1、专项(四) 机械效率的测量及计算,【规律总结】,机械效率一般有三种:滑轮组的机械效率、斜面的机械效率、杠杆的机械效率。 (1)实验中要匀速拉动弹簧测力计。 (2)提高滑轮组机械效率的方法:减小额外功,即减小机械自重及摩擦;在允许范围内增加货物重力,货物越重,越大。,例1 图Z4-1甲是林红做“测量滑轮组的机械效率”的实验装置。图Z4-1 (1)实验时林红沿竖直方向 拉动弹簧测力计,使钩码上升10 cm,弹簧测力计的示数如图甲所示,其拉力为 N,若每个钩码重2 N,则滑轮组的机械效率为 (写成百分数的形式,结果保留三位有效数字)。 (2)实验中,钩码上升10 cm所用的时间为1 s,则拉力的功率
2、为 W。,匀速,2.4,83.3%,0.72,(3)林红做完实验,通过和其他小组交流,了解到滑轮组的机械效率与动滑轮重G动有关系,接着她改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图乙所示的图像。由图像可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越 。若不计绳重和摩擦,分析图像中的A点可知,被提升物体所受的重力为 N。,低,3,【变式1】 林红在“探究斜面的机械效率”的实验中,用长度s=0.50 m的木板搭成一个斜面,用弹簧测力计将重力G=5.0 N的物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端。 (1)林红在实验中,调整斜面高度为h=0.22 m,将物块从斜面底端匀速拉至顶
3、端的过程中,弹簧测力计的示数F=4.0 N,则有用功为 J。 (2)林红利用上述器材进一步研究发现,木板搭成倾角不同的斜面时,将物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中,额外功W额与斜面的水平长度L(木板在水平面上的正投影长度)的关系如下表。通过数据分析,林红得出了结论:W额与L成 比。 当斜面的水平长度L=0.40 m时,斜面的机械效率为 。(写成百分数的形式,结果保留三位有效数字),图Z4-2,1.1,正,65.2%,【变式2】 某实验小组利用如图Z4-3所示装置探究杠杆的机械效率。 实验的主要步骤如下: 用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳 竖直连
4、接一个弹簧测力计,使杠杆保持水平; 图Z4-3 竖直向上拉动弹簧测力计 上升(保持O点位置不变),在此过程中弹簧测力计的示数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。 完成下列问题: (1)步骤中空白处应填上 。 (2)若测得G=2.5 N,F=1.2 N,h1=8 cm,h2=20 cm,则杠杆机械效率为= 。(写成百分数的形式,小数点后保留一位小数) (3)本次实验中,若提升的钩码重一定,只将钩码的悬挂点由A移至C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则有用功 ,杠杆的机械效率将 。(均选填“变大”“变小”或“不变”),匀速,83.3%,不变,变大,例2 2017乌鲁木
5、齐 图Z4-4所示装置是实验时用轻绳绕成的滑轮组。悬挂的重物G=4.8 N,当重物静止于任意位置时,手对轻绳的拉力均为F1=1.8 N;当重物匀速上升时,手对轻绳的拉力为F2=2.0 N,且物重上升过程中动滑轮恰好转过1圈。已知动滑轮周边凹槽的周长C=0.3 m。求: (1)动滑轮的重力。 (2)重物上升过程中的有用功、总功以及滑轮组的机械效率。图Z4-4,【变式1】 如图Z4-5所示,工人用沿斜面向上、大小为500 N的推力,将重800 N的货物从A点匀速推至B点;再用100 N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5 s,到达C点。已知AB长3 m,BC长1.2 m,距地面高1.5 m。求: (
6、1)货物在水平面上运动的速度。 (2)水平推力做功的功率。 (3)斜面的机械效率。图Z4-5,【变式2】 如图Z4-6所示,林红同学在探究利用杠杆做功的实践活动中,杠杆一端固定,中点处挂有一重力G为20 N的重物,现在竖直提起杠杆的另一端,使物体缓慢匀速提升。(摩擦忽略不计) (1)若不计杠杆自重,求拉力F的大小。 (2)若杠杆是一根自重为5 N、材料均匀的硬棒,将重物提升的高度h为0.1 m,林红使用杠杆所做的有用功W有为多大?机械效率是多大?图Z4-6,【变式3】 中国北京获得2022年第24届冬季奥林匹克运动会举办权,各项准备工作正在高效地进行。如图Z4-7所示是某建筑工地上使用的塔式起重机,它在15 s内把质量为500 kg的货物匀速提升到3 m高的地方。 (1)求起重机对货物做的功。 (2)求起重机对货物做功的功率。 (3)如果起重机的机械效率是60%,求起重机的电动机做的总功。(g取10 N/kg)图Z4-7,
