物物物物n浮物浮物第六講械效率與斜面物物物物n浮物浮物知識點1、基本概念（）用功、額外功、總功1)有功：為了達到某一目的而必須要做的功叫有用功。用表2)額功：并非需要，又不得不做的功叫額外功，用W表3)總：有用功和額外功的總和叫總功，用W表示，即W=W+（）械效率1)定：有用功與總功的比值叫機械效率，η表示2)公：=

W有用W

×100%=

有用有用額外

×100%重要提示：（）械效率反映了有用功在總功中占的比例大小，它沒有單位。（）高機械效率的力法：減少機械自身重（動滑輪重）；減少機械的摩擦等來減小額外功。（）于有用功總小于總功，機械效率總小于12、機械效率公式匯總（常見的種情況）(1)豎滑輪組的機械效率（一般情況下，不涉及浮力等問題）1）任何情況下都成立：WG①=有用×100%=×100%WFSWGG②=有用×100%=×100%=×100%=×100%WFSFnhnF12）若不計繩重及軸的摩擦，有F=（G+G）②=

W有用W

×100%=

有用有用額外

×100%=

物h物動

×100%=

物物動

×100%3）在任何情況下都有：（動力作用在繩端）S=nhv=nvW=GhW=FS（）豎直使滑輪組，在液體中提升重物（涉及浮力）

P=Gv

P=Fv1）在液體中提升重物，不計液體的阻有：F(F)h①η有×100%=Fs總②若計液體的阻力、繩重及軸的摩擦，有：

×100%=

G物浮

×100%①F=

（G＋G－）②=

物浮物浮動

×100%推導過程：Wη=有用×100%=W

物浮

×100%=

F物浮F物浮動

×100%=

物浮物浮動

×100%（）平使用滑輪組（物體水平方向運動，克服摩擦力做功，如圖）η=

W有用W

×100%=

s物物繩

×100%=

s物物Fns物

×100%=

f物

×100%

物有用其中：=ns物有用

v=nv

W=fsW=FSP=fv

P=Fv

圖3(4)斜面1）斜面光滑（不計摩擦）W=W因，F(xiàn)L=GH2）斜面不光滑（有摩擦）①=fLW=GhWG②有用×100%=×100%WFLW③有用×100%=W有用額外

×100%=

h物物

×100%（5）滑輪與斜面組合①=GhW=FS=nFSη有100%=×100%=Fs總繩物

×100%其中h為物上升的高度S為體移動的距離；S為子自由端移動的距離；n為子的股。例：例：于功、功率和機械效率相互關(guān)系的說法中，正確的是（D）A．機械效率越高，機械做功越B．做功越多的機械，機械效率越高C．功率越大的機械，做功越多D做功越快的機械，功率越大例2：個改進后的滑輪組提高了機械效率，用它來把同一重勻速提升同樣高度，改進后與改進前比較(D)A．做的有用功減少了．總功不變，有用功增加了C．總功不變，額外功減少了．有用功不變，總功減少了例3：金用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率。實驗豎直向上拉動杠桿，使掛在杠桿下面的鉤碼緩緩上升。（支點和杠桿的摩擦不計）問：（）為5N的鉤碼掛在A點時人的拉力F為4N。鉤碼上升0.3m時動力作用點上升0.5m，此時機械效率η1為大？（）金為了進一步研究杠桿的機械效率與哪些因素有關(guān)用該實驗裝置，將鉤碼移到B點再次緩慢提升杠桿使力作用點C仍上升0.5m問：與第一次相比，人的拉力F將（填“變大”“變小”或“不變”）。比較此時的機械效ηη的大小，并用學過的知識給以推導。答：1有用功W×0.3m=1.5J，功W=Fs=4N×，機械效率：=W/W×100%＝1.5J/2J×100%＝；因為杠桿升高的高度不變，所以克服杠桿自重所做的額外功不變（即W=Gh不于掛點更接近支點，所以鉤碼提升的高度減小，根據(jù)W用Gh可，有用功減小；從上面的表達式可知W減、不，所以

