初中物理第十一章 机械功与机械能11.3 如何提高机械效率表格教学设计
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课题 | 11.3.2功、功率和机械效率的综合计算 | 九年级 |
知识回顾： ①怎么求功？ ②怎么求功率？ ③怎么求机械效率？ 教学目标： 综合程度较高的功、功率和机械效率的计算。 | 姓 名 | |
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教学内容 一、滑轮组机械效率计算 1.利用滑轮组提升物体 竖直方向上用简单机械提升物体时，目的是用机械对＿＿＿＿做功，因此机械对＿＿＿＿做的功是有用功；但提升重物时，不可避免的要克服机械自身＿＿＿＿做功和克服＿＿＿＿＿做功，这部分的功是额外功；而额外功和有用功的总和(即绳子自由端拉力做的功)叫＿＿＿＿＿。 承担动滑轮和物体总重绳子段数(简称承重绳数)：n 已知：物体的重力G物，物体移动的距离h，绳头的拉力F， ①物体移动的速度：v物=＿＿＿＿ 克服物体自重做功：W有=＿＿＿＿ 有用功率：P有＝＿＿＿＿＝＿＿＿＿ ②绳头移动的距离s=＿＿＿＿ 绳头移动的速度：v绳＝＿＿＿＿＝＿＿＿＿ 拉力对机械做功：W总＝＿＿＿＿ 总功率：P总＝＿＿＿＿＝＿＿＿＿ ③所有机械里都有W总＝＿＿＿＿＿。所以机械效率： η＝＿＿＿＿＿×100%＝＿＿＿＿＿×100%＝＿＿＿＿＿×100% 【注意】 ①在其他条件一定时，滑轮组的＿＿＿＿越小，机械效率越高； ②在其他条件一定时，滑轮与绳之间的＿＿＿＿越小，机械效率越高； ③在其他条件一定时，滑轮组提升的＿＿＿＿越大，机械效率越高。 2.利用滑轮组水平拉物体 在水平方向上用滑轮组拉动物体时，克服＿＿＿＿与＿＿＿＿之间的＿＿＿＿所做的功是有用功；克服绳子与滑轮的摩擦做的功是额外功；＿＿＿＿所做的功是总功。 W有用＝＿＿＿＿ W总＝＿＿＿＿ η＝＿＿＿＿×100%＝＿＿＿＿×100%
二、斜面机械效率计算 在用斜面提升物体时，目的是用斜面提高物体，因此克服＿＿＿＿做的功是有用功；但提升重物时，不可避免的要克服＿＿＿＿做功和克服绳重做功，这部分的功是额外功；而额外功和有用功的总和(即绳子自由端拉力做的功)叫＿＿＿＿。 物体的重力G物，物体移动的距离斜面长度L，斜面高度h，绳头的拉力F，物体与斜面之间的摩擦力f， 克服物体自重做功：W有=＿＿＿＿ 拉力做功：W总＝＿＿＿＿ 克服摩擦力做功W额＝＿＿＿＿ 斜面机械效率公式为： η＝＿＿＿＿×100%＝＿＿＿＿×100%＝＿＿＿＿×100% 【注意】 ①在其他条件一定时，斜面的＿＿＿＿越大，机械效率越高； ②在其他条件一定时，斜面表面越＿＿＿＿，机械效率越高。
| 课堂笔记
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课堂练习
- 小明用如图所示滑轮组将一个放在水平地面上的物体匀速拉动，物体移动了3 m，物体重为2000 N，与地面的接触面积为0.5 m2，运动过程中物体受到的摩擦力为450 N，绳自由端受到的拉力F为200 N，求：
(1)物体对地面的压强；
(2)拉力F做的功；
(3)该装置的机械效率。
- 在探究斜面机械效率的实验中，如图所示，是某同学用一块长木板，一端垫高成倾角为30°、高h为0.3 m的斜面，现将重5 N的木块用弹簧测力计匀速拉到斜面顶端h高的位置．此过程中弹簧测力计示数恒为3 N，所用时间为12 s．求：
(1)木块从底端运动到顶端过程中的速度；
(2)木块从底端运动到顶端过程中，拉力做功的功率；
(3)此斜面的机械效率。
- 如图所示，工人将一底面积为0.06 m2，高为2 m，密度为2.0×103 kg/m3的圆柱形实心物体从水下匀速提升1 m，当物体未露出水面时(g取10 N/kg)，求：
(1)此时，物体受到的浮力；
(2)若不计绳与滑轮间摩擦及滑轮自重，工人对绳的拉力；
(3)若工人对绳的拉力为400 N，使物体匀速上升，求此装置的机械效率。
课后作业
- 如图所示是某建筑工地上使用的一种提升重物的装置．物体A的质量为60 kg，体积为0.04 m3，物体A在拉力F的作用下，10 s内匀速上升10 m( 滑轮重、绳重及所有摩擦均不计．g＝10 N/kg)，求：
(1)物体A的密度；
(2)物体A匀速上升的速度；
(3)拉力F做的功。
- 如图所示，工人利用滑轮组将重为600 N的沙子，从地面匀速提升到6 m高的三楼，已知拉力F的大小为400 N，求：
(1)滑轮组提升重物时所做的有用功；
(2)滑轮组的机械效率。
- 一名体重为500 N、双脚与地面接触面积为0.04 m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20 s内将600 N的重物匀速提升1 m。
(1)他站在地面上时对地面的压强；
(2)画出滑轮组的绕线方式；
(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力F及拉力的功率。
- 用如图所示的滑轮组在5 s内将静止在水平面上质量m＝40 kg、底面积S＝1 m2的物体匀速竖直提升3 m，所用拉力F＝250 N．(g＝10 N/kg)。求：
(1)提升前，物体静止在水平地面上时对地面的压强；
(2)滑轮组提升物体的过程中做的有用功；
(3)拉力F的功率；
(4)滑轮组的机械效率。
- 工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的机械装置，斜面的倾角为30°且固定在水平面上，工人用400 N的力拉绳子，重为500 N的货物沿斜面匀速向上运动6 m所用时间为20 s，在此过程中，求：
(1)重物沿斜面匀速运动的速度大小；
(2)工人提升重物做的有用功；
(3)该装置的机械效率。
当堂检测(___月___日) 姓名：__________
- 利用如右图所示的滑轮组，在20s时间内将重为20N的物体匀速提升了2m，所用拉力F为12.5N。下列判断正确的是( )
A．绳子自由端移动的速度为0.1 m/s
B．该滑轮组的机械效率为80%
C．此段时间内，拉力做功为40 J
D．拉力做功的功率为1.25 W
- 一卡车车厢底板距地面1.5 m高，小军把一块3 m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面，如图所示.他沿着斜面方向用500 N的力，把一个木箱由B处推到A处，已
知木箱重为800 N，推木箱用的时间是50s，在这一过程中，求：
(1)小军做的功；
(2)小军做功的功率；
(3)斜面的机械效率。
- 在“测滑轮组机械效率”的实验中(均不计绳重和摩擦)，小明用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下表所示：
序号 | 钩码重G/N | 钩码上升的高度h/cm | 弹簧测力计的示数F/N | 弹簧测力计移动的距离S/cm |
1 | 3 | 5 | 2 | 15 |
2 | 6 | 5 | ＿＿＿＿ | 15 |
(1)请在右图中用笔画线代替细绳组装滑轮组。
(2)第一次实验中测得滑轮组的机械效率为(＿＿＿)。
(3)请将表格中空格处的数据补充完整。
(4)若绕滑轮组的细绳能承受的最大拉力为10N，则该滑轮组效率最高可达＿＿＿＿。
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