物理11.3 如何提高机械效率课前预习课件ppt

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1.如图所示,把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点,此过程绳的拉力F1对甲做的功为WAB;再用平行于斜面的拉力F2把甲物体沿斜面从C点匀速拉至与B点等高的D点,在此过程中绳的拉力F2对甲做的功为WCD。针对从斜面上将甲物体提升H高度而言,F1做的功是　　　    ,F2做的功是　　　    　    。(选填“总功”“有用功”或“额外功”)
解析　不用机械而直接提升物体做的功为有用功,则F1把重 为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点所做功为有用功; 用平行于斜面的拉力把重为G的物体甲沿斜面从C点匀速拉 至与B等高的D点,拉力F2做的功为总功。
解析　定滑轮不省力,不用对滑轮做功,故机械效率高;动滑 轮可以省力,但要对滑轮做额外功,故机械效率低。
3.(2024江西南昌期中)如图,斜面长为10 m,高为2 m,小明用8 N沿斜面方向向上的推力将重30 N的物体从底端匀速推到 顶端(不计空气阻力)。下列说法错误的是 (　    )
A.小明做的总功为80 JB.物体所受的摩擦力为8 NC.小明做的有用功为60 J D.斜面的机械效率为75%
4.(跨学科·数学)(2024广东广州白云中学月考)如图甲、乙分 别表示A、B两机械某次工作时的有用功W有和额外功W额的 关系,则A的机械效率为ηA=　　　    ;A、B的机械效率大小 关系为ηA　　    ηB;总功的大小关系为WA　　    WB。(后面两 空均选填“”或“=”) 　     
5.(新独家原创)如图所示,一根质量分布均匀的细棒OA,C是它的中点,在A点竖直向上施力将挂在C点的重为200 N的物体匀速提升0.2 m,细棒的机械效率为80%,不计摩擦,提升该物体做的有用功是　　    J,总功是　　    J,细棒重为　　    N。若不计摩擦,将重物移动到B点,仍在A点用与原来方向相同的力将它匀速提升相同的高度,则细棒的机械效率η将    　　    (选填“变大”“变小”或“不变”)。
6.(新考法·分析论证)(新独家原创)在探究“滑轮组的机械效率”的实验中,马刚同学用如图所示的同一滑轮组提升钩码至相同高度,共进行了4次实验,实验记录如表: 
(1)实验过程中,需选用的测量工具有弹簧测力计和　　　    。(2)实验操作中拉力的方向应竖直向上且　　　    拉动弹簧 测力计。(3)表格中第一行的记录项目缺少一项,请补充完整　　　     　　　     。(4)表中第3次实验有一项数据有误,改正后计算出机械效率 为　　　    (结果保留1位小数)。
(5)实验过程中边拉动弹簧测力计边读数,示数不稳定,有同学认为应静止时读数。你认为他的想法　　　    (选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到　　　    对滑轮组机械效率的影响。(6)第1次实验和第2次实验相比,第2次实验的机械效率较高,这是因为两次实验中所做额外功　　　    ,而第2次实验中所做有用功较　　　    。(7)比较前三次实验数据可得出:使用同一滑轮组,增大　    　    (选填“物重”“动滑轮重”或“绳重”)可以提高滑轮组的机械效率。
(8)同一个滑轮组,提升的物重相等时,动滑轮越重,滑轮组的 机械效率越　　　    (选填“大”或“小”)。(9)根据以上实验数据可得到的结论是:当滑轮组串绕绳子的 方式不变时,机械效率与　　　　　　　    无关。(10)下列做法中,能提高滑轮组机械效率的是　　　    。A.在滑轮轴处涂些润滑油B.采用不同的绕绳方式C.将物体提到更高处
解析    (1)实验过程中的测量工具有弹簧测力计和刻度尺;(2) 实验操作时应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,这样弹簧测力 计处于平衡状态,弹簧测力计的示数反映拉力的大小;(3)表 格中第一行的记录项目缺少测力计的示数;(4)由图知,动滑 轮上绳子的有效段数n=3,第3次实验中,物体升高0.1 m时,绳 子自由端移动的距离应为:s=nh=3×0.1 m=0.3 m。第3次实验 的机械效率为:η= ×100%= ×100%= ×100%≈95.2%;(5)实验过程中应匀速拉动时读数,静止时读数没有
考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响;(6)第2次实验的机械 效率较高的原因是两次实验中所做额外功相等,而第2次实 验所做有用功较大;(7)分析第1、2、3次实验的数据可知,使 用相同滑轮组提升重物时,提升物体的重力越大,滑轮组的机 械效率越高,即使用同一滑轮组,增大物重可以提高滑轮组的 机械效率;(8)滑轮组的机械效率还与滑轮与轴间的摩擦及动 滑轮重有关,同一个滑轮组,提升的钩码重相等时,动滑轮越 重,额外功越大,滑轮组的机械效率越小;(9)比较第3、4次实 验数据可知,两次实验中物体的重力相同,上升高度不同,机
械效率相同,说明机械效率与物体上升高度无关;(10)在轴上 加润滑油,可以减小克服摩擦所做的额外功,在有用功相同的 情况下,总功减小,由η= ×100%可知,这样可以提高滑轮组的机械效率,A正确;改变绕绳方式,对重物被拉升没有影 响,即对有用功没影响;对动滑轮的拉升、动滑轮转动时的摩 擦也没有影响,即不影响额外功,所以改变绕绳方式不影响机 械效率,B错误;滑轮组的机械效率η= ×100%= 
