（安徽專用）2019中考物理高分一輪 第11單元 機(jī)械效率課件.ppt

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1、第 11 課時(shí)機(jī)械效率 考點(diǎn)知識(shí)聚焦考點(diǎn)機(jī)械效率三種功的概念 有用功 我們需要的、有價(jià)值的、必須要做的功,叫作有用功,記作W有用額外功 任何機(jī)械本身都要受到重力的作用,且機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中,總存在著摩擦力。當(dāng)我們使用機(jī)械時(shí),必須克服機(jī)械自身部件的重力和摩擦力等做一定量的功。這部分對(duì)人們既無(wú)利用價(jià)值又不得不做的功,叫作額外功,記作W 額外總功 有用功與額外功之和是總共做的功,叫作總功,記作W總;W總= W有用+W額外 機(jī)械效率 定義 物理學(xué)中,將有用功跟總功的,叫作機(jī)械效率,用符號(hào)表示,=,總小于1豎直滑輪組 提高滑輪組機(jī)械效率的方法:增加物重;減小動(dòng)滑輪重、繩重;減小摩擦等水平滑輪組 提高滑輪組

2、機(jī)械效率的方法:增大物體與地面間的摩擦;減小動(dòng)滑輪重、繩重、繩子摩擦等斜面 提高斜面機(jī)械效率的方法:增大斜面傾斜程度;減小摩擦考點(diǎn)知識(shí)聚焦 比值 例1 2018安慶二模如圖11-1甲所示,滑輪組在豎直向上的拉力F作用下,將重為100N的物體勻速提起,在5s時(shí)間內(nèi)繩子自由端移動(dòng)的距離為s=3m。圖乙是滑輪組工作時(shí)的拉力F與繩子自由端移動(dòng)距離s的關(guān)系圖。圖乙中陰影部分的面積表示的物理量的大小是,計(jì)算滑輪組提升該重物時(shí)的機(jī)械效率為。熱點(diǎn)考向探究探究一滑輪機(jī)械效率的計(jì)算 甲 乙圖11-1120J83.3% 熱點(diǎn)考向探究 【變式1】 2018貴池區(qū)二模小明同學(xué)用如圖11-2所示的裝置拉動(dòng)物體A,使重為2

3、00N的物體在3s內(nèi)沿水平面勻速直線移動(dòng)了4m,若A受到地面的摩擦力為50N,小明作用在繩子上的拉力F為30N,則拉力F的功率為W,該裝置的機(jī)械效率為。熱點(diǎn)考向探究 圖11-283.3%80 答案解:(1)如圖所示解析(1)動(dòng)滑輪的支點(diǎn)O在繩子與滑輪左邊的接觸點(diǎn)上,動(dòng)力F為繩子的拉力,方向豎直向上,過(guò)支點(diǎn)O向動(dòng)力作用線作垂線段,就得到動(dòng)力臂L 1。 【變式2】 2018包河區(qū)一模 動(dòng)滑輪也可以看成一個(gè)變形的費(fèi)力杠桿。如圖11-3所示,用豎直向上的拉力F通過(guò)動(dòng)滑輪提升重物G。(1)請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出動(dòng)滑輪的支點(diǎn)O,并作出拉力F的力臂L1。 熱點(diǎn)考向探究圖11-3 (2)用大小為10N的拉力F,將重為4

4、N的物體G勻速豎直向上提升1m,則在此過(guò)程中,該動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為。熱點(diǎn)考向探究圖11-380% 例2 2018長(zhǎng)豐縣三模如圖11-4所示,某工人用平行于斜面的力F將重為G的木箱勻速拉上斜邊長(zhǎng)為s、高為h的斜面,斜面的傾角為。(1)請(qǐng)推導(dǎo):若不計(jì)摩擦,F=Gsin。(2)實(shí)際中的斜面存在摩擦,若木箱質(zhì)量為50kg,所用拉力為200N,斜面長(zhǎng)為5m,高為1.6m,則斜面的機(jī)械效率為多少?木箱所受摩擦力的大小為多少?(g取10N/kg)熱點(diǎn)考向探究探究二斜面機(jī)械效率的計(jì)算 圖11-4 (2)實(shí)際中的斜面存在摩擦,若木箱質(zhì)量為50kg,所用拉力為200N,斜面長(zhǎng)為5m,高為1.6m,則斜面的機(jī)械效率

