初三物理简单机械与机械效率
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简单机械性质和其机械效率1、滑轮①定滑轮:实质是一个等臂的杠杆,使用定滑轮不省力,但能改变力的方向。
②动滑轮:实质是个动力臂(l 1)为阻力臂 (l 2)二倍的杠杆,使用动滑轮能省一半力,但费距离,且不能改变力的方向。
③滑轮组:使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
F nG G =+1()物轮,其中n 表示吊着物体的绳子的段数。
※2、滑轮组必备公式竖直拉物体时:()动G G n F +=1水平拉物体时:f n1F =(f 为物体受到地面的摩擦力) S 绳=nS 物 (用此公式从实验数据中判断绳子股数)v 绳=nv 物 (计算功率是常用)注意:S 绳 和v 绳 为绳子自由端移动的距离和速度即动力F 的距离和速度;n 为滑轮组绳子的股数;S 物和v 物 为绳子自由端移动的距离和速度;G 物为物体受到的重力大小,G 轮为动滑轮受到的重力。
※3、有用功○1若使用机械的目的是提升重物,那么克服物体的重力做的功就是有用功。
设重物的重力为G ,提升的高度为h ,则W Gh 有用=;○2如果使用机械的目的是在水平面上平移重物,那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功就是有用功。
设摩擦力为f ,物体移动的距离为s 物,则W 有=fS物4、常见机械的机械效率求法(η=)○1滑轮组: 竖直情况:用滑轮组提升重物时,克服重物的重力所做的功是有用功,对动滑轮的重力、绳子的重力、摩擦所做的功是额外功,绳子上的拉力所做的功是总功。
W 有=G 物h W 额=G 动h W 总=Fs 绳水平情况:用滑轮组拉物体水平运动时,克服地面的摩擦做的功是有用功。
拉力所做的功是总功。
W 有=fS 物 W 总=FS 绳 F = S拉=nS 物○2斜面:(F 表示拉力,L 表示斜面的长,G 表示物体的重力,h 表示斜面的高。
) 理想情况:利用斜面来提升重物,若不计摩擦,则: FL =Gh 一般情况:利用斜面来提升重物,若考虑摩擦,则:计算公式: W有=G 物h W 额=fL W 总=FL机械效率之例题精讲例1.用图示滑轮组拉着一重为100牛的物体A 沿水平面做匀速运动,所用拉力F 为40牛。
第六章简单机械和机械效率典例点拨课时1 杠杆知识梳理1.把在力的作用下能够绕固定点转动的棒、杆或硬件等叫做杠杆。
这个固定点叫支点;把促使杠杆转动的力叫动力,符号;把阻碍杠杆转动的力叫阻力,符号。
2.力臂:从支点到力的作用线的距离;动力臂,符号:;阻力臂,符号:;找力臂时,应先找到力的作用点的位置,再沿力的方向画出力的作用线,然后从支点作力的作用线的垂线,就可画出力臂。
3.杠杆平衡是指静止状态和匀速转动状态;杠杆的平衡条件是:=。
4.杠杆的分类:省力杠杆:<,>;应用:略。
费力杠杆:>,<;应用:略。
等臂杠杆:=,=;应用:略。
考点典例考点1 运用杠杆平衡条件计算(高频考点)【例1】 (2015·北京中考)图6.1-1是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图。
杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动,已知AO∶OB=3∶2,悬挂在A端的桶与沙土所受的重力为200 N,悬挂在B端的配重所受的重力为80 N。
当杠杆AB在水平位置平衡时,加在配重下面绳端的竖直向下的拉力F是___________N。
(不计杆重和绳重)图6.1-1【思路分析】画出杠杆受力分析示意图,明确B点受力情况,根据杠杆平衡条件求解即可。
【答案】220考点2 探究杠杆平衡条件(高频考点)【例2】 (2016·石景山一模)小梅在“探究杠杆平衡条件”的实验中,进行了如下操作:(1)将杠杆悬挂在支点O上,如图 6.1-2甲所示,要使杠杆在水平位置平衡,需将杠杆左端的平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节。
(2)调节平衡后,在杠杆左侧A点挂3个钩码,如图6.1-2乙所示,为使杠杆在水平位置重新平衡,需在杠杆右侧B点挂___________个钩码。
甲乙图6.1-2(3)在(2)基础上,若撤去杠杆B点的钩码,在C点用弹簧测力计沿不同方向施加拉力,当杠杆水平平衡时,拉力大小不同,根据这个现象,提出一个可探究的科学问题:_________________________________ 。
