人教版物理八年级第十二章简单机械机械效率
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人教版初中物理八年级下册第十二章简单机械第3节机械效率课时练习一、单选题1.用同一滑轮组提起不同的重物(设摩擦力大小不变),则所提起的重物越重,机械效率就()A.越小B.越大C.一样大D.无法确定2.已知滑轮组的机械效率为80%,绳自由端的拉力F与物重G的关系为14F G,则承担物体和动滑轮总重的绳子的股数是().A.4股B.5股C.3股D.6股3.如图所示,张伟同学通过斜面用平行于斜面F=200N的推力,将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m 高的平台上, 斜面长s=2m.(g取10N/kg)则A.推力的功率为40W B.推力做的总功300JC.斜面的机械效率为75﹪D.斜面对物体的摩擦力100N4.如图所示,用甲乙两个滑轮将同样的钩码缓慢提升相同的高度,则下列说法正确的是A.F1与F2大小相等B.甲中绳的自由端移动的距离比乙大C.F1做的总功比F2多D.甲的机械效率比乙高5.一台水泵每分钟内可把4.8t水扬高10m,若水泵效率为80%,带动水泵的电机效率为85%,则电机与水泵的配套功率应为A.12kw B.10kw C.9.8kw D.6kw 6.如图所示,规格完全相同的滑轮,用相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组,分别提起重为G1和G2的两个物体,不计摩擦与绳重,比较它们的省力情况和机械效率,下列说法正确的是A.若G1=G2,则F1<F2,甲的机械效率高B.若G1=G2,则F1>F2,乙的机械效率高C.若G1<G2,则F1<F2,甲、乙的机械效率相同D.若G1<G2,则F1<F2,乙的机械效率高7.在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为40N,斜面长2m、高1m.把重物直接提升h所做的功作有用功.g取10N/kg,下列说法正确的是()A.物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用B.做的有用功是40JC.此斜面的机械效率为62.5% D.物体受到的摩擦力大小为10N8.建筑工人用如图所示的滑轮组,在4s内将重为1000N的物体沿水平方向匀速移动2m的过程中,所用的拉力大小为250N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍.在此过程中下列说法正确的是A.绳子自由端沿水平方向移动了6m B.物体受到的拉力为500NC.拉力F 的功率为500W D.滑轮组的机械效率为80%9.如图所示,动滑轮重为1 N,拉力F为5 N,则重物G和弹簧秤读数为A.G为4 N,弹簧秤读数为5 N B.G为9 N,弹簧秤读数为10 NC.G为10 N,弹簧秤读数为5 N D.G为9 N,弹簧秤读数为5 N10.小明用两个相同的滑轮,组成不同的滑轮组如图所示,分别将同一物体匀速提高到相同高度,绳子的自由端移动的距离为S1、S2,图中左、右滑轮组的机械效率分别为η1、η2,下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)()A.S1>S2,η1=η2B.S1>S2,η1>η2C.S1<S2,η1=η2D.S1<S2,η1>η211.某同学用滑轮组提升物体,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示,物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。
八年级物理下册第十二章简单机械知识点梳理单选题1、物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA,用于比较不同机械的省力程度,现用图示滑轮组匀速提升重物,不计绳重和摩擦则下列描述滑轮组的机械效益MA与物体重力G、机械效率η与机械效益MA的关系图线中,可能正确的是()A.B.C.D.答案:CA.物重为G,动滑轮重力为G动,人对机械施加的力为F,动滑轮上绳子的段数为n。
不计绳重和摩擦,整个过程只克服动滑轮重力做额外功。
