《12.3機(jī)械效率》學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．能結(jié)合實(shí)例分析什么是有用功、額外功和總功。2．明確機(jī)械效率是描述做功效率的物理量。能利用機(jī)械效率的公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。3．能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定某種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率。【課堂合作探究】生活中我們常常會(huì)遇到“效率”這個(gè)詞。如：利用機(jī)械幫助我們完成某項(xiàng)任務(wù)，也會(huì)涉及效率問(wèn)題。利用機(jī)械幫助我們完成某項(xiàng)任務(wù)，也會(huì)涉及效率問(wèn)題。小明家最近買了一處新樓房，家在三樓。想把洗手間、廚房裝修一下，需把沙子運(yùn)到三樓。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)需要，選擇器械幫助小明家解決這個(gè)問(wèn)題，看看哪個(gè)小組選的辦法最好？三種方法供參考：第1種是人直接提著沙子上樓；第2種是把沙子放進(jìn)桶里，人通過(guò)動(dòng)滑輪把沙子拉上樓；第3種是把沙子放進(jìn)質(zhì)量較小的袋子里，人通過(guò)動(dòng)滑輪把沙子拉上樓。一、有用功和無(wú)用功實(shí)驗(yàn)探究：使用動(dòng)滑輪是否省功？在如圖甲所示，用彈簧測(cè)力計(jì)將鉤碼緩慢提升一定的高度，計(jì)算拉力做的功。設(shè)鉤碼重為G，提高h(yuǎn)的高度。所做的功為：在如圖乙所示，利用動(dòng)滑輪把同一個(gè)重為G的物體，提高h(yuǎn)的高度。動(dòng)力所做的功為：如果忽略動(dòng)滑輪重和滑輪與繩子間的摩擦：結(jié)論：但是，在使用動(dòng)滑輪的時(shí)候，還得克服動(dòng)滑輪的重力，以及繩子與滑輪之間的摩擦做功。所以，使用機(jī)械不能省功，還需要額外多做一部分功有用功(W有用):.額外功(W額外):總功（W總）：用水桶從井中提水的時(shí)候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功?如果桶掉到井里，從井里撈桶的時(shí)候，撈上的桶里帶了一些水，這種情況下哪部分是有用功，哪部分是額外功?機(jī)械效率定義：公式：3.意義：4.因?yàn)閃有用<W總，所以，。5.一些機(jī)械的機(jī)械效率6.怎樣才能提高機(jī)械的效率實(shí)驗(yàn)：測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)器材：注意事項(xiàng)：影響滑輪組機(jī)械效率的因素【課堂小結(jié)】1、關(guān)于機(jī)械效率的說(shuō)法中正確的是（）A、越省力的機(jī)械，效率越高B、做有用功越多的機(jī)器，效率越高C、做相同的功，額外功的值越小，效率越高D、做功越快的機(jī)械，效率越高2.（2020涼山）關(guān)于功率、機(jī)械效率，下列說(shuō)法正確的是（）A.做功越多的機(jī)械，其功率就越大B.越省力的機(jī)械，其功率就越小C.做功越慢的機(jī)械，其機(jī)械效率就越低D.有用功與總功的比值越大的機(jī)械，其機(jī)械效率就越高3.（2020涼山）關(guān)于功率、機(jī)械效率，下列說(shuō)法正確的是（）A.做功越多的機(jī)械，其功率就越大B.越省力的機(jī)械，其功率就越小C.做功越慢的機(jī)械，其機(jī)械效率就越低D.有用功與總功的比值越大的機(jī)械，其機(jī)械效率就越高4.（2020撫順）（多選）如圖所示，小吉用200N的拉力，在4s內(nèi)將重500N的物體勻速提高2m。不計(jì)繩重及摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）A．動(dòng)滑輪重為100NB．滑輪組的機(jī)械效率為62.5%C．拉力做功為1000J D．拉力的功率為300W5.一臺(tái)起重機(jī)將重3600N的貨物提高4m,起重機(jī)做的有用功是多少？如果額外功是9600J，總功是多少？機(jī)械效率是多少？起重機(jī)所做的額外功是由哪些因素引起的？【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】一、單選題用如圖甲所示的滑輪組緩慢提升不同物體，每次物體被提升的高度均為0.5m，滑輪組的機(jī)械效率與物體受到重力的關(guān)系如圖乙所示.不計(jì)摩擦，下列分析正確的是(

