初二物理机械效率导学案.doc

第三节机械效率计算题专题训练

题型一、竖直滑轮组的机械效率
例1、如图，建筑工人用400N的拉力，将重1000N的物体匀速提升3m，所用时间是18s，求：
（1）工人做的有用功
（2）工人做的总功
（3）工人做的额外功
（4）滑轮组的机械效率.
（5）工人做功的功率；
（6）动滑轮的重力

【反馈练习1】新农村建设中，某工人利用如图所示的滑轮组提升重2700N的物体，物体上升了2m，绳子末端的拉力为750N，不计绳重和摩擦力，求：

（1）工人做的有用功是多少？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？
（3）动滑轮的总重力是多少N？

题型二、水平滑轮组的机械效率
例题2、（2015齐齐哈尔）．小华用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60kg，在F=50N的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍．求：

（1）货箱的重力是多少？
（2）拉力F的功率是多少？
（3）货箱运动了1min，克服摩擦所做的功是多少？
（4）此滑轮组的机械效率是多少？

【反馈练习2】（2015甘南）．如图所示，用一只动滑轮拉着物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动．物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N．

（1）在2s内拉力做的功是多少？功率是多少？
（2）滑轮的机械效率是多少？（不计滑轮重力）

题型三、斜面的机械效率
例题3（2015天水）．如图所示，一卡车车厢车底底板距地面1.5m高，小张把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上，构成一个斜面。他通过这个斜面，用F=600N的力，把一个大木箱从B处推到A处的车上，已知木箱重为1000N。求：
（1）小张做的有用功是多少？
1）小张推木箱做了多少功？
（2）这个过程中，斜面的机械效率是多少？（结果保留一位小数）

【反馈练习3】（2015六盘水）．如图所示，现将重为5N的物体A沿长s=1.2m，高h=0.6m的斜面匀速从底端拉到顶端，在此过程中，F的大小恒为3N，所有时间是12s，求：
（1）物体A从底端到顶端的平均速度；
（2）物体A从底端到顶端过程中拉力F的功率；
（3）求此斜面的机械效率．（保留一位小数）

【当堂检测】
1、（2015大连）．建筑工地上，工人想把一个手推车推到2m高的平台上，用木板在地面上与平台间搭一个6m长的斜面。工人用平行斜面的240N的力将手推车推上平台，用时5s。若斜面的机械效率是50％。试求：
（1）工人推车所做的功是多少？
（2）工人做功的功率是多少？
（3）手推车的重力是多少？
2、（2015绥化）在建筑工地上“吊车”是常见的一种起重设备．下图为吊车上的滑轮组的示意图．在起重过程中，钢丝绳用6×103N的拉力F，将重为1.2×104N的物体在10s内匀速提升6m（不计绳重和摩擦）．求：

（1）滑轮组提升重物所做的有用功和总功．
（2）滑轮组拉力F的功率．
（3）若用该滑轮组匀速提升1.8×104N的重物，则其机械效率是多少？

3、（2015大庆）．如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来（泥坑可近似看成水平面），在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s．已知汽车所受阻力为1200N，司机师傅的拉力功率为300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：
（1）司机师傅的拉力为多大？
（2）滑轮组的机械效率是多少？

【反思升华，全面提高】
1、（2015德州）．小李用如图所示的滑轮组把90kg的物体提升3m，作用在绳子自由端的拉力是400N，不考虑绳重及摩擦（g=l0N／kg）。求：（1）滑轮组的机械效率；（2）动滑轮的重力。

2、（2015常州）．2014年6月，台湾省农民张文任栽种出一个超级大南瓜．为将南瓜顺利装车，村民们用如图所示的滑轮，用绳子绕制成滑轮组．在20s时间内，村民们用750N的拉力，将绳端沿竖直方向匀速向下拉动6m，把南瓜提升1.5m，此过程中滑轮组的机械效率为90％．（g取10N/kg）