则机械效益MA=GF=G1n(G+G动)=nGG+G动=n1+G动G由以上关系式可知,MA与G不成正比,故A错误;B.由A推导的关系式可知,物体重力G增大时,机械效益MA也随之增大,但随着物重G增大,MA应变化得越来越慢,故B错误;CD.由MA=GF可知F=G MA滑轮组的机械效率η=GnF=GnGMA=MAn由以上关系式可知η与MA成正比,故C正确,D错误。
故选C。
2、如图所示,重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度沿水平地面,向左匀速直线运动了20s,滑轮组的机械效率为60%,在此过程中,下列说法正确的是()A.绳子自由端移动距离为4mB.物体与地面间的滑动摩擦力大小为120NC.额外功的功率为12WD.若物体的重力和运动速度不变,只增大水平地面的粗糙程度,则滑轮组的机械效率会降低答案:CA.物体移动距离s物=v物t=0.1m/s×20s=2m由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离s=3s物=3×2m=6m故A错误;B.拉力做功为W 总=Fs =100N×6m=600J由η=W 有用W 总得有用功W 有用=ηW 总=60%×600J=360J由W 有用=fs 物求得物体与地面间的滑动摩擦力f =W 有用s 物=360J 2m =180N故B 错误;C .拉力做的额外功W 额=W 总-W 有用=600J-360J=240J额外功的功率P =W 额外t =240J 20s =12W故C 正确;D .如果增大接触面的粗糙程度,增大了摩擦力,增大了有用功,而额外功几乎不变,有用功与总功的比值变大,机械效率变大,故D 错误。
八年级物理下册第十二章简单机械知识点总结八年级物理下册第十二章简单机械知识点总结第十二章简单机械知识网络构建高频考点透析序号考点考频1杠杆的五要素★★2杠杆的平衡条件及应用★★★3杠杆的分类★★★4定滑轮和动滑轮的实质和作用★★5滑轮组的特点和组装★★6轮轴和斜面的工作原理★7机械效率及其计算★★★8测滑轮组机械效率的方法★★★第一讲简单机械知识能力解读知能解读:(一)杠杆在力的作用下,能够绕固定点转动的硬棒(可以是弯曲的)就是杠杆,这个固定点叫支点。
知能解读:(二)杠杆的五要素杠杆的五要素指支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂(如图)。
1.杠杆可以绕其转动的点O叫做支点;2.使杠杆转动的力F1叫做动力;3.阻碍杠杆转动的力F2叫做阻力;4.从支点O到动力F1作用线的距离l1叫做动力臂;5.从支点O到阻力F2作用线的距离l2叫做阻力臂。
知能解读:(三)力臂从支点到力的作用线的距离叫力臂。
分为动力臂和阻力臂。
注意:不要把从动力作用点到支点的距离作为动力臂,或把从阻力作用点到支点的距离作为阻力臂。
知能解读:(四)杠杆力臂的画法—一找点、二画线、三作垂线段1.首先在杠杆的示意图上,确定支点O。
2.画好动力作用线及阻力作用线,画的时候要用虚线将力的作用线延长。
3.从支点O向力的作用线引垂线,画出垂足,则从支点到垂足的距离就是力臂,力臂用虚线(或实线)表示并用大括号标明,在旁边标上字母或,分别表示动力臂或阻力臂。
注意:力臂有时在杠杆上,有时不在杠杆上。
如果力的作用线恰好通过支点,则力臂为零。
若杠杆的作用点不变,但动力或阻力的方向改变,则动力臂或阻力臂一般改变。
知能解读:(五)杠杆的平衡条件1.杠杆平衡:杠杆静止或匀速转动都叫做杠杆平衡,注意:我们在实验室探究杠杆平衡条件的实验是在杠杆水平位置平衡进行的,但在实际生产和生活中,这样的平衡不多,在许多情况下,杠杆倾斜静止这是因为杠杆受到平衡力作用。
所以说杠杆不论处于怎样的静止,都可以理解成平衡状态。
机械效率教学设计一、教学目标1.知识与技能:了解机械效率的概念及其计算方法;理解机械效率与摩擦等因素的关系。
2.过程与方法:通过实例分析和问题解决,培养学生的分析问题、解决问题的能力。
3.情感态度和价值观:培养学生工科思维,注重实践操作的重要性,鼓励学生勇于探索和创新。
二、教学重点1.掌握机械效率的概念和计算方法。
2.理解机械效率与摩擦等因素的关系。
三、教学难点理解机械效率与摩擦等因素的关系。
四、教学过程1. 导入与引入通过问问题的方式,引导学生思考:为什么一辆机动车在行驶过程中,需要消耗大量的燃料?这是否与摩擦有关?并让学生自由发言。