第十二章简单机械(二)机械效率中考透视明确航向本专题中有关机械效率的计算及定性分析,测滑轮组的机械效率的实验等是各地普遍考查的重点•题型主要有选择、填空、作图、实验探究及计算题等.纵观近年全国中考题,有关机械效率的计算题常与功率、压强、密度、浮力结合在一起考查,难度明显增大.典例探究提炼技法考点一:机械效率概念的的理解.................... ......................... ................. .:【解法技巧】①首先要明确机械效率的物理意义:机械效率是机械性能的重要标志之一,它反映机:械对总功的利用率;②然后从机械效率的公式入: n = —r~ ------ —丨手分析:由公式* 可知,当额外;功一定时,机械做的有用功越多,机械效率越高。
当机械所做的有用功一定时,机械做的额外功越;少,机械效率越高。
可见,机械效率与机械是否省力、做功多少、做功快慢都无关。
【例1】:(2017?来宾)下列关于机械效率的说法正确的是()A. 越省力的机械,机械效率越高B. 做功越少的机械,机械效率越低C. 做功越慢的机械,机械效率越低D. 总功相同,有用功越大的机械,机械效率越高考点二:定性比较或计算机械效率的大小■■■■■ ■■■■II ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ■■■■■■■■■■■■■■■ ■:【解法技巧】①审题:明确已知量和待求量;进:而分析额外功产生的原因;②然后根据已知量选择合理的公式分别表达出W有、W总;③最后利用W有用100%变形或展开式比较或计算。
: W总■总、:注意:对于滑轮组来说,若已知物体移动的距离或速度,可根据承担物重或承担水平摩擦力的绳:子段数n计算出绳子自由端移动的距离或速度.即s绳=门人物; V F=2V G若不计摩擦或绳重,表明额外功是由于克服动滑轮的重产生的,此时额外功的大小为:W额外=0动h.• ■■■■■ ■ ■ ■ [■ ■ ■ ■ ■ ■■■■■■■■■ ■[■■■■ ■ ■ ■ ■■■■■■■■ ■■■■■■■■ ■ ■■■■■■【例2】:(2017?圭木斯)分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为n定、n动、n组(不计绳重和摩擦,设每个滑轮质量相等),则下列选项中正确的是()A. n组<n动<n定B. n动<n定v n组C. n定<n动<n组D. n定<n组v n动【例3】:(2017?随州)同一物体(质量为m)先用滑轮组(如图甲)匀速提升,后沿斜面(如图乙)匀速提升,两次提升高度均为h ,两次拉力大小均为34口9,斜面长AB=2h ,则这两次提升物体的机械效率比较()用乙A. n 甲>耳乙B. n 甲v n 乙C. n甲=n乙D.条件不足无法比较【例4】:(2017?德州)如图所示的滑轮组中,动滑轮重1N,小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N 的物体,物体沿竖直方向上升0.4m .此过程中,额外功和机械效率分别是();山、'A . 0.4J 83.3% 出B. 0.8J 91.7% 入|尸C. 0.8J 83.3% ' JD. 0.4J 91.7% 总考点三:功、功率和机械效率的综合计算【解法技巧】①认真审题,剖析题意确定各量间的: :关系。
机械效率一.选择题1.某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率.保持O点位置不变,竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢匀速上升,在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出C、B两点上升的高度为h1、h2.则下列说法正确的是()A.杠杆机械效率的表达式为B.杠杆机械效率的表达式为C.在如图水平位置拉升时F×OB=G×OAD.若弹簧测力计始终竖直向上拉,则测力计示数不断变化2.图1中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s.改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s,拉力为F2(如图2).此过程滑轮组()A.总功为F2s B.额外功为F1sC.机械效率为D.额外功为3F2s﹣F1s3.如图所示,小明用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体.小明用125N的拉力,使物体在4s内上升了2m.此过程中()A.小明做的有用功为250J B.动滑轮的重力为25NC.拉力的功率为125W D.滑轮组机械效率为62.5%4.