命题点3 机械效率

1.利用移动副的自锁条件推出：螺旋副中以轴向载荷Q为主动力时（即：反行程），螺旋副的自锁条件为式。

解：当反程时，载荷Ｑ为主动力，Ｐ为阻力。总反力Ｒ的方向如图所示。

)tan(QP

由移动副自锁的条件，得其自锁条件为

反程驱动力Ｑ与接触面法线的夹角必须满足：



2.在题所示的机构中，已知各构件的尺寸及机构的位置，各转动副处的摩擦圆半径、移动副及凸轮高副处的摩擦角 ，凸轮为主动件，顺时针转动，作用在构件4上的工作阻力Q的大小。试求图示位置：

(1) 各运动副的反力；

(2) 需施加于凸轮1上的驱动力矩1M。

解：选取长度比例尺L(m/mm)作机构运动简图。

(1) 确定各运动副中反力的方向。

图 凸轮连杆机构考虑摩擦的机构力分析

vnQQPPRRn由主动件凸轮的转向，确定出机构中各个构件之间的相对运动方向，如图所示。分析各个构件受到的运动副反力和外力。构件1受到的力有R51、R21、1M；构件2受到的力有R52、R12、R32；构件3受到的力有R23、R43；构件4受到的力有R34、R54、Q。

先确定凸轮高副处点B的反力R12的方向，与移动副反力方向确定方法相同，该力方向与接触点处的相对速度VB2B1的方向成900+角。

再由R51应切于运动副A处的摩擦圆，与R21大小相等方向相反，且对A之矩的方向与1方向相反，确定出R51的方向。R51与R21形成一个力偶与M1平衡；

由于连杆3为受拉二力构件，其在D、E两转动副处所受两力R23及R43应切于该两处摩擦圆，大小相等方向相反，在一条直线上。同时，根据相对转速3432,的方向，可确定出R23及R43的作用线和方向，亦即铰链点D、E的摩擦圆的内公切线。；

反力R52应切于运动副C处的摩擦圆，且对C之矩的方向应与25的方向相反，同时构件2受有的三个力R12、R52、R32应汇交于一点，由此可确定出R52的方向线；

命题点3 机械效率

类型1 机械效率的理解

1. 以下说法中正确的选项是( )

A. 功率越大的机械，机械效率一定越高

B. 一台机器所做的功中，做的有用功越多，它的机械效率就越高

C. 做功越多的机械，机械效率越高

D. 机械效率越高的机械在总功相同时，其有用功越多

2. (2022宜昌)以下有关起重机提升货物时机械效率的说法，正确的选项是( )

A. 有用功越多，机械效率越高

B. 同一起重机提起的货物越重，机械效率越高

C. 额外功越少，机械效率越高

D. 同一起重机提起同一货物越快，机械效率越高

类型2 机械效率的相关计算

考向一 滑轮组的机械效率

3. (2022原创)用如下图的滑轮组提升物体．物重为1 200 N，10 s内物体被匀速提升了2 m，工人在绳子末端施加的拉力是500 N，不计绳重和摩擦．以下说法中正确的选项是( )

第3题图

A. 滑轮组做的有用功是1 000 J B. 动滑轮重为200 N

C. 滑轮组的机械效率为80% D. 拉力F的功率是240 W

4. (2022惠州一中二模)如下图滑轮组，每个滑轮重50 N，用这个滑轮组把质量为45 kg的重物在2 s内匀速提升2 m，不计绳重和摩擦，在2 s内做的有用功为________ J，该滑轮组的机械效率为________，假设增加所挂物体的重力，该滑轮组机械效率将________(选填“变大〞“变小〞或“不变〞)(g取10 N/kg)．

第4题图

5. (2022龙东)如下图，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500 N的物体A，使它匀速前进2 m，地面对它的摩擦力为150 N，小聪施加的拉力F＝100 N(忽略绳重和滑轮重)，那么滑轮组做的有用功为________J，滑轮组的机械效率为________．

第5题图

6. (2022三水区一模)如图甲所示，重为16 N、底面积是40 cm2的物体A在拉力F的作用下，5 s内匀速运动了0.5 m．拉力做的功随时间变化的图像如图乙所示．物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重G的0.25倍．求：

八年级物理 第十二章《简单机械》导学案 班级： 姓名： 编制：李涛 审批： 审阅： 日期：2013年6月7日 总第30次学案

§12.3机械效率导学案（1课时）

一、学习目标：

1、能理解为什么使用机械不省功，即理解机械效率。（重点）

2、能正确找到有用功、额外功、总功。（重点）

3、会推导出使用滑轮组时机械效率的常用公式。（重点、难点）

4、理解机械效率与功率的区别。（难点）

二、预习导学

1、阅读教材第85 －86页“有用功和额外功”，完成下列问题：

（1）有用功：______________________________________ ，用_______表示；

（2）额外功：___________________________ __________，用_______表示；

（3）总功：_________________________________________，用_______表示。

2．阅教材第8 6—8 7页“机械效率”，完成下列问题：

（1 ）_____________________的比值叫机械效率，用_______表示。计算公式是______________。由于_______功总小于总功，所以机械效率总是 _______1。

（2）提高机械效率的主要办法是______________，使它更合理、更轻巧。在使用中按照技术规程经常保养，定时_______，使机械处于良好的运转。

练习1 小红用塑料桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的塑料桶打捞上来。在这两个情形中水桶中都有水。那么下列分析中正确的是 （ ）

A、两个情形中，两人对水做的功都是有用功

B、两个情形中，两人对水做的功都是总功

C、两个情形中，两人对水做的功都是额外功

D、小红对水做的功是有用功，小军对水做的功是额外功

《11.3 如何提高机械效率》习题

一、填空题

1．从深为5m的井中直接将一桶水提出井口，已知桶重20N，桶中水重80N，若此人的目的是为了提水，则机械效率为 ，若此人的目的是为了捞桶，则机械效率为 。

2．某人用机械做了8000J的功，其中额外功是有用功的31，那么该机械做的有用功是

J，机械效率是 。

3．用一个动滑轮把重为200N的货物匀速提高4m，所用的拉力是125N，则有用功是

J，总功是 J，这个动滑轮的机械效率为 。

4．工人用一根杠杆提升一桶油，他用250N向下的拉力拉过1.2m，油桶上升30cm，若杠杆的机械效率为90%，则油桶重为 N。

5．用一个滑轮组在6s内把84N的重物匀速提升4m时，在绳的自由端所加拉力大小为40N，自由端通过的距离为12m，则此过程中，有用功为 J，拉力做功的总功率为

W，滑轮组的机械效率为 。

6．如图所示，某同学用一个动滑轮匀速提起一袋重为180N的面粉，所用的拉力为100N，则动滑轮的机械效率为 。如果用此动滑轮匀速提起一袋质量为25kg的大米，当拉绳子的速度为 m/s时，拉力的功率为54W。（绳重与摩擦不计）

7．如图所示，已知物重等于G，请你补充一个物理量，用物重G和补充的物理量，求出动滑轮的机械效率。（绳重和摩擦忽略不计）

补充的物理量名称和符号： ；

机械效率η= 。

二、选择题

8．将动滑轮改为定滑轮使用后，在相同的时间内把同一物体匀速提高相同高度，则改动后与改动前比较 （ ）

A．节省了力 B．提高了功率 C．降低了效率 D．提高了效率