)A.動(dòng)滑輪的重力為5N

B.該滑輪組的機(jī)械效率可以達(dá)到100%

C.滑輪組的機(jī)械效率越高，拉力做功越少

D.每次提升重物時(shí)，滑輪組做的額外功為5J如圖所示，物體在沿斜面向上拉力的作用下，從傾角為30°的斜面底端勻速拉到斜面的頂端，已知物體所受重力為G，斜面的機(jī)械效率為75%，若物體受到的拉力和摩擦力分別用F和f表示，則(????)A.F=16G

f=23G B.F=23G

f=1影響滑輪組機(jī)械效率大小的主要因素是(????)A.重物移動(dòng)距離的大小 B.動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)距離的大小

C.動(dòng)滑輪的總重與摩擦力的大小 D.定滑輪的個(gè)數(shù)與摩擦力的大小如圖所示，小明用桶把一些沙子運(yùn)上三樓。在此過(guò)程中(????)A.小明克服自身重力所做的功是總功

B.小明克服沙子重力所做的功是有用功

C.小明克服沙子重力所做的功是額外功

D.小明克服桶的重力所做的功是有用功

如圖所示，某同學(xué)使用動(dòng)滑輪把600?N的重物勻速提升了3?m，所用的拉力是400?N。下列說(shuō)法正確的是(????)A.機(jī)械效率是80％

B.有用功是1?800?J

C.額外功是300?J

D.總功是2?100?J

如圖為“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)。在彈簧測(cè)力計(jì)拉力作用下，重6N的物體2s內(nèi)勻速上升0.1m，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖示(不計(jì)繩重與摩擦)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(????)A.彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是2.4N

B.物體上升的速度為0.05m/s

C.彈簧測(cè)力計(jì)拉力的功率為0.12W

D.滑輪組的機(jī)械效率約83.3%

如圖所示，用30N的拉力F沿水平方向拉繩子的一端，使重400N的物體A以0.1m/s的速度沿水平地面向左勻速運(yùn)動(dòng)了10s，已知滑輪組的機(jī)械效率為80%，則此過(guò)程中(????)A.繩子自由端移動(dòng)的距離為1m B.滑輪組對(duì)物體A的水平拉力為90N

C.拉力F的功率為3W D.拉力F所做的有用功為72J如圖所示，用滑輪組提升重物時(shí)，重400N的物體在10s內(nèi)勻速上升了1m。已知拉繩子的力F為250N，則提升重物的過(guò)程中(????)A.做的總功是400J

B.拉力F的功率是25W

C.繩子自由端被拉下1m

D.滑輪組的機(jī)械效率是80%

二、計(jì)算題如圖所示，每個(gè)滑輪均重50N，拉著重450N的物體以0.1m/s的速度上升，拉力F的功率是60W(不計(jì)繩重)，求：

(1)拉力F的大小;(2)滑輪組的機(jī)械效率;(3)貨物上升4m過(guò)程中，克服摩擦力做的功。

如圖所示，用汽車通過(guò)滑輪組以2m/s的速度勻速拉起深井中的物體A時(shí)，對(duì)繩的拉力為F1，F(xiàn)1的功率為P1；第二次以6m/s的速度勻速拉起物體B時(shí)，對(duì)繩的拉力為F2，F(xiàn)2的功率為P2.已知GA=5.7×103N，GB=1.2×104N，P如圖所示，利用滑輪組水平均勻拉動(dòng)放在水平地面上質(zhì)量為m=2.4kg的物體，物體與地面的接觸面積為300cm2，物體3s內(nèi)移動(dòng)的距離為1.5m，拉力F=1.2N，A點(diǎn)的拉力為2N。求：

(1)物體對(duì)地面的壓強(qiáng)。

(2)拉力F的功率。

(3)滑輪組的機(jī)械效率η(結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后一位)。

用如圖所示滑輪組在15s內(nèi)將重1000N的物體勻速上升了3m，人用的拉力F為600N，不計(jì)繩重和摩擦力。求：

(1)動(dòng)滑輪的重；

(2)人所做的功；

(3)滑輪組的機(jī)械效率。

參考答案1.D【解析】A.由圖乙可知，提升物重G=10N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率η=50%，