小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,分别在相同时间内将同一重物匀速提升相同高度,每个滑轮的重均相等,不计绳重及摩擦.针对这一现象,小明得出了以下4个结论:①F1做的功等于F2做的功;②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率;③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力;④F1做功的功率等于F2做功的功率其中正确的结论共有几个?()A.1个B.2个C.3个D.4个5.将规格完全相同的动滑轮,用绳子绕成甲、乙两个滑轮装置,如图所示.使用甲、乙两个装置分别匀速提升重力为G1和G2的两个物体,升高相同的高度.绳自由端施加竖直向上的拉力分别为F1和F2,甲、乙两装置的机械效率分别为η甲和η乙.已知:G1>G2,F1>F2,则下列判断正确的是()A.η甲可能大于η乙B.η甲一定大于η乙C.η甲一定等于η乙D.η甲一定小于η乙6.如图所示,物体在沿斜面向上拉力的作用下,从倾角为30°的斜面底端匀速拉到斜面的顶端,已知物体所受重力为G,斜面的机械效率为75%,若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示,则()A.F=G f=G B.F=G f=GC.F=G f=G D.F=G f=G7.如图,已知斜面倾角为30°,斜面高2m.小明沿斜面将重为400N的货物由底端匀速拉到顶端,用时10s.已知拉力大小为300N,绳重不计,则下列说法中正确的是()A.小明对货物做的有用功是1200JB.小明对绳的拉力的功率是80WC.斜面的机械效率是66.7%D.物体受到斜面的摩擦力是90N8.如图所示,利用滑轮组匀速拉动放在水平地面上重为G的物体,物体移动的距离为S1,绳子自由端移动的距离为S2,A点的拉力为F A.下列说法正确的是()A.F A=2FB.有用功为GS1C.物体受到地面的摩擦力为2FηD.额外功为FS2﹣GS19.一位建筑工人用了如图所示的装置把建筑材料运送到楼上,已知吊篮的质量为m1,建筑材料的质量m2,人对绳子的拉力为F,吊篮在拉力的作用下匀速上升了h,不计绳重及摩擦.下列表述正确的是()A.绳子自由端移动的距离为3hB.工人做的有用功为m2ghC.工人做的额外功为2Fh﹣(m1+m2)ghD.动滑轮重为3F﹣(m1+m2)g10.用如图所示滑轮组提起重300N的货物,人所用的拉力为200N,绳子的自由端被拉下1m,在此过程中,下面说法不正确的是()A.人用的拉力所做的总功为200 JB.滑轮组提升货物所做的有用功为100 JC.额外功为50 JD.滑轮组的机械效率为75%11.某人用如图所示的滑轮组提升重为800N的重物,在拉力F作用下,30s时间内,物体向上移动了12m,若滑轮组的机械效率为80%,绳重、摩擦阻力不计,则()A.拉力做的功为12000JB.拉力的功率为50WC.绳子自由端被拉下距离为36mD.动滑轮重力大小为100N12.建筑工人小明要把建筑材料运送到楼上,他使用了如图所示的装置进行提升,第一次小明将质量为m的建筑材料放在吊篮中,在拉力为F的作用下匀速送到楼上;为了加快工程进度,第二次小明在吊篮中增加了△m的建筑材料在绳端施加一定拉力使其匀速送到楼上;那么小明第二次提升建筑材料时滑轮组的机械效率为(不计吊篮质量、绳重及摩擦)()A.η=×100%B.η=×100%C.η=×100%D.η=×100%13.用如图所示的滑轮组,将陷在泥里的汽车匀速拉出,若汽车重为G,拉力的大小为F,汽车和地面间的摩擦力大小为f,则下列滑轮组的机械效率表达式正确的是()A.B.C.D.14.利用如图所示的滑轮,在粗糙水平面上匀速拉动物体,下列叙述正确的是()A.克服物体重力做的功是有用功B.克服物体受地面摩擦力做的功是有用功C.绳子自由端的拉力F做的功是有用功D.克服物体受地面摩擦力做的功是额外功15.如图所示,在大小为1000N的拉力F作用下,滑轮组将1800N的重物匀速提升了0.5m,设滑轮组摩擦不计.则在此过程中()A.做的有用功是500JB.做的总功是1500JC.滑轮组的机械效率是90%D.若减缓重物的提升速度,滑轮组的机械效率会相应的减小16.一位建筑工人要把建筑材料运送到楼上,他使用了如图所示的装置进行升降.已知吊篮的质量为m1,建筑材料的质量为m2,人对绳子的拉力为F,吊篮在拉力的作用下匀速上升了h,不计绳重和轮与轴的摩擦.下列表述正确的是()A.有用功为m2gh,滑轮组的机械效率为B.额外功为m1gh,动滑轮重为2F﹣m2gC.拉力F=(m1+m2)g,动滑轮上升的距离为hD.总功为3Fh,人拉绳子移动的距离为3h17.