5、為多少?木箱所受摩擦力的大小為多少?(g取10N/kg)熱點(diǎn)考向探究 圖11-4 【變式1】2018霍邱縣一模某同學(xué)利用長(zhǎng)2m、高1.2m的斜面勻速拉動(dòng)一重物,若其機(jī)械效率為75%,額外功僅為克服斜面對(duì)重物的摩擦力所做的功,則物體所受摩擦力與物體的重力之比為。熱點(diǎn)考向探究1：5 【變式2】2018當(dāng)涂縣模擬利用如圖11-5所示的斜面裝置用時(shí)10s可以把重為500N的物體勻速拉到斜面頂端,斜面長(zhǎng)為4m,高為2m,實(shí)際拉力為300N。求:(1)若沿斜面方向的拉力為F,物重為G,斜面長(zhǎng)為L(zhǎng),高為H,請(qǐng)利用總功、有用功和額外功的關(guān)系推導(dǎo)出摩擦力f的表達(dá)式。(2)拉力做功的功率是多少?(3)該斜面裝置的

6、機(jī)械效率是多少?熱點(diǎn)考向探究 圖11-5 (2)拉力做功的功率是多少?熱點(diǎn)考向探究(3)該斜面裝置的機(jī)械效率是多少? 熱點(diǎn)考向探究探究三杠桿機(jī)械效率的計(jì)算例3如圖11-6所示,一根均勻的細(xì)木棒OC,OA=OC,B為OC的中點(diǎn)。在C點(diǎn)施力將掛在A點(diǎn)的重為180N的物體勻速提升0.2m,木棒的機(jī)械效率為90%。提升該物體做的有用功是J,木棒重為N。(不計(jì)摩擦) 圖11-636 10 熱點(diǎn)考向探究突破測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率【考點(diǎn)歸納】實(shí)驗(yàn)器材:滑輪組、鐵架臺(tái)、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、鉤碼?；喗M繞線方法:奇動(dòng)偶定原則。實(shí)驗(yàn)中繩子要?jiǎng)蛩?、豎直拉動(dòng)。表格內(nèi)容的補(bǔ)充、數(shù)據(jù)的分析與處理。影響滑輪組機(jī)械效率的

7、因素:a.提升物體的重力;b.動(dòng)滑輪的重力;c.繩重、摩擦。實(shí)驗(yàn)突破 熱點(diǎn)考向探究實(shí)驗(yàn)結(jié)論:同一滑輪組,提升物體越重,機(jī)械效率越高;不同滑輪組提升同一重物,動(dòng)滑輪越輕(個(gè)數(shù)越少),機(jī)械效率越高?；喗M的機(jī)械效率與提升物體的高度和速度、繩子的段數(shù)、省費(fèi)力均無(wú)關(guān)。提高滑輪組機(jī)械效率的方法:a.增加提升物體的重力;b.減小動(dòng)滑輪的重力;c.減小繩重和摩擦等。有用功、額外功、總功的計(jì)算。缺少刻度尺時(shí)的滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算:= 100%。實(shí)驗(yàn)突破 例 在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中,某組同學(xué)用同樣的滑輪安裝了如圖11-7甲、乙所示的滑輪組,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示,回答下列問(wèn)題:熱點(diǎn)考向探究 實(shí)驗(yàn)次

8、數(shù) 動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)/N 物體的重力G物/N 物體上升的高度h/m 彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F/N 繩端移動(dòng)的距離s/m 機(jī)械效率1 0.5 1 0.1 0.6 0.3 55.6%2 0.5 2 0.1 1.0 0.3 66.7%3 0.5 4 0.1 1.8 0.3圖11-6 熱點(diǎn)考向探究(1)本實(shí)驗(yàn)需要用的測(cè)量?jī)x器是 和。(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是用圖中所示的滑輪組測(cè)得的。實(shí)驗(yàn)中沿拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),使物體緩緩上升。第3次實(shí)驗(yàn)中應(yīng)補(bǔ)充的數(shù)據(jù)是。(保留一位小數(shù)) 彈簧測(cè)力計(jì) 解析(1)本實(shí)驗(yàn)所需的測(cè)量器材:彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺,由題表中數(shù)據(jù)可知有3段繩子承擔(dān)物重,由此得出滑輪組的繞繩方法。刻度尺甲豎直方向勻速 74