2. 概念解释与示意图展示教师以简单明了的语言解释机械效率的概念:机械效率是指机械设备在实际工作中所做的有用功与所消耗的总能量之比。
并通过示意图展示机械效率的概念。
3. 公式推导与计算练习3.1 教师通过搭建实验装置,展示机械效率的计算方法。
并引导学生分析实验过程和数据,从中推导出机械效率的计算公式。
3.2 让学生结合实例进行计算练习,巩固机械效率的计算方法。
4. 讨论与分析让学生结合实例,通过讨论与分析,探究机械效率与摩擦等因素的关系。
引导学生思考:如何提高机械效率?让学生发表自己的观点,并对他人观点进行评价。
5. 实践操作与设计5.1 教师设计一个实践操作任务:利用给定的材料和设备,设计一个能够提高机械效率的简易机械装置。
让学生充分发挥创造力和实践操作能力,通过设计和优化,最大限度地提高机械效率。
5.2 学生分组进行实践操作,每组选择一位代表展示并介绍设计的装置。
其他组进行观摩和评价,以促进思维的交流与碰撞。
6. 归纳与总结教师带领学生回顾本节课的内容,并进行归纳总结。
强调机械效率的重要性,并鼓励学生将机械效率的概念应用到实际生活中。
7. 提问与答疑教师在课堂结束前,提出几个问题,要求学生回答和解释。
并给予必要的指导和解答。
五、教学反思本节课通过理论讲解、示意图展示、实践操作等多种教学方法,旨在提高学生对机械效率的理解和应用能力。
第十二章 简单机械 12.3 机械效率基础练习(有答案)一、 选择题1.如图所示,井下管道工人完成作业后,地面上的人用一个滑轮组将其从10m 深的井 下匀速提升到地面,用时50s 绳子自由端的拉力为 200N ,动滑轮的重力为 60N ,不计绳 重和摩擦,下列说法正确的是A .绳子,自由端拉力的功率为 40WB .管道工人的重力为 500NC .这个过程中滑轮组的机械效率为 90%D .若用该滑轮组匀速拉起一个质量更大的工人,会降低滑轮组的机械效率【答案】C2.如图所示,用 300N 的力沿斜面把 600N 的重物匀速拉到顶端,物体在斜面上移动的 距离为 3m ,上升的高度为 1m 。
下列说法正确的是( )A .斜面的机械效率是 50%B .木块受到的摩擦力是 120NC .运动过程中,木块的机械能增加D .运动过程中,木块受到三个力的作用【答案】C3.如图所示,某人用滑轮组将物体沿水平方向匀速拉动了 5m ,所用时间为 10s 。
物体 和地面之间的摩擦力为 320N ,滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和滑轮组的摩擦,下 列说法中正确的是( )A .A 、B 、C 处绳子受力的大小关系是 F B >F C >F A B .绳子 A 处向上的速度为 1m/sC .动滑轮重为 100ND .拉力 F 做功的功率为 160W【答案】B4.用如图所示的滑轮组拉动物体 A ,使物体 A 以 0.2m/s 的速度水平向左匀速运动 10s 。
已知物体 A 重 500N ,物体 A 受到的摩擦力为 120N ,拉力 F 的功率为 30W .下列说法正 确的是( )A .绳子自由端移动的距离为 2mB .拉力 F 的大小为 40NC .滑轮组的机械效率为 80%D .滑轮组对物体 A 所做的功为 1000J【答案】C5.如图所示,用相同滑轮装成的甲、乙两个滑轮组分别将同一个物体在相同时间内匀 速提高相同高度,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )A .F 甲=F 乙B .甲、乙绳子自由端移动的速度相同C .甲、乙两个拉力的功率相同D .乙滑轮组的额外功多【答案】C6.如图,用动滑轮和杠杆,把同一个钩码分别提升相同的高度,以下判断一定正确的 是( )A .两个测力计的示数相同B .两套机械做的有用功相等C .测力计的拉力做的总功相等D .两套机械的机械效率相等【答案】B7.小华利用如图所示滑轮组将一桶重 400N 的水匀速提高 6m ,共用时 2min ,滑轮组的 机械效率为 80%(不计桶重、绳重和摩擦)。
一、杠杆定义:在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
说明:①杠杆可直可曲,形状任意。
②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点。
如:鱼杆、铁锹。
五要素──组成杠杆示意图。
①支点:杠杆绕着转动的点。
用字母O表示。
②动力:使杠杆转动的力。
用字母F1表示。