工人用如图所示的滑轮组将重为600N的物体在4s内匀速提升了2m,若每个滑轮重60N,不计绳重和摩擦,则在此过程中,下列说法正确的是()A.绳端的拉力F为330NB.绳子自由端移动速度为0.5m/sC.有用功为1320JD.滑轮组的机械效率约为91%18.在一次车辆故障处置过程中,拖车所用装置简化如图.为了尽快疏通道路,交警只用了30s的时间,指挥拖车在水平路面上将质量是1.5t的故障车匀速拖动了180m.绳子自由端的拉力F是500N,该装置的机械效率是80%.下列说法正确的是()A.绳子自由端移动的速度是6m/sB.拉力F在30s内所做的功是9×104JC.故障车在被拖离过程中受到的阻力是1.5×104ND.故障车克服摩擦阻力做功2.16×105J19.如图所示的两个滑轮组分别把重力相等的两个物体提升相同的高度,所用的拉力F1=F2,比较两拉力所做的功W1.W2及两滑轮组的机械效率η1.η2,则有()A.W1>W2,η1<η2B.W1<W2,η1<η2C.W1=W2,η1=η2D.W1<W2,η1>η220.小明在“探究杠杆的机械效率与哪些因素有关”时,提出了两种猜想,猜想1:可能与悬挂重物位置有关;猜想2:可能与物重有关.随后,他在A处悬挂二个钩码测出机械效率η1,在B处悬挂一个钩码测出机械效率η2,并重复多次,均发现η1>η2,由此,他()A.只能验证猜想1B.只能验证猜想2C.既能验证猜想1,也能验证猜想2D.既不能验证猜想1,也不能验证猜想2二.填空题21.如图所示,在测定杠杆机械效率的实验中,始终保持竖直向上缓慢拉动弹簧测力计,使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置:(1)请在图中画出杠杆在虚线位置时,杠杆所受测力计拉力(为杠杆的动力)的力臂L1,此杠杆式杠杆(选填“省力”、“费力”、“等臂”).(2)图中测力计的示数F始终为2.5N,测力计上升的高度s为0.2m.物块重G为1.5N,物块上升高度h为0.3m,则拉力做的总功为,机械效率为.22.小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”.实验时,将总重为G的钩码挂在杠杆A处,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,钩码上升的高度为h,弹簧测力计的示数为F,其移动的距离为S,则杠杆的机械效率ηA=(用题中字母表示).若将钩码移动到B点,仍将它匀速提升h的高度,则弹簧测力计的示数(>/=/<)F,杠杆的机械效率ηB(>/=/<)ηA,在这过程中要克服和做额外功.23.如图所示,一根均匀的细木棒OC,OA=OC,B为OC的中点.在C点施力将挂在A点的重为160N的物体匀速提升0.2m,木棒的机械效率为80%.这里的木棒是一种简单机械,称为,提升该物体做的有用功是J,木棒重为N(不计摩擦)24.如图所示,在测定杠杆机械效率的实验中,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆OB上的物块缓慢上升至虚线位置,测力计的示数F为N.测力计竖直移动的距离S为0.2m,物块重G为1.5N,物块上升的高度h为0.3m,则杠杆的机械效率为%.使用杠杆提升物块的过程中,做额外功的原因之一是.25.如图所示,在测定杠杆机械效率的实验中,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆OB 下面的物块缓慢上升至虚线位置,物体上升的高度为30cm ,测力计上升的高度为20cm ,这一过程中杠杆的机械效率为90%,测力计的读数如图所示,则物块的重力为 N .26.在“测滑轮组机械效率”实验中,物体重为6N .若物体上升高度为10cm ,此时弹簧测力计的示数如图所示,则拉力做的有用功是J ,滑轮组的机械效率是 %.若仅增加物体的重,该滑轮组的机械效率将 (选填“增大”、“减小”或“不变”).(不计绳重及摩擦)三.实验探究题27.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.(1)实验中,测力计的示数F 为 N ,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0.3m ,则杠杆的机械效率为 %.请写出使用该杠杆做额外功的一个原因: .(2)一位同学用该实验装置,先后将钩码挂在A 、B 两点,测量并计算得到下表数据:次数 钩码悬挂点 钩码总重 G/N 钩码移动距离 h/m 拉力 F/N 测力计移动距离 s/m 机械效率 η/%1A点 1.50.100.70.3071.42B点 2.00.15 1.20.3083.3根据表中数据,能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关,钩码越重其效率越高”的结论?