9、.1% 熱點(diǎn)考向探究(3)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論:同一滑輪組的機(jī)械效率主要與有關(guān)?！緦?shí)驗(yàn)拓展】(4)分析表中的數(shù)據(jù)可知:隨著物重的增加,額外功(選填“變大”“變小”或“不變”),原因是。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn),請(qǐng)寫(xiě)出提高滑輪組機(jī)械效率的兩種方法:和 。 解析(3)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知同一滑輪組的機(jī)械效率主要由所提升的物重決定。(4)由表中數(shù)據(jù)可知,隨著物重的增大,額外功變大,滑輪組做的額外功為克服動(dòng)滑輪重力和滑輪與繩子間摩擦力所做的功,且動(dòng)滑輪的重力不變,則物重越大,摩擦力越大,克服摩擦力做功越多。變大物重克服摩擦做功更多增加提起的物重 減輕動(dòng)滑輪重(或加強(qiáng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的潤(rùn)滑等) (5)若將此滑輪組換一

10、種繞繩方法,不計(jì)摩擦及繩重,提升相同的物體時(shí),滑輪組的機(jī)械效率 (選填“變大”“變小”或“不變”)。(6)小華同學(xué)發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中邊拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)邊讀數(shù)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不穩(wěn)定,所以他決定令彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù),再利用公式= 100%= 100%= 100%,通過(guò)測(cè)算重力、拉力和承擔(dān)動(dòng)滑輪及物重的繩子段數(shù)得到機(jī)械效率。但小明認(rèn)為如果這樣,測(cè)量的結(jié)果將比滑輪組真實(shí)的機(jī)械效率,其原因是 。熱點(diǎn)考向探究 解析(5)滑輪組的機(jī)械效率與繞繩方法無(wú)關(guān)。(6)小華的方式?jīng)]有考慮摩擦力,導(dǎo)致額外功減少,機(jī)械效率變高。不變高 沒(méi)有考慮摩擦力,導(dǎo)致額外功減少 1. 2018安徽4題2分如圖11-8所示,當(dāng)工人師傅

11、用400N的拉力向下拉繩時(shí),可使重680N的重物勻速上升,此過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率為。中考真題回顧考點(diǎn)一滑輪及滑輪組機(jī)械效率的測(cè)量與計(jì)算 圖11-885% 2. 2010安徽5題2分地震時(shí)有發(fā)生,于是人們開(kāi)始重視加固維修房屋,常常可以看到如圖11-9所示的場(chǎng)景。假如該工人通過(guò)滑輪把50kg的水泥緩緩提升4m到房頂上,所用拉力約300N。該滑輪的機(jī)械效率約為。(g取10N/kg,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)中考真題回顧 圖11-983.3% 3. 2014安徽14題3分工人師傅使用一個(gè)動(dòng)滑輪將400N的重物勻速提升到3m高處,假如拉力的方向豎直向上,大小為250N,不計(jì)繩重和摩擦,則 ()A.拉力所做

12、的功為750JB.該機(jī)械的效率為80%C.若用該動(dòng)滑輪提升更重的貨物,機(jī)械效率將保持不變D.若采用輕質(zhì)動(dòng)滑輪完成原任務(wù),機(jī)械效率將保持不變中考真題回顧 中考真題回顧 4. 2017安徽16題3分如圖11-10所示,當(dāng)水平拉力F=50N時(shí),恰好可以使物體A沿水平地面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知物體重為200N,所受地面的摩擦力約為80N,假如在5s時(shí)間內(nèi),物體水平移動(dòng)了0.6m,不計(jì)繩和滑輪的自重及繩與滑輪間的摩擦,則在此過(guò)程中 ()A.拉力F做功為30JB.物體重力做功為120JC.拉力F做功的功率為12WD.該裝置的機(jī)械效率約為60%中考真題回顧 圖11-10 中考真題回顧 5. 2013安徽1

