物理竞赛培训资料16机械效率.doc
第十六讲 机械效率【知识补充】1、有用功有：在工作时对我们有用的功必须要做；额外功额：在工作时对我们没用的，但又不得不做的功不须要做，但又不得不做；总功W总：有用功与额外功的总和。W总有额。4、机械效率的概念、公式概念：机械效率：在物理学中，将有用功与总功的比值，叫做机械效率。公式：= W有/ W总5、机械效率的一些特征:机械效率的三个特征：没有单位、 总小于1、用百分数表示。6、提高机械效率的途径途径有三条：1减轻机械自重 2减小机械间的摩擦 3允许情况下增加物重7、三种机械功的比较及机械效率的计算机械功杠杆滑轮组斜面提升重物水平匀速拉物体有用功W有=GhW有=GhW有=fs物W有=Gh额外功来源：抑制杠杆本身重力、摩擦力所做的功1、W额=W总-W有来源：抑制动滑轮重、绳重及摩擦力所做的功1、 W额=W总-W有2、 假设不计绳重、摩擦力W额=G动h来源：抑制轮与绳间摩擦、绳重、动滑轮重所做的功1、 W额=W总-W有来源：抑制摩擦力所做的功1、 W额=W总-W有2、 W额=fL总功W总= Fs绳W总= Fs绳W总=Fs绳W总=FL机械效率= W有/ W总 = Gh/ Fs绳1、= W有/ W总=Gh/ Fs绳= G/ nFs绳=nh2、不计绳重、摩擦=Gh/(Gh+G动h)= G/(G+G动)1、= W有/ W总=fs物/ Fs绳= f / nF(s绳=ns物)1、= W有/ W总= Gh/ FL2、=Gh/ (fL+Gh)【热身训练】例一：2008邵阳如下列图，斜面长4m，高2m，工人用400N的力沿斜面将重为600N的箱子，从底端推到顶端以下说法中正确的选项是A有用功为1800J，总功1200J B有用功为1200J，额外功为800J C总功为1600J，机械效率为75% D总功为800J，机械效率为75%【解析】：有用功W有用=Gh=600N×2m=1200J；总功W总=FS=400N×4m=1600J；额外功为W额=W总-W有用=1600J-1200J=400J；机械效率=例二：用图2所示的装置探究斜面的机械效率，用15N的力沿着长50c m，高30cm的斜面，将重为20N的木块匀速拉上斜面。此过程中的额外功主要是指_。此斜面的机械效率为_。写出一条提高斜面机械效率的措施。【解析】物体沿斜面上升，此过程中的额外功主要是指抑制摩擦力做功。斜面的机械效率为=×100%=80%。答案：抑制摩擦力做功 ； 80% ； 增大斜面倾角减小斜面粗糙程度等例三：小刚同学想测量家中一头肥猪的重，如下列图。他用绳将猪绑住挂在木棒的B点，将棒的一端O放在石坎上，人通过挂在A端的测力计拉起木棒的另一端，使木棒刚好到达水平位置。测力计示数F=320N,OA=1.6m,OB=0.4m。(1)请你根据以上数据计算猪的重力大约是多少(2)你认为利用这种方法测出的猪的重力比实际重力偏大还是偏小，并说明产生误差的原因是什么如果猪的实际重力为1200N，猪被拉离地面0.1m，这个过程中杠杆装置的机械效率是多少【解析】1设猪的重力为G，由杠杆平衡原理，G·OB=F·OA，解得G=1280N.。2利用这种方法测出的猪的重力比实际重力偏大。产生误差的原因是木棒具有重力。3猪被拉离地面h=0.1m，A点升高H=4h=0.4m，有用功W有=Gh，总功W总=FH,，杠杆装置的机械效率是=×100%=93.75%。【突破训练】一、选择题1某人用如下列图的滑轮组匀速提起260N的物体，所用的力为100N，物体提高1m。 那么以下说法中正确的选项是A拉力做的有用功是100J B拉力做的总功是260JC滑轮组的机械效率是65% D物体上升过程中动能转化为势能2以下说法正确的选项是A机械做功越快，机械效率就越高 B做功时间越长，机械功率越大C功率大的机械比功率小的做功快 D所有机械的机械效率都小于13如下列图，重力为500N的物体与地面间的滑动摩擦力是150N，为使物体匀速移动，必须在绳端至少加60N的拉力。