答:;请简要说明两条理由:①;②.28.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.(1)实验中,将杠杆拉至图中虚线位置,测力计的示数F为1.2N,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0.3m,则杠杆的机械效率为%.请写出使用该杠杆做额外功的一个原因:.(2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,一位同学用该实验装置,先后将钩码挂在A、B两点,测量并计算得到如表所示的两组数据:次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码移动距离h/m拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η/%1A点 1.50.100.70.3071.42B点 2.00.15 1.20.3083.3根据表中数据,能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关,钩码越重其效率越高”的结论?答:,原因是.参考答案一.选择题1.B2.D3.C4.D5.A6.B7.C8.C9.B10.B11.A12.A13.B14.B15.C16.A17.D18.D19.D20.D二.填空题21.(1)费力;(2)0.5J;90%.22.;>;>摩擦;杠杆重力.23.杠杆;32;20.24.2.5;90;杠杆本身有重力.25.1.5.26.0.6;83.3;增大.三.实验探究题27.(1)0.5;66.7;克服杠杆与支点间摩擦及杠杆自重做的额外功;(2)不能;①两次实验时钩码没有挂在同一位置;②一次对比实验所得结论是不可靠的.28.(1)66.7;由于使用杠杆时需要克服杠杆自重(克服摩擦力)等做功;(2)不能;两次实验时钩码没有挂在同一位置或者仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的.。
简单机械原理与机械效率的计算一、简单机械原理1.定义:简单机械是指没有电动机或其他动力装置,依靠人力或其他动力直接作用的机械。
a)杠杆:根据力臂的长短,分为一端固定杠杆(费力杠杆、等臂杠杆、省力杠杆)和两端固定杠杆(轮轴、滑轮、撬棒等)。
b)滑轮:包括定滑轮和动滑轮。
定滑轮可以改变力的方向,动滑轮可以省力。
c)轮轴:轮轴是一个圆形轴,可以绕着固定点转动。
轮轴的力矩等于力与力臂的乘积。
2.力的作用效果:力可以改变物体的形状和运动状态。
二、机械效率的计算1.定义:机械效率是指机械输出功与输入功的比值,用来衡量机械的能量损失。
2.计算公式:机械效率 = 输出功 / 输入功 × 100%3.影响机械效率的因素:a)机械结构:机械结构的设计和制造精度会影响机械效率。
b)润滑:润滑可以减少机械部件之间的摩擦,提高机械效率。
c)操作方法:正确的操作方法可以减少能量的浪费,提高机械效率。
4.提高机械效率的方法:a)优化机械结构设计,减少能量损失。
b)提高制造精度,降低机械部件之间的摩擦。
c)加强润滑,保持机械部件的良好润滑状态。
d)培训操作人员,提高操作技能和意识。
三、实际应用1.生活中的简单机械:如扳手、钳子、螺丝刀等。
2.机械设备:如汽车、自行车、电梯等。
3.工程机械:如挖掘机、吊车等。
通过了解简单机械原理和机械效率的计算,我们可以更好地理解和应用各种机械设备,提高生产效率和生活质量。
习题及方法:1.习题:一个力为10N的人在水平方向上拉着一个质量为2kg的物体,物体在水平方向上移动了5m。
求物体的功和功率。
a)计算物体所受的摩擦力:f = μmg = 0.2 × 2kg × 9.8m/s² =3.92Nb)计算物体实际受到的拉力:F = 10Nc)计算物体克服摩擦力所做的功:W = (F - f)s = (10N - 3.92N) ×5m = 29.6Jd)计算功率:P = W / t = 29.6J / 10s = 2.96W答案:物体的功为29.6J,功率为2.96W。
简单机械的机械效率归纳常见的简单机械有斜面、杠杆、滑轮、滑轮组、轮轴等,这些工具也可以组合在一起使用。
物体重G,拉力F,物体与斜面间摩
擦力f;
物体被抬升h,物体在斜面上移动
距离s物。
(竖直方向)
物体重G,拉力F,动滑轮重G动;
物体被抬升h,绳子自由端移动距
离s;
有n段绳子与动滑轮相连。
拉力F,物体与平面间摩擦力f;
