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機械效率的測量與計算 【要點清單】 1．滑輪組的機械效率 對于滑輪組來說：滑輪組提取重物做有用功W有=Gh，動力對滑輪組所做的功為總功W總=Fs，滑輪組克服動滑輪重所做的功為額外功W動=Gh，滑輪組克服繩間、軸間摩擦也要做額外功Wf． (1)要測定滑輪組的機械效率，根據(jù)η==需要測四個物理量(G、F、h、S)，測量 過程中彈簧測力計的秤鉤朝下勻速豎直向上拉動． (2)在不計摩擦時，滑輪組η===.此式表明：η僅與G動、G有關(guān)，與其它因素無關(guān)。 2．斜面的機械效率 對于斜面來說：對重物做有用功W有=Gh，動力做總功W總=FL，克服摩擦力做額外功Wf=fL． (1)在不計f的情況下W有=W總，即Gh=FL．(η=1) (2)在考慮f存在時W有+W額=W總即Gh+fL=FL.(η<1) (3)根據(jù)斜面效率公式可知，叩與斜面的傾斜程度，斜面的光滑程度有關(guān)． [典例精析] 例：在不計繩重和摩擦的情況下，利用一滑輪組勻速提升物體,下表是在利用該滑輪組將 一物體勻速提升到一定高度時收集到的信息． 物體所受重力G/N 500 作用在繩子自由端的拉力F/N 200 滑輪組做的有用功W有用/J 1000 拉力做的總功W總/J 1200 (1)通過計算確定該滑輪組提起物體的繩子段數(shù)，并在下邊虛線框中畫出該滑輪組的 組裝示意圖． (2)用該滑輪組將重為800N的物體勻速提升lm時，拉力做的總功為多少? 解析：(1)根據(jù)W有=Gh和W總=Fs求出h和s，繩子股數(shù)n=，如果是單數(shù)繞線時始端線時始端系到動滑輪鉤上。 (2)重物重改變時，該裝置的機械效率改變了，為了求總功我們可以從“W總=W有+W動”求出G動，然后再由“W總=W有+W動”求總功． 答案：(1)重物上升高度h===2m 繩自由端移動距離。S== 故繩子股數(shù)n====3 (2)根據(jù)W有+W額=W總知W額=200J．由此知動滑輪重G動===100N． 當G’=800N時，總功W總=W 有+W額=G′h+G動h=800N2m+100N2m=1800J [課堂作業(yè)] 知識點1：機械效率的測量 1．在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，用同一滑輪組進行了兩次實驗。實驗數(shù)據(jù)如下表所示． 序號 鉤碼重G/N 鉤碼上升的高度h/cm 彈簧測力計的示數(shù)F/N 彈簧測力計移動的距離s/cm 1 2 5 0.6 25 2 4 8 1.1 (1)在表格的空格處，填上合適的數(shù)據(jù)． (2)在圖15--2—13中用筆畫線代替細繩組裝滑輪組． (3)第1次實驗測得滑輪組的機械效率為_________． (4)如果將重為3N的鉤碼掛在同一滑輪組下，根據(jù)題中已有的信息可以判斷出這時滑輪組的機械效率應在 ___________范圍內(nèi)． (1)請在下表中把相關(guān)的數(shù)據(jù)填寫完整． 物體重G/N 物體上升的高度h/cm 彈簧測力計的示數(shù)F/N 彈簧測力計移動的豎直距離s/cm 有用功 W有/J 總功 W總/J 機械效率 30 (2)為提高本實驗中杠桿的機械效率，請?zhí)嵋粭l合理建議：___________________________． 知識點2：機械效率的計算 3．在沿坡度為0．3的斜坡上勻速推動一個600N的重物，使它升高15m，如果斜面的效率為75％，求：(1)總功；(2)所用推力；(3)摩擦力． 4．某記者報道：他在植物園內(nèi)，看到一位老人伸手抱起一根長約3m，半徑約0．2m的木頭輕輕地舉在頭頂盡情玩耍，如圖甲，該木頭就是地球上最輕的木料——輕木，其密度為0．2g／cm3．