③阻力:阻碍杠杆转动的力。
用字母F2表示。
说明:动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上。
动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反。
④动力臂:从支点到动力作用线的距离。
用字母L1表示。
⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。
用字母L2表示。
画力臂方法:一找支点、二画线、三连距离、四标签。
⑴找支点O;⑵画力的作用线(虚线);⑶画力臂(虚线,过支点垂直力的作用线作垂线);⑷标力臂(大括号)。
研究杠杆的平衡条件:杠杆平衡是指:杠杆静止或匀速转动。
实验前:应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
这样做的目的是:可以方便的从杠杆上量出力臂。
结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
写成公式F1L1=F2L2也可写成:F1/F2=L2/L1。
解题指导:分析解决有关杠杆平衡条件问题,必须要画出杠杆示意图;弄清受力与方向和力臂大小;然后根据具体的情况具体分析,确定如何使用平衡条件解决有关问题。
(如:杠杆转动时施加的动力如何变化,沿什么方向施力最小等。
)解决杠杆平衡时动力最小问题:此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到:①在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远;②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。
4.应用:名称结构特征特点应用举例省力动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀杠杆费力动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆杠杆等臂动力臂等于阻力臂不省力不费力天平,定滑轮杠杆说明:应根据实际来选择杠杆,当需要较大的力才能解决问题时,应选择省力杠杆,当为了使用方便,省距离时,应选费力杠杆。
第十二章简单机械(知识点)第1节杠杆一、杠杆1、定义:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒就是杠杆2、几个名词支点O ——杠杆绕着转动的点;动力F1——使杠杆转动的力阻力F2——阻碍杠杆转动的力动力臂l1——从支点到动力作用线的距离阻力臂l2——从支点到阻力作用线的距离。
二、杠杆的平衡条件1、杠杆平衡:当杠杆在动力和阻力作用下保持静止或匀速转动时,我们就说杠杆平衡了。
★2、探究杠杆的平衡条件实验:1)调节杠杆在水平位置平衡的目的是:便于在杠杆上读出力臂的大小(消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响)。
2) 结论:杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂或F1l1=F2 l2●三、作图(力臂的画法)1)寻找支点、力的作用线。
2)从支点向力的作用线作垂线,垂线段的长度就是力臂。
(直线外一点,作这条直线的垂线)3)用大括号把线段两端连上,并标上对应的符号l1 l2注:当力F与杠杆垂直时,力臂L最长,力F有最小值。
(直线型杠杆)当力F与支点O和力的作用点的连线垂直时,力臂L最长,力F有最小值。
(如图)★四、杠杆的分类省力杠杆::l1> l2特点:省力但费距离,如:钳子、撬杆、动滑轮、轮轴、斜面等费力杠杆:l1< l2特点:费力但省距离,如:筷子、镊子、钓鱼竿、船桨等等臂杠杆:l1= l2特点:即不省力也不省距离,如:定滑轮、天平第2节滑轮1、分类:定滑轮:在使用时,轴不随物体移动的滑轮叫定滑轮。
动滑轮:在使用时,轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。
★2、特点:定滑轮:不省力,但它可以改变力的方向; (实质是个等臂杠杆)动滑轮:能省力,但不能改变力的方向。
(实质是个省力杠杆)3、滑轮组1)定义:把定滑轮和动滑轮组合在一起,就组成滑轮组。