物体在平面移动距离s物,绳子自由
端移动距离s;
有n段绳子与动滑轮相连。
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物体重G,拉力F,物体与斜面间摩
擦力f,动滑轮重G动;
物体被抬升h,物体在斜面上移动
距离s物,绳子自由端移动距离s;
有n段绳子与动滑轮相连。
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物理九年级机械效率知识点机械效率是物理学中一个重要的概念,它描述了机械设备在能量转化过程中的效率。
了解机械效率的知识对我们理解机械设备的工作原理以及提高机械设备的效能具有重要意义。
本文将介绍物理九年级学生需要了解的机械效率知识点。
1. 机械效率的定义与计算公式机械效率是指机械设备输出的有用功与输入的总功之比。
它的计算公式如下:机械效率 = (有用功 / 输入功) × 100%2. 机械效率的特点机械效率具有以下几个特点:- 机械效率的取值范围在0到1之间,可以用百分数表示。
- 机械效率越高,机械设备的能量转化效果越好。
- 实际情况下,机械效率无法达到100%,因为机械设备在运转过程中会产生摩擦、振动、热损失等不可避免的能量损耗。
3. 影响机械效率的因素机械效率受多个因素的影响,主要包括:- 摩擦损失:机械设备在运转过程中会产生摩擦损失,摩擦越大,机械效率越低。
- 机械结构:机械设备的结构设计直接影响着机械效率的高低。
- 材料特性:机械设备所使用的材料对机械效率也有一定影响。
4. 机械效率的应用机械效率的应用十分广泛,主要体现在以下几个方面:- 提高机械设备的效能:通过改进机械结构、减小摩擦等方式,提高机械设备的机械效率,从而改善其性能。
- 节约能源:了解机械效率的概念和计算方法,可以帮助我们在日常生活和工作中更加合理地利用能源,减少能源的浪费。
- 设备选择:在购买机械设备时,了解机械效率可以帮助我们选择性能更好、能源消耗更低的机械设备。
5. 机械效率与能量守恒定律的关系机械效率与能量守恒定律密切相关。
根据能量守恒定律,机械设备输入的总功等于输出的有用功加上损耗的功。
因此,机械效率可以用能量守恒定律表达为:输入功 = 有用功 + 损耗的功机械效率 = (有用功 / 输入功) × 100%从这个公式可以看出,机械效率越高,损耗的功越低,能量的利用效率就越好。
总结:机械效率是机械设备能量转化效率的核心概念,了解它对我们理解机械设备的工作原理、提高机械设备的效能至关重要。
一、杠杆1.杠杆的定义:一根硬棒,在力的作用下如果能绕着固定点转动,这根硬棒就叫做杠杆。
在力的作用下能绕固定点转动,这是杠杆的特点。
杠杆有直的也有弯的。
2.杠杆的五要素(1)支点:杠杆(撬棒)绕着转动的点,用字母O标出。
(2)动力:使杠杆转动的力。
画力的示意图时,用字母F1标出。
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力。
画力的示意图时,用字母F2标出。
注意:动力和阻力使杠杆转动方向相反,但它们的方向不一定相反。
(4)动力臂:从支点到动力作用线的距离。
用字母L1标出。
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。
用字母L2标出。
二、杠杆平衡条件1.动力×动力臂=阻力×阻力臂,公式:F1×L1=F2×L2。
2.杠杆的平衡条件实验(1)首先调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
如图所示,当杠杆在水平位置平衡时,力臂L1和L2恰好重合,这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了,而图甲杠杆在倾斜位置平衡,读力臂的数值就没有图乙方便。
由此,只有杠杆在水平位置平衡时,我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小,因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。
(2)在实验过程中绝不能再调节螺母。
因为实验过程中再调节平衡螺母,就会破坏原有的平衡。
3.杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度,即匀速转动时,也叫做杠杆的平衡,这属于“动平衡”。
而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。
利用杠杆的平衡条件来分析有关问题,一般按照以下步骤:(1)确定杠杆的支点的位置;(2)分清杠杆受到动力和阻力,明确其大小和方向,并尽可能地做出力的示意图;(3)确定每个力的力臂;(4)根据杠杆的平衡条件列出关系式并分析求解。