額外有用

變大，分母變大η就減小；即η

例：圖所示，在“測滑輪組機械效率”實驗中，若物體重。(1)實驗時沿方拉繩子由端最省力，且應拉動彈簧測力計。若物體上升高度為10cm此時彈簧測力計的示數(shù)如圖中所示，則滑輪組的機械效率是。

(2)若僅增加物體的重量不計擦該輪組的機械效率將（“增大減小”“變）答：直向上勻速直線83.3%增大例：小組在測定滑輪組的機械效率，實驗裝置如圖甲所示（）驗的某一時刻，發(fā)現(xiàn)靜止時彈簧秤的讀數(shù)要比勻速拉動時的讀數(shù)小，理由是（）想提高滑輪組的機械效率，在不改變重物的重力和滑輪組的結(jié)構(gòu)的前提下，可采用的辦是（）果將繩子改成如圖乙的繞法來提升相同的重物，并提升相同的高度，則在下列科學量中沒有發(fā)生變化的是①簧秤的讀數(shù)②有用功③額外功④總功⑤機械效率（該小題中繩子重和裝置內(nèi)部的摩擦忽略不計）答：1在此時，靜摩擦力比勻速拉動時的摩擦力要小（）輕動滑輪的重（或減輕繩重）

（3）②③④⑤例：位建筑工人用了如圖所示的裝置把建筑材料運送樓上，已知吊籃的質(zhì)量為，建1筑材料的質(zhì)量m人對繩子的拉力為，吊籃在拉力的作用下勻速上升了h，不計繩重2及摩擦。下列表述正確的是（B）A繩子自由端移動的距離為3hB．工人做有用功為gh2C．人做的額外功為2Fh-(mD．滑輪重為3F-(m)g11例如圖所示是重機吊臂上滑輪的示意圖該滑輪組將一些規(guī)格相同的石板均速提升到2m高的平臺上塊板的重力均為1.2×10N輪一次提升一塊石板時繩的拉力F的功率3000W此時滑輪組的機械效率為80%，計摩擦和鋼絲繩的重力，求：（）此過程中，石板勻速上升時的速度是多少？（）該滑輪組一次勻速提升兩塊石板到同一平臺上，則此時鋼絲繩的拉力F是多少？

）答1）根據(jù)==

可得總功：=

=

=3×J，由P=可得拉起古板的時間t==所以古板的上升速度v====0.2m/s；（）W=Gh=W﹣可動滑輪重力G=

=10s，

==3000N由圖知，通過動滑輪繩子段數(shù)n=3，不計摩擦和鋼絲繩的重力，由F=（+G）可得，當滑輪一次提升兩塊石板時拉力為F=×（2×1.2×10N+3000N）=9000N例用如圖甲所示的滑輪組從水中提升物體已被提升的物體M質(zhì)量為76kgM的體為3×10，在M物未露出水面的過程中，繩子自由端的拉力F將體以0.5m/s的速度勻速提升了的度，此過程中，拉力F做的功隨間t的變圖象如圖乙所示，不計繩重和摩擦力大小．求）（）物體M的力？（）動滑輪下端掛鉤上的繩子拉力？（）滑輪組提升重物的機械效率？答1）物體M的力G=mg=76kg×10N/kg=760N（）體M浸在水中，則V=V=3×10m，物體M受到浮力：F=ρgV=1×10kg/m×10N/kg××m=30N，則動滑輪下端掛鉤上的繩子拉力F=GF=760N﹣30N=730N；（）于物體未露出水面，物體受浮力作用，則滑輪組提升重物所做的有用功：W=（G﹣）h=730N×10m=7300J；貨物以的度勻速提升的高度，由v=可知，運動的時間：==20s由圖乙可知，此時拉力做的總功是8000J