那么滑轮组的机械效率=_。假设物体上面再放一重为200N的物体A，那么这时滑轮组的机械效率应_(填“增加“减小“不变)4一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比A有用功减少，总功减少 B有用功增加，总功增加C有用功不变，总功不变 D有用功不变，总功减少5在不计绳重和摩擦的情况下，利用图示的甲、乙两装置，分别用力把一样的物体匀速提升一样的高度假设用、表示甲、乙两装置的机械效率，、表示拉力所做的功。A，B，C，D，6程跃要提起重800N的物体，但是他的最大拉力只有300N于是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物。己知每个滑轮重20N，程跃想站在地上向下拉绳，他最好选择图中_滑轮组来提起重物(选填“a、b或“c)。请在所选的图中画出正确的绕绳方法。如果程跃的实际拉力是280N，求出所选滑轮组的机械效率。7如下列图，小民利用滑轮组先后竖直向上匀速提升物体A和物体B。当提升物体A时，滑轮组的机械效率为75%，小民对地面的压力为F1；当提升物体B时，小民对地面的压力为F2。小民的质量为65kg，物体A的质量为90kg，物体B的质量为50kg。假设在拉绳子的过程中，小民对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，不计绳重和摩擦。那么F2:F1=_。8用滑轮组以不同速度匀运提升重物A，作用在滑轮组绳子自由端的拉力均为F，如下列图，不计绳重和摩擦。当拉力F的功率为P1时，重物A以速度v1匀速上升h所用的时间为t1；当拉力F的功率为P2时重物A以速度v2匀速上升h所用的时间为t2；当拉力F的功率为时，重物A以速度v3匀速上升h所用的时间为A BC D 9在生产中，人们往往用的是由杠杆、滑轮等简单机械组合而成的复杂机械。在一次科技活动中，某校物理小组的同学们分别用一轻质杠杆(不计杆重)、一只滑轮和一些细绳构成了如下列图的组合机械，其中O为支点，OA=3OB，他们发现使用组合机械可以更省力，如果提升G=90N的物体。在不计滑轮重、杆重和绳重及部件间的摩擦时，拉力F= _N。为了测量这个组合机械的机械效率需要测量的物理量有(用文字和字母表示) _；这个组合机械的机械效率为(用你选用的字母表示)=_。10、08潍坊小明同学利用圆珠笔杆、钢丝、细绳制成了如下列图的滑轮组用其匀速提升重物以下说法正确的选项是A拉细绳的力F等于钩码重力G的1/3B拉细绳的力F等于钩码重力G的1/7C 用该滑轮组提起不同的钩码，机械效率一样D用该滑轮组提起不同的钩码，机械效率不同11、08济宁用一样的滑轮和绳子分别组成如图11所示的甲、乙两个滑轮组，把一样的物体提升一样的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况下，甲所用的拉力乙所用的拉力；甲滑轮组的效率乙滑轮组的效率填“大于、“等于或“小于。12如下列图，某打捞队的工人用滑轮组把底面积为O.02m2、高为2m的实心圆柱体从水下提起，圆柱体的密度为2.0×103kg/m3，水的密度为1.O×103kg/m3，滑轮组的机械效率是70%(g取10N/kg，滑轮和绳子的重力忽略不计)求：(1)圆柱体在水中所受的浮力(2)假设圆柱体从H=16m深处被缓慢地匀速提起，到刚露出水面时，绳子自由端拉力F所做的功(3)如果绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为400N，那么物体被提到露出水面多高时，绳子恰好被拉断?