三、杠杆的分类及应用杠杆类型杠杆特点杠杆优点杠杆缺点应用省力杠杆L 1>L 2 F 1<F 2 (动力<阻力) 省力费距离撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车等 费力杠杆L 1<L 2 F 1>F 2 (动力>阻力) 费力省距离起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等等臂杠杆L 1=L 2 F 1=F 2 (动力=阻力)既不省力也不费力 天平、定滑轮等四、定滑轮和动滑轮 1.定滑轮(1)定义:中间的轴固定不动的滑轮。
简单机械与机械效率的计算简介机械是指能够改变物体的作用力、速度和方向的工具或装置。
而简单机械是构成复杂机械的基本部件,通过简单的物理原理实现力量的传递和增大。
本文将介绍几种常见的简单机械,并对机械效率进行计算和分析。
一、杠杆杠杆是一种基本的简单机械,由一个支点和两个臂组成。
我们可以通过杠杆的杠杆原理来改变力的大小和方向。
杠杆的机械效率可以通过以下公式进行计算:机械效率 = 有用输出功 / 输入功二、轮轴轮轴是由一个固定的轴和围绕其旋转的轮组成的简单机械。
当我们施加力量于轮的边缘时,轮轴可以实现力量的传递和减小。
轮轴的机械效率可以通过以下公式进行计算:机械效率 = 有用输出功 / 输入功三、斜面斜面是一个平面倾斜的固体,可以通过斜面减小我们施加的力量来实现物体的移动。
斜面的机械效率可以通过以下公式进行计算:机械效率 = 有用输出功 / 输入功四、螺旋螺旋是由一个螺纹围绕柱体表面旋转形成的简单机械。
我们可以通过螺旋原理来改变力的大小和方向。
螺旋的机械效率可以通过以下公式进行计算:机械效率 = 有用输出功 / 输入功五、滑轮滑轮是一个带有凸轮槽的轮子,可以通过改变绳索的方向来改变力的方向。
滑轮的机械效率可以通过以下公式进行计算:机械效率 = 有用输出功 / 输入功六、组合机械在现实应用中,我们通常使用多个简单机械的组合来实现更复杂的功能。
这些简单机械的机械效率可以累乘计算。
例如,当我们使用杠杆和轮轴组合时,可以通过以下公式计算机械效率:机械效率 = 杠杆机械效率 ×轮轴机械效率结论简单机械是构成复杂机械的基本组成部分,通过简单的物理原理实现力量的传递和增大。
我们可以通过计算机械效率来评估机械的性能。
了解和应用机械效率的计算方法对于设计和改进机械系统非常重要,可以提高机械的工作效率和能源利用率。
在实际应用中,我们可以根据特定的机械设计需要选择适合的简单机械,并通过计算机械效率进行优化。
初中物理机械效率公式总结引言物理是一门研究物质及其运动规律的学科,机械效率则是物理学中非常重要的一个概念。
在初中物理学习中,我们经常会遇到与机械效率相关的问题,因此了解和掌握机械效率的计算公式是非常关键的。
什么是机械效率?机械效率是指机械运动中有用功与总功之比。
在实际应用中,机械装置的效率往往不高,有一部分能量会转化为热能等其他形式的能量而无法有效利用,因此机械效率经常小于1。
机械效率的计算公式在初中物理学习中,我们常用的机械效率计算公式有以下几种:1. 简单机械利用率的计算公式简单机械利用率表示运用简单机械时的效率,它衡量了机械装置将输入的能量转换为有用功的程度。
简单机械利用率 = 有用输出功 / 输入功 × 100%其中,有用输出功是指机械装置能转化为有用的功,输入功是指机械装置所消耗的能量。
2. 复合机械的利用率的计算公式复合机械通常由多个简单机械组合而成,其利用率可以通过各个简单机械的利用率之乘积来计算。
复合机械利用率 = 简单机械1的利用率 × 简单机械2的利用率× … × 简单机械n的利用率其中,简单机械1、2、…、n分别表示复合机械中的各个简单机械。
3. 总机械利用率的计算公式总机械利用率表示机械装置整体的效率,它衡量了机械装置将输入的能量转换为有用功的程度。
总机械利用率 = 有用输出功 / 输入功 × 100%其中,有用输出功是指机械装置能转化为有用的功,输入功是指机械装置所消耗的能量。
机械效率公式的应用机械效率公式的应用非常广泛,下面将以几个常见问题为例,说明机械效率公式的具体应用。
1. 通过机械效率计算输出功假设我们有一个简单机械装置,输入功为100 J,有用输出功为70 J,我们可以使用机械效率公式计算该机械装置的机械效率。
机械效率 = 有用输出功 / 输入功 × 100% = 70 J / 100 J × 100% = 70%2. 通过机械效率计算输入功假设我们已知一个机械装置的有用输出功为60 J,机械效率为80%,我们可以使用机械效率公式计算该机械装置的输入功。