2)特点:使用滑轮组既可以省力;又可以改变力的方向。
★3)公式1()F G Gn=+动物S nh=(n为与动滑轮相连接的绳子有效段数)●4)能按照要求画出绳子的绕线方法OA4、生活中的简单机械1)轮轴:省力杠杆 例:门把手、方向盘、水龙头、扳手●2)斜面:省力杠杆 例:楼梯、盘山公路、a 、定义:斜面是一种可以省力的简单机械,但必须多移动距离。
八年级下册第十二章简单机械 12.3 机械效率一、简答题1.有没有机械效率为100%的机械?为什么?举例说明,通过什么途径可以提高机械效率。
二、填空题2.物理学中,将跟的比值叫做机械效率,用字母表示,则有,机械效率通常用表示。
因为不可避免的要做额外功,所以机械效率总是。
三、单选题3.某机器的机械效率的大小,正确的可能是()A.0%B.120%C.82%D.0.07%4.下列几种方法中,可以提高机械效率的是A.有用功一定,增大额外功B.额外功一定,增大有用功C.有用功一定,增大总功D.总功一定,增大额外功5.关于功、功率和机效率,下列说法中正确的是()A.做功多的机械,机械效率越高B.总功一定时,有用功越多,机械效率越高C.做功快的机械,功率大,机械效率一定高D.精密的机械,机械效率能达到100%6.如图所示,小桂利用动滑轮竖直匀速提升木箱。
以下做法可以提高动滑轮机械效率的是()A.适当减小木箱重力B.增大木箱上升高度C.增大提升木箱的速度D.换用质量较小的动滑轮四、实验题7.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。
实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。
实验中,将杠杆拉至图中虚线位置。
钩码总重G为1.0N,钩码上升高度h为0.1m,测力计移动距离s为0.4m,则杠杆的机械效率为,该过程中,需做额外功的原因之一是;若只将钩码的悬挂点由A移至B位置,钩码上升高度不变,则杠杆的机械效率将(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
五、计算题8.一台起重机将重3600N的货物提高4m,起重机做的有用功是多少?如果额外功是9600J,总功是多少?机械效率是多少?起重机所做的额外功由那些因素引起?六、填空题9.一台起重机在10s内将重为3000N的货物匀速提高了4m,起重机做的有用功是J。
若起重机做的额外功是8000J,则机械效率是,起重机的功率是W。
七、计算题10.如图所示,是建筑工地上常用的塔式起重机示意图。
(每日一练)人教版2022年八年级物理第十二章简单机械知识点总结归纳完整版单选题1、如图所示,用20N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端,使重400N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速运动了10s,已知滑轮组的机械效率为90%,则此过程中()A.绳子自由端移动的距离为2mB.滑轮组对物体A的水平拉力为54NC.拉力F的功率为4WD.拉力F所做的有用功为120J答案:B解析:A.由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=3,绳子自由端移动的速度为v绳=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s则绳子自由端移动的距离为s绳=v绳t=0.6m/s×10s=6m故A不符合题意;B.由公式η=W有用W总=fs物Fs绳=fs物Fns物=f3F可得物体A受到的摩擦力为f=3ηF=3×90%×20N=54N由于物体A匀速运动,所以滑轮组对物体A的水平拉力等于物体A受到的摩擦力,大小为54N,故B符合题意;C.因为P=Wt=Fst=Fv所以拉力F做功的功率为P=Fv绳=20N×0.6m/s=12W故C不符合题意;D.拉力所做的有用功,即克服物体A与水平面之间的摩擦力做的功为W有=fs=fv物t=54N×0.2m/s×10s=108J故D不符合题意。
故选B。