问：（1）按题意画出滑轮组的绳子绕法．
（2）村民们拉动滑轮组的功率为多大？
（3）超级大南瓜的质量为多大？

F1
F
图3

3、用如图3所示的滑轮组来匀速拉动钢锭，已知钢锭与地面的摩擦力F1为1200N，若此时滑轮组的机械效率为80%，物体速度为1m/s．
①拉绳的速度是多少？
②拉绳的力F至少为多大？
③拉力的功率是多少？

第十二章简单机械复习课
答案：1）400N （2）100W （3）80％
一、【复习目标】
1. 知道各种简单的机械及其特点；会画出给出杠杆的力臂。
2. 理解杠杆的平衡条件，并能应用其解决简单的问题。
3. 会根据要求组装滑轮组。
理解机械效率的含义，并能根据公式进行简单的计算
二、【知识梳理】
（一）杠杆
　　1．定义：在力的作用下能绕                 转动的硬棒称作杠杆。
　　2．杠杆的五要素是：     、     、      、     、       。
3．杠杆的平衡条件：
⑴杠杆的平衡是指杠杆处于      或    状态。
　 ⑵实验前应调节     ，使杠杆在  位置平衡，这样做的目的 是          　　
⑶杠杆的平衡条件：           。用公式可写成：             。
　　4．杠杆可分为          杠杆、          杠杆和          杠杆。
　　（二）滑轮
1． 定滑轮：
①特点：                 。
　　②实质：              。
　　③F移动的距离S和G移动的距离h的关系       。
2．动滑轮：
①特点：                  。
　　②实质：               。
　　③F移动的距离S是G移动的距离h的            。
3．滑轮组：
①特点：即可以          ，又可以改变      。
　②省力情况：若不计摩擦和绳重，有几段绳子拉着动滑轮，则拉力就是物重的        。
　　（五）机械效率（η）
　1．有用功：       。
额外功：             。
总功：                 。
　　2．        和        的比值叫机械效率。
　　3．计算公式是：           。注意：任何机械的效率都      1。
　　4．影响机械效率大小的因素有：机械自重及             。
5． 滑轮组提升重物时机械效率的公式是：                   ；
利用斜面做功时， 力做的是总功，W  总   =      。 力做的是有用功 W  有  =  。
机械效率的公式是  。 
6.测量滑轮组机械效率的原理： ，必须用到的测量仪器有 、 。
三、【典例解析】

　　1．杠杆平衡条件的应用
　　例1　如图1所示，曲杆AOBC自重不记，O为支点，AO=60cm，OD=50cm，OB=30cm，BC=40cm，要使曲杆在水平位置平衡，请作出最小力F的示意图及其力臂，并求出最小力的大小。

　　2．探究机械的机械效率
例2　如图2所示，小明学过机械效率后，提出了一个问题：“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有没有关系？”针对这个问题，他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验，并记录实验数据如下表：
（1）第三次实验填入表格中的数据：有用功为____J，总功为 ___J，机械效率是_____。
（2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越___________。（填“省力”或“费力”）
（3）通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：__________。

（4）如果小明还想探究机械效率与物重的关系，实验时应该控制哪些条件不变？
　答：_________________________________________
　　3．机械效率功率的综合计算
例3　如图3所示，小明同学在“测滑轮组机械效率”的实验中用10s的时间将 重6N的物体匀速提升了0．3m，所测拉力F为2．5N，求：（1）有用功为多少？
（2）滑轮组的机械效率为多少？（3）拉力F做功的功率是多少。

四、【当堂检测】
1、下图所示的用具中，属于费力杠杆的是 （ ）

A．镊子
B．钳子
C．起子
D．剪子

2、 如图10所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且OA⊥AB、 AC⊥OB。线段______表示力 F的力臂。(选填“OA”或“AC”)