A
F
(2)(G 重+G 滑轮)
3
1=F G 重+G 滑轮=3F G 重=3F- G 滑轮
=3×2.5牛-0.5牛 =7牛
答:重物不能超过7牛,即G 重≤7牛
(3)实验表格 拉力F(牛) 钩码重G(牛)
弹簧秤上的线移动的距离S 米 钩码升起的高度h(米) 有用功W 有用(焦) 总功W 总(焦) 机械效率η(%)
(4)弹簧秤必须做匀速直线运动
例11、图中所示装置的机械效率是90%,物体A 在拉力F 的作用下,以1.5米/秒的速度在水平面上匀速移动。
已知物体A 重200牛,A 运动时受的阻力是72牛,求拉力F 的功率。
分析:此题中机械克服物体A 与水平面的摩擦阻力做的功是有用功,而不是克服物体的重力所做的功,所以物体A 重200牛,是多余的条件,拉力F 做的功是总功。
拉力F 移动的距离S 拉与物体A 移动的距离S 物之间的关系是:S 物=3S 拉,拉力F 匀速移动的速度V 拉与物体A 移动的速度之间的关系是
V 物=3V 拉
解:拉力F 的大小可由下式求得 ∵η=
拉
物有S F fS W W L
⋅=
∴F=
牛拉
拉
拉
拉
240%
903
7232
=⨯=
⋅⨯=S S f S fS ηη 拉力F 的功率: P=FV 拉=F 瓦瓦物1205.13
1
24031
=⨯⨯=⨯v 〖思维拓展训练〗:
1.在图中的四种情境中,人对物体做功的是( )
2.如图所示,在水平拉力F作用下,使重40N的物体A匀速移动5m,物体A受到地面的摩擦力为5N,不计滑轮、绳子的重力及摩擦,拉力F做的功 ( )
A.50J B.25J C.100J D.200J
3.下列说法中,最接近实际情况的是 ( )
A.成年人走两步的距离大约是1.5m B.家用白炽灯功率约为1000W.
C.一名中学生体重约为50N. D.物理课本质量是16kg.
4.图3中的铡刀、瓶盖起子、手推车、铁锨都属于杠杆,其中费力杠杆是( )
图3 图4
5.如图4所示,杠杆AOB的A端挂重为G A的物体,B端挂重G B的物体,杠杆处于平衡状态,AO=BO,杠杆自身重力不计,则 ( )
A.G A=G B B.G A<G B C.G A>G B D.无法判断.
6.初二物理兴趣小组的同学学习了功率知识后,进行了“比一比谁上楼功率大”的比赛.其中某同学从一楼跑到三楼用了10s,则他上楼过程中的功率大约是()
A.3W. B.30W. C.300W D.3000 W
7.如图5所示,在“研究杠杆的平衡条件”的实验中,杠杆上每小格的长度都相同,两边挂上钩码后杠杆平衡,如果把两边的钩码都同时向里移动一个格,则杠杆()
A.仍能平衡. B.不能平衡,A端上升.C.不能平衡,B端上升.D.无法判断.
图5 图6 图7
8.如图6为脚踩式垃圾桶的示意图,在开盖子的过程中,是杠杆ABC和杠杆A,B,C,在起作用,对两个杠杆的认识正确的是()
A.ABC和A'B'C,都是省力杠杆. B.ABC和A,B,C,都是费力杠杆.
C.ABC是省力杠杆,A,B,C,是费力杠杆.
D.ABC是费力杠杆,A,B,C,是省力杠杆.
9.小明同学用40N的水平推力沿水平地面推重为200N的小车,匀速前进了5m,所用时间为20s,在这个过程中()
A.重力做功1000J. B.推力做功200J.
c.小车所受合力为160N. D.小明做功功率为50W.
10.如图9所示,某同学用一个动滑轮匀速提起一袋质量为18kg的面粉,所用的拉力为100N,则动滑轮的机械效率为_____.若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.(取g=10N/kg,绳重与摩擦不计)
11.小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m时,杠杆的另一端把320N的重物提高了0.5m,他做的有用功是___J,总功是____J,杠杆的机械效率是___.
12.用滑轮组拉出陷人泥中的汽车.在图11中画出最省力的绳子绕法.
图11 图12 图13 图14
13.画出图12中杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂.
14.画出使杠杆AB在图13所示位置静止时,所用最小力F的作用点和方向.
15.如图14所示,重200 N的均匀木板AB在细绳拉力作用下保持静止.请你根据所给出的标度画出木板受到的重力和拉力的图示,以及拉力的力臂.
16.如图17所示的滑轮组匀速提起重1000N的物体,10S内绳子的自由端拉下16m,已知做的额外功是800J,若绳重和摩擦不计,试求:(1)绳自由端拉力的功率;(2)滑轮组的机械效率;(3)动滑轮的总重;(4)若用此装置匀速提起1200N的重物,则拉力为多少N?。