专题11机械效率的计算(原卷版).doc

专题 11:机械效率的计算（原卷版）机械效率是初中物理力学中重要的知识点，是中考中必考的知识点之一机 械效率知识综合性强，学生考试中普遍感觉较难，很多学生往往是机械的模仿， 一味的套公式，不理解公式成立的条件，出错率偏高一、机械效率1、三功——有用功、额外功、总功有用功我们需要的、必须要做的功叫做有用功，用 W有用表示额外功总功使用机械时并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功，用 W 表示额有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用 W 表示，用公式总表达为 W =W ＋W总 有 额2、机械效率（1）定义：物理学中，把有用功跟总功的比值叫做机械效率，用 η 表示2）公式： h=W有用W总´100%（3）提高机械效率的方法：增大重物、减小机械间的摩擦、减小机械自重、改 进结构等注意：机械效率是一个比值，通常用百分数表示，由于有用功总小于总功，故机械效率 总小于 1；机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关二、滑轮组机械效率的计算：（物体匀速运动）当滑轮组竖放使用时，克服物体重力做有用功，所以有用功是 W有用=Gh，总功 W =Fs，额外功 W =W －W =Fs－Gh，机械效率h 总 额 总 有何情况下都适用）；=W Gh有用 ´100%= ´100%（任 W Fs总如果不计绳重和摩擦，额外功 W =G h，机械效率额 动W Ghh= 有用 ´100%= ´100%W Gh +G h总 动G= ´100% （不考虑绳子和摩擦的情况下适用）。

G +G动当滑轮组横放使用时，克服摩擦力做有用功，所以有用功是 W有用=fs ，总物功 W =Fs ，额外功 W =W －W =Fs －fh，机械效率 h 总 绳 额 总 有 绳=W fs 有用 ´100%= 物 W Fs总 绳´100% ，此时与物体重力无关，绳端移动的距离与物体运动的距离的关系为 s =ns 绳 物注意：（1）当用竖放滑轮组提水中物体时，克服的不再是物体的重力，而是 G-F ，浮在计算机械效率时，只有将 G 换成 G-F 即可浮（2）由于物体和绳端同时运动，将 s=nh 或 s =ns 两边同时除以时间 t，绳 物所以得 v =nv 尤其在计算拉力的功率选用 P=Fv 计算时，一定要用 v ，不要绳 物 绳用 v 物（3）滑轮组机械效率的高低与提升物体的重力、动滑轮的重力有关，与绳 子股数、提升高度无关4）同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高；不同的滑轮组提升同 一个物体，动滑轮个数越少，机械效率越高二、斜面的机械效率的计算：斜面装置有用功不用机械直接将重物提到 h 时克服重 力所做的功W有用=Gh总功拉力所做的功W =FL 或 W =Gh+fL 总 总额外功克服摩擦力做的功W额外=W -W总有用或 W额外=fL´ 100%机械效率用用功与总功的比值h=h=Gh 或FLGh´100%Gh +fL斜面效率的高低与，斜面的倾斜程度、面的粗糙程度有关。

斜面倾斜程度越 大，机械效率越高；斜面越粗糙，机械效率越低注意：斜面的长度和斜面高度共同决定了斜面的倾斜程度三、杠杆的机械效率的计算：用杠杆提升物体时，由于杠杆存在着重力、支点处有摩擦等因素，因此需要做额外功对提升物体所做的功为有用功，即 W＝Ｇｈ，拉力所做的功为总功， 有用即 W ＝Fｓ，所以杠杆的机械效率 h 总=W有用W总´100% =GhFs´100% ｓ、ｈ的关系可以通过动力臂与阻力臂的关系求得一、中考题型分析在中考试卷中，侧重滑轮组机械效率的计算，有时结合浮力、功率一起考查， 综合性强斜面的机械效率则侧重考查有用功、总功、机械效率的计算中考中， 主要以填空题、选择题、计算题形式考查，分值在 2 分—6 分左右二、典例精析★考点一：滑轮组机械效率的计算◆典例一：（2020 辽阳）小鹏家购买了一箱重 960N 的装修材料，工人用如图所 示的滑轮组将装修材料匀速提高 9m，用时 3min，若滑轮组的机械效率为 80%（不 计箱子重、绳重和摩擦）小鹏计算的下列物理量正确的是（）A．绳子自由端移动的速度为 0.05m/s B．做的有用功为 8640J◆典例二：（2020 海南）如图甲所示，用电动机和滑轮组把密度为 3×10 3kg/m 3，体积为 1m3的矿石，从水底匀速竖直打捞起来，g 取 10N/kg，水的密度为1×103kg/m3求∶（１）矿石的重力；（２）矿石浸没在水中受到的浮力；（３）矿石露出水面前，电动机对绳子拉力的功率为 2.5kW，矿石上升过程中的s t图像如图乙所示，求滑轮组的机械效率；（４）如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，矿石露出水面后与露出水面前相比， 滑轮组机械效率会如何改变？为什么？★考点二：斜面机械效率的计算◆典例一（：2020 衡阳）近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。

抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240kg的重物搬到 2m 高的车上为了省力采用 5m 的长木板搭了一个斜面（如图所示）用1200N的力用了 5min 将重物匀速推到车上关于此简易斜面装置，下列说法中正确的是（ ）A．他对重物做了 4800J 的功B．他做功的功率为 16WC．此次简易斜面装置的机械效率为 50%D．斜面是一种省力杠杆◆典例二：（2019 攀枝花）如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重 G=9×104N 的货物 A 沿斜面向上匀速运动货物 A 的速度为 v=2m/s，经过 t=10s，货物 A 竖直升高 h=10m．已知汽车对绳的拉力 F 的功率 P=120kW，不计绳、滑轮 的质量和摩擦，求：（1）t 时间内汽车对绳的拉力所做的功； （2）汽车对绳的拉力大小；（3）斜面的机械效率1、（2020 盘锦）工人利用滑轮组吊起重为 2400N 的路灯杆如图所示，这是路 灯杆一端刚被匀速拉起的简图路灯杆离地后被匀速提升 1m，绳端拉力 F=1000N 下列说法正确的是（ ）A．路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆B．路灯杆离地后，受到的拉力小于 2400NC．路灯杆离地后，绳端拉力 F 做的功为 1000JD．路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为 80%2、（2019·广东中考真题）如图所示，把重为 G 的物体甲从 A 点竖直向上匀速拉至 B 点，过程绳的拉力对甲做的功为 W ；用平行于斜面的拉力把重也为 G 的物AB体乙沿面从 C 点匀速拉至 B 等高的 D 点，在此过程中的拉力对乙做的功为 W ，CD斜面的机械效率为（）3、（2020 甘孜州）某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物 G 提升相同高度，F 和 F 大小相等，不计绳重及摩1 2擦，下列说法正确的是A．力 F 和 F 做功的功率相同1 2B．力 F 和 F 做的总功相同1 2C．乙滑轮组更省力，两个滑轮组机械效率一样大D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高4、（2020 江西）（多选）如图所示，将重 6N 的物体匀速拉高 20cm，在此过程中， 不计滑轮装置自重、绳重和摩擦，以下说法正确的是（ ）A．绳子自由端被拉下 1.2m C．对物体所做的功为 1.2JB．绳子对地面的拉力为 1N D．横梁受到的拉力为 9N5、（2020 鄂尔多斯）工人用如图装置搬运石块 A。

已知 A 重 1200N，在 20s 内沿 水平方向匀速移动 3m，工人所用拉力 F 为 120N，那么 A 移动速度为 ______m/s ， 此过程拉力 F 做功为______J；如果此装置机械效率为 75%，则石块 A 受到的摩 擦力为______N6、（2020·四川眉山市·中考真题）如图甲所示，某人用 200N 的力 F 使物体 A 沿水平方向匀速直线运动了 2m，这个人克服物体 A 的重力做功______J若将此 滑轮组用来提升物体 A，如图乙所示（不计绳的重力和滑轮各处的摩擦），这时g滑轮组的机械效率为 75%，为了提高机械效率，改用轻质材料的新动滑轮后，再 提升同一物体 A，此时滑轮组的机械效率提高到 80%，那么新的动滑轮是原动滑 轮重的______倍7、（2020 百色）如图所示，分别用甲、乙两个滑轮将同一个物体 G 匀速提升相 同的高度 h，已知两次拉力之比 F ∶F ＝5∶3，则这两个过程中有用功之比 W ∶甲 乙 甲W ＝______，两个滑轮的机械效率之比 η ∶η ＝______乙 甲 乙8、（2019 乐山）在斜面上将一个重 600N 的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉 力 F=400N，拉动的距离 s=4.5m，提升高度 h=1.8m，所用时间 t=30s。

则拉力 F 做功的功率为________W，此过程中物体受到的摩擦力为________N9、（2020 苏州）科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置，小明观察 后画出简图（如图）进行研究若爷爷质量ｍ ＝60ｋｇ，奶奶用 F＝240N 的拉人力将爷爷匀速拉升到顶端，该过程中奶奶手握住绳子向下拉动的总长度ｓ＝6ｍ 不计绳重和摩擦， 取 10N/ｋｇ求：（1）奶奶所做的功；（2）动滑轮（含座椅）的质量；（3）该升降座椅装置的机械效率（保留一位小数）10、（2020 沈阳）工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材质量为1.8 103kg的石材放在水平地面上，在拉力 F 的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程 随时间变化的图象如图乙所示石材在水平方向上受到的阻力为石材重的 0.1 倍， 滑轮组的机械效率为 75%，滑轮组和绳子的自重不计ｇ＝10N/ｋｇ）求： （1）石材受到的阻力；（2）在石材移动 40s 过程中，工人做的有用功；（3）在石材移动 40s 过程中，工人作用在绳子自由端的拉力 F11、（2018 无锡）小红和爸爸散步时，看见小区内的一种健身器械坐拉器，如图 甲所示，为了对它进行研宄，小红简化了它的结构，画出了它的模型图，如图乙。