3题图
4题图
5题图

3、小梦在探究杠杆平衡条件的实验时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究，如图所示。他这样做的最终目的是（ ）
A．便于直接读出拉力的大小B．便于提供不同方向的拉力
C．便于正确认识力臂D．便于测量力臂的大小
4、如图所示的滑轮组的机械效率是75%，物体重力为150 N．用滑轮组匀速将物体提升2m， 所用拉力F为 N。
5、如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。
(1)实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为 N，若钩码上升的高度为10cm, 则有用功是 J，该滑轮组的机械效率为 。
(2)若仅减少钩码的个数，该滑轮组的机械效率将 。（选填：“增大”、
“减小”或“不变”）
五、【反思升华，全面提高 】
1、如图为吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图，利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动，伸缩撑杆为圆弧状，伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列说法正确的是

A．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小不变
B．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变大
C．匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小
D．吊臂是一个省力的杠杆
2、所示是某建筑工地用吊车提升大理石板的示意图．已知大理石的密度是2.8×103kg/m3，每块大理石板的规格为50cm×50cm×2cm，升降机吊框的重力是600N．不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦，g取10N/kg．则：
（1）一块大理石板平放在水平地面上时对地面的压强是多少？
（2）如果吊车钢丝绳能承受的最大拉力是10000N，则该吊车一次最多能匀速提升多少块大理石板？
（3）在某次提升作业中，吊车钢丝绳的拉动速度是0.1m/s，则在2min内吊车将大理石板提升的高度是多少？

F

吊框

【课后反思】

【作业】
1、一辆质量是3.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机组织人们用如图的滑轮组将汽车拖出．已知整个过程中，水平拉力F是1×103N，汽车沿水平方向匀速移动了2m，滑轮组的机械效率为90%．求：

（1）拉力F做的总功．
（2）有用功为多大？
（3）汽车受到的阻力大小．

2、为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，F2表示鱼线对钓鱼竿的拉力，请在图中画出力F1，F2的力臂L1，L2．

第十二章简单机械习题课
一. 选择题
1. 皮划艇是我国奥运优势项目之一，如图所示，比赛中运动员一手撑住浆柄的末端（视为支点），另一手用力划浆．下列说法正确的
是（　　 ）
A．为省力，可将用力划浆的手靠近支点
B．为省力，可将用力划浆的手远离支点
C．为省距离，可将用力划浆的手远离支点
D．将用力划浆的手靠近支点，既能省力又能省距离
2.如图所示的情景中，所使用的工具属于费力杠杆的是（ ）

3.如图所示，工人用滑轮或滑轮组提升 重物，每只滑轮质量均相同，若把同一货物匀速提升相同的高度（不计绳子和滑轮间的摩擦），下列说法正确的是（ ）

A B C D
A 使用C滑轮组与使用D滑轮组一样省力 B 使用D滑轮组最省力
C 其中机械效率最高的是使用C滑轮组 D其中机械效率最高的是使用B滑轮
4. 用如图所示的撬棒撬起一块石头时，这根撬棒属于什么杠杆？（ ）
A.省力杠杆 B.费力杠杆
C.等臂杠杆 D.无法判断

5.如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（　　）
A．一直是变大的 B．一直是变小的
C．先变大，后变小 D．先变小，后变大
6.如图所示，用甲、乙两种装置分别将重1N的物体匀速提升相同的高度，滑轮重0.2 N，不计摩擦和绳重，所用的拉力分别是F甲和F乙，机械效率分别是，则（ ）

7、如图所示，杠杆OAB能绕O点转动，在A点挂一重物G，为保持杠杆在水平位置平衡，在B点分别作用的四个力中最小的是（　 　）

　 A． F1 B． F2 C． F3 D． F4
8.如图1所示的生活用具，在使用中属于费力杠杆的是（ ）
D.食品夹
A.钢丝钳
B.扳手
C.核桃钳
图1

F4
D
F3
C
F2
B
F1
A
图6
9、用下列装置提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦，则机械效率最高的装置是( ）

10、生活中有许多地方应用到物理知识，如家庭厨房：使用筷子时，筷子实质
上是一种 杠杆；
11题图
12题图
11、工人借助如图9所示的装置，在20S时间内将700N重的货物匀速提升了4m，已知他对绳子的拉力为500N。该工程中，工人所用装置的机械效率为 ，工人对绳子拉力的功率为 W。