2、如图所示,用20N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端,使重400N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速运动了10s,已知滑轮组的机械效率为90%,则此过程中()A.绳子自由端移动的距离为2mB.滑轮组对物体A的水平拉力为54NC.拉力F的功率为4WD.拉力F所做的有用功为120J答案:B解析:A.由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=3,绳子自由端移动的速度为v绳=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s 则绳子自由端移动的距离为s绳=v绳t=0.6m/s×10s=6m 故A不符合题意;B.由公式η=W有用W总=fs物Fs绳=fs物Fns物=f3F可得物体A受到的摩擦力为f=3ηF=3×90%×20N=54N由于物体A匀速运动,所以滑轮组对物体A的水平拉力等于物体A受到的摩擦力,大小为54N,故B符合题意;C.因为P=Wt=Fst=Fv所以拉力F做功的功率为P=Fv绳=20N×0.6m/s=12W故C不符合题意;D.拉力所做的有用功,即克服物体A与水平面之间的摩擦力做的功为W有=fs=fv物t=54N×0.2m/s×10s=108J故D不符合题意。
三、机械效率
1、有用功——W 有用:使用机械时,对人们有用的功叫有用功。
也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。
在提升物体时,W 有用=Gh 。
2、额外功——W 额外
(1)使用机械时,对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。
(2)额外功的主要来源:
①提升物体时,克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。
②克服机械的摩擦所做的功。
3、总功——W 总:
(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功,它等于有用功和额外功的总和。
即:W 总= W 有用+ W 额外。
(2)若人对机械的动力为F ,则:W 总=F •s
4、机械效率——η
(1)定义:有用功与总功的比值叫机械效率。
(2)公式:η= W 有用/ W 总。
(3)机械效率总是小于1。
(4)提高机械效率的方法:①改进结构,使它更合理、更轻巧;②经常保养,使机械处于良好的状态。
(3)功率与机械效率的区别:
①二者是两个不同的概念:功率表示物体做功的快慢;机械效率表示机械做功的效率。
②它们之间的物理意义不同,也没有直接的联系,功率大的机械效率不一定大,机械效率高的机
械,功率也不一定大。
《简单机械》【学习目标】1.知道什么是杠杆及杠杆五要素;2.会画杠杆的力臂;3.理解杠杆的平衡条件及应用,会判断省力杠杆和费力杠杆;4.理解定滑轮、动滑轮的特点、实质及其作用;5.知道滑轮组的作用,会组装滑轮组;6.了解什么是有用功、额外功和总功,了解影响机械效率的因素;7.理解什么是机械效率,学会用机械效率的公式进行有关问题的计算,同时结合受力分析解决综合的力学问题。
【知识网络】【要点梳理】要点一、杠杆1.杠杆:一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。
杠杆的五要素是:支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂,杠杆可以是直的硬棒,如撬棒等;也可以是弯的,如羊角锤。
2.力臂的画法:(1)明确支点,用O表示(2)通过力的作用点沿力的方向画一条直线(3)过支点O作该力的作用线的垂线(4)用两头带箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂线段,写上相应的字母L1(或L2)3.杠杆的平衡:杠杆在力的作用下保持静止或匀速转动,杠杆就处于平衡状态。
要点诠释:1.杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用公式表示为:F1L1= F2L2;杠杆的平衡不是单独由力或力臂决定的,而是由它们的乘积来决定的。
2.杠杆分类:(1)省力杠杆:L1>L2,F1<F2。
这类杠杆的特点是动力臂L1大于阻力臂L2,平衡时动力F1小于阻力F2,即用较小的动力就可以克服较大的阻力。
但是实际工作是动力移动的距离却比阻力移动的距离大,即要费距离。
如撬起重物的撬棒,开启瓶盖的起子、铡草用的铡刀等,都属于这一类杠杆。