η=

例如圖重為的體與地面間的摩擦力是150N，為使物體勻速移動，必須在繩端加以6的水拉力滑組的機械效率約_83.3%__物移動速度為1min內(nèi)力做的功是_2160J_J．例10圖示質(zhì)為15k物體A,在小為的力作用下以1m/s的速度做水平勻速直線運,已滑輪組機械效率為80%,則拉力在10秒所做的功是450__焦物體A所的摩擦力是_36牛。例如圖示一重為40N物在水平拉力的用下水平向右作勻速運,彈簧測力計數(shù)為1N(滑輪重、繩重及與滑輪的摩擦均不)則物體受到地面的摩擦阻力為_1__N，力為_2_N.若物體以10cm/s的速度勻速前進4s則拉力做的功_0.4_J，功率_0.1_W.例12:用N的力一斜面向上拉重為N的體，剛好可使其沿斜面勻速上滑.如此斜面的機械效率為，斜面的高與長之比:C）A.4∶1;B.5∶1C.1∶5D.以都不對例如圖示，斜面長s=10m高h=4m，用沿斜面方向的推力F，一個重為150N的體斜面底端A勻速推到頂端B.運過程中物體克服摩擦力做了的功則物體運動過程中克服物體的重做的功W=__600_J，斜面的機械效率η=__75%_推力F的小F=__80_N.例如圖所示，已知斜面長，高2m，拉力為50N。利用這個裝置將重為100N的物體在5s內(nèi)速從斜面的底端拉到頂端。則拉力做功的功率為100W該裝置的機械效率為40％。例如圖所示，為2100N的物體，在拉力F的用下沿斜面以0.2m/s的度動了5m，同時甲物體升高了．面和滑輪組的總機械效率為80%則下列說法中，正確的是（C）A.繩自由端通過的距離為5mB.總功為6300JC.拉F為525ND.有用的功率為420W精習1．用一個重2N的滑輪勻速提重的貨物，裝置的機械效率可能(A)A．85％Bl0％C．％D．100％2．建筑工地上，裝修工人用如所示的滑輪組運送材料和廢料，先將質(zhì)量的地板磚從地面勻速提升到三樓，工人所用拉力為F滑輪組的機械效率η；后又將量為m的廢料從三樓勻速運送到地面，工人所用拉力為F，滑輪組的機械效率η，（）A．=η

B．η

．<F

．＞F3．利用圖中甲、乙兩種裝置，同一重物分別勻速提升同一高度，不計摩擦及繩子的重量，則（C）A．以各自的滑輪為參照物，重都是靜止的．拉力F一定比拉力F大C．兩種裝置的機械效率不一樣．兩次重物增加的重力勢能不一樣4．關(guān)于機械效率的說法中，正的(D)A．利用機械越省力，機械效率高．機械做功越快，機械效率越高C．有用功相同，總功越大的機效率越高D額外功相同，有用功越大的機械效率越高5．圖所示，用相同的滑輪組用不同的繞法提起相同的重物，繩重和摩擦忽略不計，則物體在勻速上升的過程中（B）A．甲圖更省力，甲圖機械效率B．甲圖更省力，兩圖機械效率樣大C．乙圖更省力，乙圖機械效率D．乙圖更省力，兩圖機械效率樣大

6．體重是的學用重10的桶，提起重為l的水沿樓梯送到高的舍里使用。完成這一次提水，做的有用功和額外功分別(B)A．；50JB．；2050J．550J2000J．2500J；7．如圖所示，用動滑輪把一個體勻速拉起，不計摩擦，則下列說法中正確的是（C）A．使用這個滑輪可以省功B．使用這個滑輪可以省距離C．拉起的物體質(zhì)量越大，滑輪機械效率越高．把物體拉起的越高，滑輪的機械效率越高8．如圖所示，物體G在豎直向的拉力F的作下，勻速上升0.2m．知G=18N，F(xiàn)=10N．一程中，不能得到的結(jié)論是（C）A．繩子自由端上升0.4mB．拉做功4J．動滑輪重為2ND．該動滑輪的機械效率為90%9．如圖所示，規(guī)格完全相同的輪，用相同的繩子繞成甲、乙兩個滑輪組，分別提起重為G和G的兩個物體，不計摩擦，比較它們的省力情況和機械效率，下列說法正確的(D)A．若G=G，F(xiàn)<F，的機械高B．若G=G，F(xiàn)>F，的機械率高C．若<G，F(xiàn)<F，、乙的械效率相同D．若<G，F(xiàn)<F，的機械率高10.興趣小組通過系列實驗探究響滑輪組機械效率的因素。（）如圖甲所示的裝置探究輪組的機械效η與滑輪重