13、9題8分某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行“測(cè)量滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn),先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量鉤碼的重力G,如圖11-11甲所示;再按如圖乙所示的繞線方式組裝好滑輪組,并分別記下鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的起始位置。(1)圖甲中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為N。中考真題回顧 圖11-11解析(1)題圖甲中彈簧測(cè)力計(jì)的量程為05N,其分度值為0.2N,故彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2N。2 (2)圖乙中,為了測(cè)量繩子自由端的拉力F,A同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該在彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù),B同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該在緩慢勻速提升物體時(shí)讀數(shù),正確的是(選填“A”或“B”)同學(xué)的方法。中考真題回顧 圖11-11解析(2)因?yàn)榛喗M的機(jī)械效率是指使用滑輪組提升物體時(shí)的效率,所以測(cè)量滑輪組

14、的機(jī)械效率時(shí),不能在物體靜止時(shí)讀彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),又因?yàn)樽鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)的物體受力平衡,因此實(shí)驗(yàn)中必須勻速豎直向上拉彈簧測(cè)力計(jì),以保證物體勻速上升。B (3)按照正確的測(cè)量方法,測(cè)出的拉力F與鉤碼所受重力G的大小關(guān)系為F(選填“”“(4)實(shí)驗(yàn)中要分別記下鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的起始位置,是為了。測(cè)量鉤碼上升的高度h和彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s 1. 2012安徽17題3分如圖11-12所示,有一斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)、高為h,現(xiàn)用力F沿斜面把重為G的物體從底端勻速拉到頂端。已知物體受到斜面的摩擦力為f,則下列關(guān)于斜面機(jī)械效率的表達(dá)式正確的是()A.=100% B.=100%C.=100%D.=100%中考真題回顧考點(diǎn)

15、二斜面機(jī)械效率的計(jì)算 圖11-12 中考真題回顧 2. 2015安徽8題2分某同學(xué)利用斜面勻速提升重為500N的物體,已知沿斜面的拉力做功為1000J,斜面的機(jī)械效率為60%,則物體被提升的高度為m。中考真題回顧 1.2 2011安徽18題6分小明用如圖11-13所示的裝置探究“杠桿的機(jī)械效率”,每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為m,O為支點(diǎn)。(1)他將2個(gè)鉤碼懸掛在B點(diǎn),在A點(diǎn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),拉力為F1,測(cè)得A、B兩點(diǎn)上升的高度分別為h1、h2,則此次杠桿的機(jī)械效率為=。(用物理量的符號(hào)表示) 中考真題回顧考點(diǎn)三杠桿機(jī)械效率的測(cè)量圖11-13 (2)他將2個(gè)鉤碼懸掛在C點(diǎn),在A點(diǎn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈

16、簧測(cè)力計(jì),使C點(diǎn)上升高度為h2,則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)(選填“大于”“等于”或“小于”)F1,此次彈簧測(cè)力計(jì)做的功(選填“大于”“等于”或“小于”)第一次做的功。中考真題回顧 解析(2)鉤碼的懸掛點(diǎn)在B點(diǎn)時(shí),由杠桿的平衡條件得F1OA=GOB;懸掛點(diǎn)移至C點(diǎn)時(shí),由杠桿的平衡條件得F2OA=GOC。從圖中可以看出,OB比OC小,所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)變大。有用功不變,但杠桿提升的高度減小,額外功減小,又因?yàn)榭偣Φ扔陬~外功與有用功之和,因此,此次彈簧測(cè)力計(jì)做的功小于第一次做的功。大于 小于 (3)他將3個(gè)鉤碼懸掛在C點(diǎn),在A點(diǎn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),使C點(diǎn)上升高度仍為h2,則第3次杠桿的機(jī)械效率與前兩次相比(選填“最大”“最小”或“三次相等”)。中考真題回顧 解析(3)因?yàn)榈谝淮闻c第二次做的有用功相等,并且第二次的額外功小,因此第一次的機(jī)械效率小于第二次的機(jī)械效率;將3個(gè)鉤碼懸掛在C點(diǎn)時(shí),物體升高的高度不變,物重增加,由W有用=Gh2可得,有用功變大,但杠桿提升的高度與第二次相同,即額外功與第二次相同,因此第三次的機(jī)械效率大于第二次的機(jī)械效率。綜上所述,第三次的機(jī)械效率最大。最大