×100%= ×100%= ×100%,由此可知滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关,C错误。
7.(2024广东东莞湖景中学期中,2,★☆☆)关于功、功率、机 械效率,下列说法正确的是 (　    )A.省力的机械也可以省功B.功率大的机械做功快C.功率大的机械做功多D.功率大的机械效率高
解析　使用任何机械都不能省功,A错误;功率表示的是做功 的快慢,所以功率大的机械做功快,B正确;做功多少与功率大 小和做功时间有关,由于做功时间未知,所以功率大的机械做 功不一定多,C错误;功率表示的是做功的快慢,而机械效率表 示的是借助机械时有用功占总功的比例,所以两者没有必然 的关系,D错误。
解析　物体A上升的速度为v= = =0.2 m/s,A错误;滑轮组做的有用功W有用=Gh=800 N×2 m=1 600 J,B错误;由图知,n=2, 不计绳重和轮与轴间的摩擦,拉力F= (G物+G动)= (800 N+200 N)=500 N;拉力端移动距离s=2h=2×2 m=4 m,拉力做的总功W总=Fs=500 N×4 m=2 000 J,拉力做功功率P= = =200 W,C错误;滑轮组提升物体A的机械效率:η= ×100%= ×100%=80%,D正确。
9.(2024广东肇庆期中,7,★★☆)质量为70 kg的小毅使用如 图所示滑轮组提升重物,当物重为400 N,小毅的拉力为300 N 时,物体在10 s内被提升了10 m,忽略绳重和摩擦,g取10 N/kg, 则 (　    )A.提升该物体时小毅做功的功率为300 WB.物体提升的高度越高,小毅所做的功越大,
滑轮组机械效率将变小C.小毅用此滑轮组能提起的物体最重为1 200 ND.小毅用此滑轮组既能省力又能省功
大拉力为F最大=G小毅=m小毅g=70 kg×10 N/kg=700 N,F最大= ×(G最大+G动),即700 N= ×(G最大+200 N),所以:G最大=1 200 N,C正确;不计绳重和摩擦,绳端拉力F= (G物+G动),若G动≥G物时,F≥G物,此时使用滑轮组不能省力,使用任何机械都不省功,D错误。
解析　由图可知n=3,由η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%可知,绳子自由端的拉力F= = =5 N,A错误;物体移动的距离s物=160 cm=1.6 m,绳子自由端移动的 距离s=ns物=3×1.6 m=4.8 m,拉力做的总功W总=Fs=5 N×4.8 m =24 J,拉力做功的功率P= = =3 W,B正确;绳子自由端移动的速度v= = =0.6 m/s,C错误;有用功:W有=fs物=12 N×1.6 m=19.2 J,额外功:W额=W总-W有=24 J-19.2 J=4.8 J,D错误。
11.(跨学科·物理学与日常生活)(2023江西中考,16,★★☆)如 图所示,利用斜面将箱子推进车厢,通常要比把箱子直接从地 面搬进车厢省力多了。某同学用100 N的力沿斜面向上匀速 推动箱子,已知箱子质量为20 kg,斜面长3 m,斜面高1.2 m,g=1 0 N/kg。求:(1)箱子受到的重力;(2)箱子受到的摩擦力;(3)斜面的机械效率;(4)使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。
解析    (1)箱子受到的重力:G=mg=20 kg×10 N/kg=200 N;(2)推力所做的总功:W总=Fs=100 N×3 m=300 J。推力做的有用功:W有=Gh=200 N×1.2 m=240 J。沿斜面推动箱子,克服斜面对箱子的摩擦力做的功是额外功, W额=W总-W有=300 J-240 J=60 J。由W额=fs可得箱子受到的摩擦力:f= = =20 N;
(3)斜面的机械效率:η= ×100%= ×100%=80%;(4)减小斜面的坡度、减小斜面的粗糙程度,都可以省力。
12.质量为60 kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上 楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示,机 械中摩擦力及绳重忽略不计。问:(1)若工人在60 s内将货物匀速向上提高了6 m,作用在钢绳上 的拉力为400 N,拉力的功率是多大;
(2)动滑轮受到的重力;(3)该工人向下拉绳子自由端运送货物时,若要工人不被拉离 地面,此滑轮组机械效率最大值是多少?(结果在百分号前保 留一位小数)
解析    (1)由图甲可知,滑轮组n=3。绳端移动的距离s=nh=3×6 m=18 m。拉力做的功W=Fs=400 N×18 m=7 200 J。拉力的功率P= = =120 W;(2)由图乙可知,物重G=300 N时,滑轮组的机械效率η=50%。因机械中摩擦力及绳重忽略不计,所以,克服动滑轮重力做的 功为额外功。滑轮组的机械效率η= ×100%= ×100%= ×100%=
 ×100%= ×100%=50%,解得:G动=300 N;(3)绳端的最大拉力F大=G人=600 N。由F= (G+G动)可得提升的最大物重G大=nF大-G动=3×600 N-300 N=1 500 N。当滑轮组提升的物重最大时,其机械效率即最大,滑轮组的最 大机械效率η大= ×100%= ×100%≈83.3%。