(2)费力杠杆:L1<L2,F1>F2。
这类杠杆的特点是动力臂L1小于阻力臂L2,平衡时动力F1大于阻力F2,即要用较大的动力才能克服阻力完成工作,但它的优点是杠杆工作时,动力移动较小的距离就能使阻力移动较大的距离。
使工作方便,也就是省了距离。
如缝纫机踏板、挖土的铁锨、大扫帚、夹煤块的火钳,这些杠杆都是费力杠杆。
机械效率
【学习目标】
1、知道有用功、额外功、总功;
2、理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素;
3、知道有用功、额外功、总功关系式;
4、理解机械效率的计算及公式。
【要点梳理】
要点一、有用功、额外功、总功
1、功的原理:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功,也就是使用任何机械都不省功。
在理想情况下,使用机械所做的功等于不使用机械所作的功。
在实际情况中,使用机械所做的功大于不使用机械所作的功。
2、有用功:为了达到某一目的而必须做的功。
如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。
利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功。
3、额外功:对人们完成某件事情来说没有用,但又不得不做的功,如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。
4、总功:使用机械时,动力做的功,例如:用桶从井中打水。
由于工作目的是水,所以对水做的功是有用功,对桶做的功是额外功,人在整个提水过程中做的功是总功。
要点进阶:
1、总功是有用功与额外功之和,即W 有用+W 额外=W 总。
2、额外功的产生是因为利用机械做功时,除了对工作目的物做功外,还要克服机械本身的摩擦力或重力做功。
要点二、机械效率
为了表示有用功在总功中所占的比例,物理学中引入了机械效率,它等于有用功W 有用与总功W 总之比,符号为η。
要点进阶:
1、公式为总
有用W W =η,式中η表示机械效率,它是一个百分数。
η的值越大,表明有用功在总功中所占的比例越大,做功的效率越高。
2、η的值总小于100%,由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零,所以额外功总是存在的,即有用功总是小于总功。
3、知道增大机械效率的方法
根据公式
可知:如
果有用功不变,我们可以通过减小额外功来增大机械效率,(例如我们用轻便的塑料桶打水,而不用很重的铁桶打水,就是运用这个道理);如果额外功不变,我们可以通过增大有用功来提高机械效率;(例如,在研究滑轮组的机械效率时,我们会发现同一个滑轮组,提起的重物越重,机械效率越高,就是这个道理);当然了,如果能在增大有用功的同时,减小额外功更好。
要点三、机械效率的几个推导公式
求简单机械的机械效率是初中物理教学的重点内容,也是近年来中考的热点问题。
由于计算中涉及到总功、有用功、额外功等抽象概念,特别是滑轮组的机械效率题目中,同一滑轮组在不同负载情况下机械效率不同,有用功在具体情况中的形式不同,隐含条件的渗入,以及特殊形式的滑轮组等等,在学习的过程中常感觉困惑,易造成错解。
为了解决这类问题,同学们要搞清楚以下几点:要对机械效率公式进行归类细化
根据对、
、的具体理解,可以将机械效率的定义式进行如下归类:
1、在竖直方向上,G是物体重,G
是动滑轮重,h是物体被提升的高度,也是动滑轮被提升的高
动
度。
∴,若绳重及摩擦不计,F是拉力,S是拉力F移
动的距离,n是动滑轮上承担力的绳的段数。
,
;①②③公式都适合。
若是考虑绳重和摩擦力,用滑轮
组把物体提升的高度h,拉力F移动的距离S,总满足S=nh;只可用于①②。
2、在水平方向上,由于物体是匀速运动,滑轮组对物体的拉力F′与水平地面对物体的摩擦力f是一对平衡力,∴,即克服水平面对物体摩擦所做的功在
数值上是等于有用功。
3、在斜面方向上,f是物体与斜面之间的摩擦,L是斜面的长,由于克服斜面对物体摩擦所做的功是额外功,所以。
【典型例题】
类型一、基础知识
例1、下列说法正确的是()
A.效率高的机械,功率一定大
B.做功时间长的机械,功率一定大
C.所有机械的机械效率都小于1
D.功率大的机械做的功一定多
举一反三:
【变式1】某滑轮组经改进后提高了机械效率,若用它把同一物体匀速提到同样的高度,改进后与改进前相比较,下列说法中错误的是()