動的關(guān)系，改變動滑輪重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖乙所示的圖像。分析該圖像，可以得出的結(jié)論是被提升體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低。（）探究滑輪組的機械效η與子繞法的關(guān)，應該選擇圖丙中的①和③（或②和④）進行實驗操作。（填寫相應數(shù)字）（3）要探究滑輪組的機械效η與物重的關(guān)系，請你簡述實驗方案：

使用同一滑輪組勻速提升重物，通過改變懸掛鉤碼的個數(shù)改變物重進行多次實驗，每次實驗用彈簧測力計測出拉力大小通過計算并比較滑輪組的機械效率得出結(jié)論。11.某實驗小組探究影響滑輪組械效率因素的實驗裝置如圖所示，實驗數(shù)據(jù)如表：(1)通過分析表中數(shù)據(jù)可知第次驗是用填“甲”或“乙)裝置做到。(2)計算第次驗的機械效η=83%，在第次實中鉤碼上升的時間是6s，該次實驗中拉力功率是0.24W.(3)通過比較和4兩的實驗據(jù)，可以得出的結(jié)論是滑輪組的機械效率與物體被提升的高度無(4)已知每只滑輪重1N，計算第次實中由于機械摩擦而損耗的能量為0.04J12.如圖所示，利用滑輪組裝置速拉動水平面上的物體．已知物體在水平面上受到的滑動摩擦力為重力的倍物體被勻速拉動的距為．當物體質(zhì)量為2kg時滑輪組的機械效率為50%，不計重和繩與滑輪間的摩擦力．求：（）體質(zhì)量為2kg時在水平面上受到的滑動摩擦力；

333（）滑輪的重力）物體量為10kg，以0.1m/s的度勻速運動時，拉力F的功率．333解）物體受到的摩擦力：f=0.1G=0.1×2kg×10N/kg=2N，（）為==，故F===N由圖知，滑輪組由3段子拉著滑輪，由F=（+f）得動滑輪重力：=3F﹣f=3×N﹣2N=2N，（）物體質(zhì)量為10kg時物在水平面上受到的滑動摩擦力為：f′=0.1G′=0.1×10kg×10N/kg=10N

自由端的拉力為F′=（+f）×（2N+10N=4N拉力功率為==Fv=4N×13示體重×101.610kg/m.測得物體在出水面前、后牽引車作用在繩子上的拉，10N/kg.當是_是1m/s，牽引為___。解1)∵G=mg=ρVg，∴體的體積：V=G/g=1200N/10N/kg×1.6×10kg/m=0.075m物體浸沒在水中受到的浮力：F=

gV=1.0×10kg/m×10N/kg×0.075m=750N設(shè)物體在水中受到的拉力為F∵F=G，F(xiàn)?F=1200N750N=450N，設(shè)出水面前、后牽引力作用在繩端的拉力為、′,動滑輪的重力為G，∵不計摩擦、繩重及水的阻力，∴物體出水面前：F=

N=3

物體出水面后：F′

1200=33

??????②由①÷②式得：=300N

根據(jù)①式得：F=

1=1=33

=250N物體出水面前的機械效率η

有總

×100%=×100%=60%F3h3250(2)物體出水面后，繩端受到的力F=

3

=500N，繩端動的速度為v=3v=31m/s=3m/s拉力的功率，P′′′=500N3m/s=1500W，故答案為60%；1500W.14、在圖裝置中，物體m=10千，在F的作下m0.4米秒的速度在水平面上作勻速直線運動，彈簧秤的示數(shù)為10牛．求：（）力F為少牛頓？（2）體受到水平面的阻力是多少牛頓？3）在（解）物體做勻速直線運動，物體受到的摩擦力拉力F=F+f=2F=2×10N=20N；

