

① ;② ;③ 。

4

1、如图所示,用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆,使重为18N的物体缓慢升高0.1m,拉力大小F=8N,拉力移 动的距离为0.25m。拉力所做的功为 J,有用功为 J,杠杆的机械效率为 %。

2、装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升质量为100㎏的货物,所用的拉力F为550N,绳子自由端在50s内被 拉下2m ,在此过程中求: (1)拉力F所做的功和功率; (2)滑轮组的机械效率;

(3)请简要回答动滑轮重力大小对滑轮组的机械效率有何影响? (g取10N/㎏,不计绳重及滑轮摩擦)

3、如图用40牛的拉力使物体匀速上升,不计绳重和摩擦,整个装置的机械效率为75%.求:(1)物体和动滑轮 的重各是多少?(2)若绳能承受的最大拉力为50牛,此装置的机械效率最大可提高到多少?

4、如图,用滑轮组拉着重为600牛的物体沿水平方向向右匀速移动了8米,拉力F 做的功为1280焦,(不计绳

重和摩擦)求:(1)拉力的大小;(2)若动滑轮重为12牛,机械效率为多少?

5、用如图的装置提升重物,绳子能承受的最大拉力为120N,动滑轮重60N,绳重与摩擦不计.求:(1)用此滑 轮组最多能将多重的物体匀速提升?(2)用此滑轮组提起重240N的物体,使它匀速上升,问人加在绳子自由 端的拉力是多大?此时滑轮组的机械效率是多大? 当物体以0.5m/s的速度上升时,拉力的功率是多大?(3) 该滑轮组的机械效率最高可达到多少?

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6、如图,用甲、乙两个滑轮组匀速提升重物,已知物重G1与G2之比为2 : 1,甲滑轮组中动滑轮重G动甲与G1之

比是1 : 5,乙滑轮组中两个动滑轮总重G动乙与G2之比是3 : 5(不计绳重与摩擦),求:1)甲、乙两个滑轮组的机械效率之比?(2)用在绳子自由端的拉力F1与F2之比?

1、用如图所示装置将质量为39kg的铁块在5s内在水中匀速提升2m,若已知动滑轮重20N,不计摩擦。(ρ铁=7.8

×10kg/ m,g=10N/kg)求:

(1)拉力F做了多少功?

(2)拉力F的有用功率是多少?

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