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③机械效率:η= W有 ×100%= f ×100%。
W总
nF
【示范题2】(2017·南通中考)工人用如图所示装置在 10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m,此过程中拉力 的功率为120W。(g取10N/kg)求:
(1)有用功。 (2)滑轮组的机械效率。 (3)若工人用此装置匀速提升其他货物,测得拉力大小 为300N,额外功占总功的20%,工人提升货物的重。
【精讲精析】(1)货物的重力: G=mg=45kg×10N/kg=450N; 有用功:W有用=Gh=450N×2m=900J。
(2)拉力做的总功:W总=Pt=120W×10s=1200J;
滑轮组的机械效率:η= W×有用100%= 9×00J
W总
1200J
100%=75%。
(3)由图可知n=3,
参考答案:多 利用动滑轮提升钩码时,除了提升钩码 做功外,还要克服动滑轮重力及摩擦力等做功。
2.根据图乙所示提升钩码,分析有用功、额外功和总功。 (1)提升钩码做的功是对我们__________的功,这部分 功为______________,用W有表示,且W有=_________ ________________。
【自主预习】 1.总功、额外功、有用功:(以用动滑轮匀速提升钩码 为例) (1)总功:_动__力__所做的功,即W总。如拉力做的功。
(2)额外功:对我们_无__用__的__、__但__又__不__得__不__做__的功,即
W额外。如克服滑轮的重力和滑轮转动时的摩擦阻力做的 功。 (3)有用功:对我们_有__用__的功,即W有。如克服钩码重力 做的功。 (4)三者关系:_W_总_=_W_有_+_W_额__外_。
1.使用动滑轮提升钩码比直接用弹簧测力计提升钩码 做功________(选填“多”或“少”),原因是______。
提示:无论是否使用滑轮,钩码都被提升,这部分是必须 要做的功,使用动滑轮时,提升钩码不得不克服动滑轮 本身所受的重力及摩擦力等因素多做功,所以用动滑轮 提升钩码做的功比直接提升钩码做的功多。
第五节 机械效率
【新课导思】 如图是将沙子从一楼运往三楼的三
种方式,若让你选择,你会选择哪种?当提 升相同的重物时,拉力做功是否相同呢?
【目标导学】 1.会结合实例分析所做的有用功、额外功和总功。 2.知道机械效率的意义,知道机械效率是小于1的。 3.会利用机械效率的公式进行简单的计算。 4.通过实验了解影响滑轮组机械效率高低的因素。
2.机械效率:
(1)定义:有用功和总功的_比__值__。 (2)公式: ____WW_有 总___10_0_%__。
(3)大小:任何机械的机械效率总小于1。 (4)影响因素:提升物体_重__力__和减少_动__滑__轮__的__重__力__。
知识点一 有用功、额外功和总功 【做一做】如图甲所示,用弹簧测力计将钩码缓慢地提 升一定高度。如图乙所示,换用动滑轮将钩码缓慢地提 升相同的高度,分别计算拉力所做的功。
【精讲精析】(1)小明目的是提水,对水做的功为有用功; 对桶做的功为额外功。 (2)动力做的功为总功,则动力做的有用功W有用=W总W额=400 J-100 J=300 J。 答案:(1)有用 额外 (2)300
【微点拨】 (1)有用功和总功的区别:有用功相当于不用机械而直 接用手对物体做的功,总功是利用机械做的功。
提示:使用动滑轮时,对我们有用的功是提升钩码所做
的功,即有用功W有=Gh;如果绳重和摩擦忽略不计,则克 服动滑轮重做的功是不得不做的功,即额外功W额=G动h; 使用机械做的功为总功W总=Fs。
参考答案:(1)有用 有用功 Gh (2)额外功 (3)总功 Fs W总=W有+W额
【示范题1】(1)在打扫卫生的时候,小明将一桶水从一 楼提到二楼。则小明对水做的功是__________功,对桶 做的功是__________功。 (2)利用某机械工作时,动力做的功是400J,其中额外功 是100J,则动力做的有用功是________J。
货物匀速提升1m的过程中,所用拉力F=50N,不计绳重及 滑轮与轴之间的摩擦。
(1)求上述过程中的有用功W有; (2)求上述过程中的总功W总; (3)求滑轮组的机械效率η。
【精讲精析】解答本题要掌握以下概念:有用功、总
功、机械效率。
(1)根据公式W有=Gh,得W有=Gh=90N×1m=90J
(2)根据公式W总=Fs=50N×2×1m=100J
(2)在用动滑轮提升钩码时,还需要克服摩擦、绳重、 动滑轮重做一部分功,这部分功为______________,用 W额表示。 (3)使用机械做功时,拉力所做的功为______________, 用 W 总 表 示 , 即 W 总 =____________ 。 它 们 之 间 的 关 系 是 ____________________。
已知额外功占总功的20%,则此时的机械效率η′=1-
20%=80%; 此时的机械效率:η′= 所以提升物体的重力:
W有用 Gh, Gh G
W总 Fs Fnh nF
G′=η′nF=80%×3×300N=720N。
答案:(1)900J (2)75% (3)720N
【备选例题】 (2016·镇江中考)用如图所示的滑轮组将(1)竖直匀速提升物体。
①有用功:W有=Gh。
②总功:W总=Fs=F·nh。
③机械效率:η= W有 ×100%= G ×100%。
W总
nF
(2)匀速水平拉动物体。
①有用功:有用功在数值上等于摩擦力与物体移动距离
的乘积,即W有=fs物(f为摩擦力)。
②总功:拉力F所做的功,即W总=Fs绳=F·ns物。
(2)一般情况下,使用动滑轮或滑轮组在竖直方向上匀 速提升重物时,有用功W有=Gh;使用动滑轮或滑轮组在 水平面上匀速移动物体时,有用功W有=f摩s。 (3)有用功和额外功并不是绝对的,对一种情况来说是 有用功,对另外一种情况来说可能是额外功。
知识点二 机械效率 1.基本公式:η= W有 ×100%。
(3)根据公式η= W×有100%= 90×J100%=90%