(g=10N／kg) (1)請你通過文中給出的數(shù)據(jù)計算并回答上述報道是否真實． (2)若將該木頭按圖15--2—15乙方式豎直放置于水平地面，求其對地面的壓強； (3)若用圖15—2—15丙所示滑輪組勻速提升該木頭至車上，所用拉力F為314N，求該滑輪組的機械效率． [課后作業(yè)] 1．分別用相同的兩個滑輪組成三種裝置：一個定滑輪；一個動滑輪；滑輪組用這三種裝置先后將一個重力為GN的物體提高^m(忽略繩重)，其中機械效率最大的是 ( ) A．常沿拎 B．動滑輪 C．滑輪組 D．三種裝置都一樣 2．利用如圖所示裝置將重為100N的物體勻速從斜面的底端拉到頂端．已知斜面的長是5m，高是2m，拉力F一50N，則該裝置的機械效率為 ( ) A．40％ B．50％ C．80％ D．100％ 3．如圖所示，在豎直向上的力F的作用下，重物A沿豎直方向勻速上升．已知A的重力G=100N，重物A上升速度為0．2m／s，不計繩與滑輪摩擦以及滑輪重和繩重，則拉力F的大小和滑輪上升的速度分別為 ( ) A．50N 0．4m／s B．50N 0．1m／s C．200N 0．4m／s D．200N 0．1m／s 二、填空題 4．圖甲是小磊測動滑輪的機械效率的示意圖．他用彈簧測力計拉動繩子的自由端，將質(zhì)量為200g的鉤碼從A位置勻速提升到B位置，同時彈簧測力計從圖中的A’位置勻速豎直上升到B’位置，在這個過程中，彈簧測力計對繩的拉力為F，彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示．請你根據(jù)小磊做的實驗完成下列問題： (1)彈簧測力計的示數(shù)是 _________N； (2)鉤碼上升的距離是___________cm； (3)拉力F做的功是_________J． 5．小明做了“測滑輪組機械效率”的實驗，裝置如圖所示： (1)在實驗過程中，他應該_______拉動彈簧測力計． (2)通過實驗分析，可知對滑輪組機械效率產(chǎn)生影響的因素有:______． (答出一條即可) 三、實驗探究題 6．如圖是小紅同學探究影響斜面機械效率因素的實驗裝置．實驗準備的器材有：三個質(zhì)量不同的木塊A，三條粗糙程度不同的長木板B，三個高度不同的長方體鐵塊C，刻度尺． (1)實驗還需補充的器材有_____________． (2)下面是小紅探究斜面機械效率與物重的關(guān)系時記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)． 通過分析數(shù)據(jù)，你可以得出結(jié)論：__________________________________________ __________________________________________________________________________ 測量次數(shù) 1 2 3 斜面粗糙程度 較粗糙 較粗糙 較粗糙 物重G(N) 1.5 3 6 斜面高h(m) O．1 0.1 0.1 沿斜面的拉力F(N) 0.6 1.2 2.4 斜面長L(m) 0.4 0.4 0.4 有用功W有(J) 0.15 O．3 0.6 總功W(J) 0.24 0.48 0.96 機械效率η 62.5％ 62.5％ 62.5％ (3)上述實驗中，保持斜面長度不變，將斜面升高到0.2m，把一個重6N的物體沿斜面向上拉時，所需拉力為3．8N，則此時斜面的機械效率是______________________． (4)斜面的機械效率可能與斜面的___________有關(guān)．(只填一個因素) 四、計算題 型號ZGD 揚程50m 吸程20m 電壓220V 頻率50Hz 功率1.5kW 流量8m。／h 絕緣E級 7．某學校為了給蓄水塔抽水，新買了一單相螺桿自吸泵，其銘牌上的部分參數(shù)如下表：(吸程是指水泵到水面的距離；揚程是指水能被抽到的最高點到水面的距離) (1) 該銘牌中有一個參數(shù)是明顯錯誤的，請你指出來，并通過計算加以說明． 該水泵連續(xù)正常抽水1h,把水抽高了50m，水泵對水做了多少功？此時水泵的效率是多少？（g取10N/kg）