不計(jì)繩重和摩擦，滑輪組的機(jī)械效率η=W有用W總×100%=G?G?+G動(dòng)?×100%=GG+G動(dòng)×100%=10N10N+G動(dòng)×100%=50%，

解得動(dòng)滑輪重力：G動(dòng)=10N，故A錯(cuò)誤；

B.使用滑輪組時(shí)，需要提升動(dòng)滑輪做額外功，使得有用功小于總功，滑輪組的機(jī)械效率總小于100%，故B錯(cuò)誤；2.B【解析】有用功：W有用=G?，拉力做的功為總功：W總=FL；

由傾角為30°的斜面可得L=2?，

斜面的機(jī)械效率：η=W有用W總=G?FL=G?F×2?=G2F，

代入數(shù)據(jù)，75%=G2F，解得F=23G；

額外功就是克服摩擦所做的功：W額=W總?W有用=FL?G?=fL=FL?G×L23.C【解析】機(jī)械效率等于有用功和總功的比值，即，影響機(jī)械效率的主要方面在有用功和額外功占得比例大小，所以影響滑輪組機(jī)械效率的因素有：提升物體的重力、動(dòng)滑輪重力、繩子重力和摩擦。

綜上所述，故ABD錯(cuò)誤，C正確。

故選C。

4.B【解析】小明用桶把一些沙子運(yùn)上三樓，對(duì)克服沙子重力做的功為有用功；為了提升沙子不得不克服自身重力、克服桶的重力所做的功為額外功；

克服沙子重力做的功、克服自身重力、克服桶的重力所做的功之和為總功。

可見(jiàn)，B正確、ACD錯(cuò)。

故選：B。

5.B【解析】有用功：W有用=G?=600N×3m=1800J，故B正確；

由圖知n=2，則拉力端移動(dòng)的距離：s=2?=2×3m=6m，

總功：W總=Fs=400N×6m=2400J，故D錯(cuò)誤；

額外功：W額=W總?W有用=2400J?1800J=600J，故C6.C【解析】解：A、由圖可知，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.4N，故A正確，不符合題意；

B、物體上升速度v=st=0.1m2s=0.05m/s，故B正確，不符合題意；

C、由圖知，n=3，拉力端移動(dòng)距離s=3?=3×0.1m=0.3m，

拉力做功W總=Fs=2.4N×0.3m=0.72J，

拉力做功的功率：P=W總t=0.72J2s=0.36W，故C錯(cuò)誤，符合題意；

7.D【解析】A、由圖可知，連接動(dòng)滑輪繩子的股數(shù)n=3，繩子自由端移動(dòng)的速度v繩=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s，

則繩子自由端移動(dòng)的距離s繩=v繩t=0.3m/s×10s=3m，故A錯(cuò)誤；

B、由η═W有用W總=fs物Fs繩=f3F可得，物體A受到的摩擦力f=3ηF=3×80%×30N=72N，由于物體A勻速運(yùn)動(dòng)，所以滑輪組對(duì)物體A的水平拉力等于物體A受到的摩擦力，大小為72N，故B錯(cuò)誤；

C8.D【解析】解：

AC、由圖知，動(dòng)滑輪繩子段數(shù)n=2，則繩子自由端移動(dòng)的距離：s=2?=2×1m=2m，故C錯(cuò)誤；

拉力做的總功：W總=Fs=250N×2m=500J，故A錯(cuò)誤；

B、拉力F的功率：P=W總t=500J10s=50W，故B錯(cuò)誤；

D、有用功：W有用=G?=400N×1m=400J9.【答案】(1)由圖可知，n=3，則繩子移動(dòng)的速度：v繩=3v=3×0.1m/s=0.3m/s，

由P=Wt(2)滑輪組的機(jī)械效率：(3)拉力做的有用功：W有用=G?=450N×4m=1800J，

提升動(dòng)滑輪做功：W動(dòng)=G動(dòng)?=50N×4m=200J，

由P=

10.【答案】解：

(1)①由圖知，有3段繩子繞過(guò)動(dòng)滑輪拉重物，即n=3，

不計(jì)摩擦、繩重，提升A物體時(shí)的拉力：F1=13(GA+G動(dòng))；

F1的功率：P1=F1v1=13(GA+G動(dòng))v1，

同理可得，F(xiàn)2的功率：P2=13(GB+G