（2）因為物體做勻速運動，所以物體到的阻力f=F=10N；（3）分析滑輪可知，n=2，拉力端動速度v=v×，拉力端移動距離s=vt=0.2m/s×，拉力做功W=Fs=20N×拉力的功率：P=15.如所示在小車的男孩子在繩子末端施加的平拉力F物體M和車在水平地上做相向的勻速直線運動，物體M速度為

=4W．

速為0.3m/s面物體M的擦力為N后繩子自由端移動距離為3（不計繩重、滑輪重以及繩與滑輪的摩擦）。16．如圖所示，斜面長，2m質(zhì)量為50kg的小明站在斜面頂端，用平行于斜面向上的75N的力將100N重的體從斜面底端勻速拉到斜面頂端g=10N/kg，那么（D）A．小明對物體做的總功為1300J．斜面的機械效率是75%C．物體所受的摩擦阻力為75N．物體所受的摩擦阻力為25N17.如圖是小明同學斜面機械效跟什么因素有關(guān)的實驗裝置．實驗時他用彈簧測力計拉著同一物塊沿粗糙程度相同的斜面向上做勻速直線運動．部分數(shù)據(jù)如：實驗次數(shù)123

斜面的傾斜程度較緩較陡最陡

物塊重G/N101010

斜面高度h/m0.10.30.5

沿斜面拉力5.06.78.4

斜面長111

機械效率45%60%（1）小明探究的是斜面的機械效率跟斜面的傾斜程的關(guān)系．在第次實驗中，斜面的機械效率為，物塊和斜面的內(nèi)能增加了約．（2）分析表格中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：斜面粗糙程度相同時，斜面越陡，機械效率越_高__．若要探究斜面機械效率跟斜面粗糙程度的關(guān)系，應保持傾斜程度不變．18.如圖所示，物重G2000，面長，高3m，斜面和滑輪組裝置的總機械效率為80%，將重物沿斜面以的度拉上來，：（）需拉力F是少？（）械的總功率是多少？解：1由題意可知斜面和滑輪組都是為了將物體的位置提高，所以有用功：W=Gh=2000N×3m=6000JW=W/η=6000J/80%=7500J拉力作用點移動的距離等于物體移動距離的倍即：S′=nS=3×5m=15m所拉力W/S=500N（）物上升時間t=s/v=5m/0.2m/s=25s機的總功率=W/t=7500J/25s=300w拓提1、如圖所示利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動水平地面上重為300N的物體,拉力F的大小為30N.若體和地面之間的擦力大小為45N,處拉力大小和滑輪組的機械效率分別(B50%75%C.60ND.、圖所示的物體A在拉力作下水平面做勻速直線運動知滑輪組機械效率為，物體運動的速度為，下列分析計算正確的是（B）A．物所受合力為5NB．物體到的摩擦力為12NC拉力做功的功率5WD10s內(nèi)機械所做的有功為3、如圖所示質(zhì)量為的體大小為5N的拉F用下做勻速直線運動。己知滑輪組機械效率為80%,物體運動的速度為1m/s.下選項中正確的(D)A.物A受的摩擦力為15NB.拉力F做功功率為12WC.繩自由端移動的速度為D.在10s機械所做的有用功為120J4、圖用100N的拉著物體A以的速度勻速前進，若A受到的摩擦力是20N，那么連接A和滑輪的那段對拉力是80N，體B的摩擦力是40N，B的速是4m/s若運動前A.B距10m.經(jīng)2sA.B相6m，在2s鐘內(nèi)拉力F對A做的功是400J，若體A重重力做功.

5ABAB5MBAAA、如圖是測量斜面機械效率的實驗裝置，已知物G為，簧測力計的數(shù)如圖所示，下列有關(guān)實驗過程的說法中不