A.做的有用功增加了
B.做的总功减少了
C.做的额外功减少了
D.做的有用功跟总功的比值增大了
【变式2】关于机械效率,下列说法正确的是()
A. 越省力的的机械,机械效率越高
B. 有用功多的机械,效率越高
C. 额外功少的机械,机械效率高
D. 总功一定时,有用功多的机械的效率高
例2、如图,两个滑轮组由每个质量相同的滑轮组成。
用它们分别将重物G1、G2提高相同高度()A.若G1=G2,拉力做的额外功相同
B.若G1=G2,拉力做的总功相同
C.若G1=G2,甲的机械效率大于乙的机械效率
D.用同一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变
举一反三:
【变式】(多选)利用如图所示的甲、乙两滑轮组,在相同的时间内用大小相同的力F1和F2分别把质量相等的重物提升到相同的高度,则()
A.力F1做的功多
B.甲滑轮组的额外功较大
C.乙滑轮组的机械效率高
D.甲、乙两个滑轮组的总功相同
例3、某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示,实验数据如下表。
若不计摩擦,比较1和2两次的实验数据,可以看出滑轮组的机械效率与有关;比较1和3两次的实验数据,可以看出滑轮组的机械效率与有关。
举一反三:
【变式】某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”。
他做了如图所示的实验,并测算了各次实验装置的机械效率。
关于他的实验过程,下列说法中不正确的是()
A.根据①、②两次实验可知:滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关
B.根据②、③两次实验可知:同一滑轮组提起物重越大,机械效率越低
C.根据该同学的探究结论可知,通过适当增大物重可以提高滑轮组的机械效率
D.为使实验的结论更具可靠性,应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
类型二、知识运用
例4、利用如图所示的滑轮组提起重物。
(1)当被提起重物的重力是150N时,滑轮组的机械效率为60%,求绳端拉力。
(2)若被提起重物的重力为250N时,求重物上升2m时,绳端拉力做的功。
(绳的自重和轮轴间摩擦均不计)
例5、某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组(物体与动滑轮用绳子a连接)匀速拉动放在同一水平面上的不同物体,物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加,直到组装滑轮组的绳子b被拉断,每次物体拉动的距离均为2m。
通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图象如图乙。
(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)求:
(1)动滑轮重力;
(2)当滑轮组的机械效率为80%,物体以0.2m/s的速度匀速运动时,该滑轮组的有用功率;
(3)一个重500N的同学利用该滑轮组,想独自用竖直向下的力拉断绳子b,请你通过计算分析他能否实现。
举一反三:
【变式】由两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组,把一重为1000N的重物匀速提升1m时,人站在地面上所用拉力为312.5N,若绳重及摩擦不计,则滑轮组的机械效率多大?动滑轮重为多大?若提升的重物变为1500N,绳子自由端的拉力为多大?
例6、如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为G的物体,若拉力的大小为F,物体和地面之间的摩擦力大小为f,A点的拉力为F A,则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是()
例7、沿长10m、高为2m的斜面,将重为500N的物体匀速推到顶端时的机械效率为80%。
求:(1)沿斜面向上对物体推力的大小;(2)物体在斜面上运动时受到的摩擦力。
举一反三:
【变式】沿着长5米,高1米的斜面,把重为700牛的某物匀速拉到顶端,所用拉力为200牛,求斜面的机械效率。