简单机械之机械效率计算.docx

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1、简单机械之机械效率计算常见的简单机械指滑轮、斜面和杠杆。而有关其机械效 率的计算那么是九年级物理的难点和重点，也是每年中考 试卷的“常客。为了帮助学生们破解难点，掌握重点，下 面就按滑轮、斜面、杠杆的顺序，以典型题为例，分类讲解 各类问题的求解方法。一、滑轮竖直提升重物的典型例题例1.2019江苏连云港，第29题在小型建筑工地，常 用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于 如下图的滑轮组。某次将总重G为4000N的砖块匀速吊运到 高为Iom的楼上，用时40s,卷扬机提供的拉力F为2500N。 求在此过程中：1有用功；2拉力F的功和功率；3 滑轮组的机械效率。难点突破：所谓“有用功，就

2、是“对我们有用的功。在利用定滑 轮、动滑轮、或者滑轮组沿竖直方向提升重物时，我们的目 的都是让重物升到我们所需的高度。所以有用功就应是滑轮 钩克服物体重力向上拉物体的力和物体在此力作用下升高 的高度的乘积。根据二力平衡知识，物体所受的重力和我们 滑轮钩克服物体重力向上拉物体的力应是一对平衡力。再根据功的定义，功“等于作用在物体上的力和物体在力 的方向上通过的距离的乘积，所以，此时克服物体重力 做的有用功就是“物重乘以重物上升高度，即W有用二G物 h物。而我们做的总功就应是作用在绳子自由端的力和绳子 自由端移动距离的乘积。即W总二F绳S绳。机械效率二义100% = 100%o在动滑轮和滑轮组中，

3、我们要注意S绳二nh物。通过读题，我们可以知道：G物二400ON ,h物二IOrTl ,t=40s ,F绳二2500N。另外，从图上我们还可知，动滑 轮上有2段绳子，2。正确解法：1W h=4m不 管我们使用斜面做了多少功，我们的目的只是把物体提到 离地面一定高度的地方。所以我们做的有用功实际上就是克 服物体重力向上提的力和物体被提高高度的乘积，即W有用 =G物h物。因物体和斜面之间有磨擦,我们在推物体过程中 还要克服摩擦力做IOOJ的功。这个功不是我们所想要的, 因此我们叫它额外功。额外功等于物体与斜面之间的摩擦力？ 与在斜面上移动的距离L的乘积,即二?L。推力F和物体在 斜面上通过的距离S

4、的乘积就是总功了。即W总二F推S斜面 长。有用功加上额外功等于总功，即W总二W有用+W额外。 一般我们用L表示斜面的长，h表示斜面的高，f表示物体 与斜面之间的摩擦力，G表示物重，F表示沿斜面向上推拉 物体的力。那么机械效率=二。此题中,斜面的长L=Wm ,斜面的高h=4m ,物重G=100N , W 额外=IOOJ。求W有用、斜面机械效率、推力Fo正确解法：1W 有用二G 物 h 物二IOONX4m=400J ;2W总二W有用+W额外=400J+100J=500J ,=100%=80% ；3F 推=50N三、杠杆典型例题：例4.用一个杠杆来提升重物。动力臂是阻力臂的3倍， 物体重600N ,

5、手向下压杠杆的动力是21ON ,物体被提升20cm。 求：I手压杠杆下降的高度；2人做了多少总功；3人做了多少额外功；4杠杆的机械效率是多大。难点突破：根据动力臂是阻力臂的3倍，可知动力移动距离是物体上 升高度的3倍，即S=20cm3=60cm=0. 6mo我们的目的是把 重物提升20cm,因此，和使用竖直滑轮、斜面提升重物一样, 我们做的有作功应是克服物体重力做的功，即W有用二G物h 物。人做的总功等于手向下压杠杆的动力乘以动力移动的距 离，即W总二FS。额外功等于总功减去有用功W额外二W总 -W有用，所以要先求有用功。杠杆机械效率等于有用功 除以总功，即=100%=100%o通过读题，我们

6、可以知道，5动力移动二0.6四，6物二60(才 动力二21 ON, h物二20CrTI.我们要求：手压杠杆下降的高度S动 力移动、人做的总功W总、人做的额外功W额外、杠杆的机 械效率 o正确解法：1物体上升高度h=20cmR.2r ,动力移动距离：S动力移动=3h=3X0. 2m=0. 6m;2人做的总功:W 总=FS=210NX0.6m=126J;3W 有用二G 物 h 物二600NX0.2m=120J ,W 额二W 总-W 额 =126J-120J=6J;4 = 100%=100% =95. 2%o四、组合机械典型例题：例5.2019兰州33题如下图，物重G为2019N ,斜面 长5m ,

7、高3m ,斜面和滑轮组装置的总机械效率为80% ,假设 将重物沿斜面以0. 2ms的速度拉上来，求：1所需拉力F是多少？2机械的总功率是多少？难点突破：此题是把斜面与滑轮组组成新的机械，很多学生看到这样 的题头都“炸 了。不过如果同学们掌握了方法，还是不难 的哟。我们可以把斜面和滑轮组两种简单机械组成的新装置看成 一个机械。比方题中告诉了 G物二2019N ,h物=3m,装置总的 机械效率为80% ,我们可以根据二,求出总功W总二。再 根据滑轮组中动滑轮上绳子的段数3，我们可以求出 绳子自由端移动的距离S和移动的速度Vo题中告诉我们G物二2019N , h物=3m, 总=80% ,V物=0. 2ms , n=3o结合图，我们可以轻易求出S绳二3S物二3L斜面长=3X5m=15m , V 绳二 3V 物二3义0. 2ms=0. 6 mso正确解法：1由 二得，W 总二=二750OJ , F=500N2P 总=FV=F 绳 V 绳二500N 0. 6 ms=300Wo