12、如图中搬运砖头的独轮车，使用时可视为　　　　　（选填“省力”或“费力”）杠杆：若车厢或砖头所受的总重力G为1000N（车架所受重力忽略不计）．独轮车的有关尺寸如图，推车时，人手向上的力F的大小为　　　　　N．
13、某实验小组利用如图所示的实验装置测滑轮组的机械效率，得到的实验数据如下表．
实验次数
钩码重
G（N）
钩码上升高度
h（m）
绳端拉力
F（N）
绳端移动距离
s（m）
机械效率

1
2
0.1
0.9
0.3
74.1%
2
2
0.1
0.7
0.5
57.1%
3
3
0.1
1.2
0.3
83.3%
次数 G(N) h（m） F(N) s（m） η
13题图
（1） 从表中的实验数据可以分析得出：第一次实验数据是用         （选填“甲”或“乙”）实验装置测得的．
（2）分析比较第一次实验和第二次实验的数据可以得到的结论
（3）分析比较第一次实验和第三次实验的数据可以得到的结论

14.（2014杭州2分）如图10所示，用瓶起开启瓶盖，请画出在A点所用最小力的示意图

15、在探究“杠杆平衡条件”的实验中，采用了如图10所示的实验装置。
（1）调节平衡时，都应该使它在__________位置平衡。如果杠杆左边高，应将平衡螺母向__________调整（填“右”或“左”）。
（2）挂上钩码，正确调节使杠杆再次平衡。此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆__________，挂钩码位置所对应的刻度值就等于__________。
(3）某小组同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，同时调节平衡螺母使杠杆平衡，你认为他们的做法是__________。
（4）实验的结果如下表所示。
动力（F1/N)
动力臂(L1/cm)
阻力（F2/N)
阻力臂(L2/cm)
3
6
6
3
2
5
5
2
4
2
2
4
3
6
9
2
3
4
2
6
4
4
2
8
甲同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力+动力臂=阻力+阻力臂
乙同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力×动力臀=阻力×阻力臂
两个同学都认为自己是对的，对方是错误的．那么你认为他们中正确的应该是__________同学。原因是__________同学的结论部分仅从部分实验数据分析得到，不是所有实验数据都满足他总结的结论。
(5)下列正在使用中的杠杆：用镊子取砝码、用扳手拧螺母、用钉捶拔钉子，属于费力的杠杆是__________。
16、小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验：
29题图
甲
乙
l1
l2
（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时发现杠杆停在如图甲所示的位置。小明将左端的平衡螺母向右调，小红认为也可以将右端的平衡螺母向 调（选填“右”或“左”），使杠杆在水平位置平衡。

（2）在杠杆的两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，如图乙所示，
并测出力臂。多次实验并把数据记录在表格中。
次数
Ｆ１／N
l１／cm
Ｆ２／N
l２／cm
１
1
10
2
5
２
2
10
1
20
３
2
15
3
10
实验时杠杆在水平位置平衡的目的是： 　　　　　 ；
多次实验的目的是： 　　　　　　　　　　　。
（3）小明根据以上数据得出杠杆平衡的条件是： 。
（4）小红将图乙中杠杆两侧的钩码各取下一个，杠杆会 （选填“右侧下降”或“左侧下降”）。
（5）若小明只将图乙中的杠杆左侧的两个钩码取下，要使杠杆重新在水平位置平衡，应将右侧钩码 （说出钩码移动的方向及格数）。
17、已知斜面倾角为30°，斜面高为2m。小兵同学用绳子沿斜面将重为400N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为300N，绳重不计。求：
（1）小兵对木箱做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）斜面对物体施加的摩擦力。
18、用如图13所示的滑轮，使一个铁块以0.2m/s的速度匀速上升了1m，已知铁块的体积为10-3m3,求（1）铁块的重力；（2）若不计滑轮、绳子的重和摩擦，绳子受到的拉力F；（3）拉力F的功率。（4）若实际作用于绳子的拉力为50N ，这个滑轮的机械效率。（其中ρ铁=7.9×103kg/m3、g=10N/kg)

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