简单机械之机械效率计算

《简单机械之机械效率计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《简单机械之机械效率计算（4页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

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则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.（2011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图所示的滑轮组。某次将总重G为4000N的砖块匀速吊运 到高为10m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“

2、有用功”，就是“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=6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=F绳S绳。机械效率眩膈吁=吨x100%=豹岛X10

3、0%。在动滑轮和滑轮组中，我们要注意S绳=nh物。通过读题，我们可以知道：G物=4000N，h物=10m，t=40s，F绳=2500N。另外，从图上 我们还可知，动滑轮上有2段绳子，n=2。-正确解法：（1）W w=G 物 h 物=4000x10J=4x104J；町5吊讨j（2） W &=F 绳S =Fx2h 物=2500x2x10J=5x104J，p= f =1.25x103W；& 4xlO4（3）n夹 x100%= 5x10, x100%=80%。水平拉动重物的典型例题例2. （2010年湖南湘潭，24题）小勇用右上图所示滑轮组拉着物体匀速前进了 0.2m， 则绳子自由端移动的距离为_m。

4、若物体与地面的摩擦力为9N，则他所做的功 J。如果 小勇对绳的拉力F=4N，该滑轮组的机械效率为_%。难点突破：在使用定滑轮、动滑轮、或者滑轮组沿水平方向匀速拉动重物时，物体在滑轮钩的水平 拉力下匀速移动。我们的目的恰好也是让物体在水平方向移动，所以我们做的有用功就滑轮 钩的拉力和物体在水平方向上移动的距离L的乘积。因物体匀速直线运动，根据二力平衡 知识，滑轮钩的拉力和物体与地面的磨擦力是一对平衡力，即拉力与磨擦力相等。所以有作 功可以这样计算：W有用=?L。特别强调此时的有用功不是W有用=G物h物。总功就是作用在 绳子上的拉力F和绳子自由端移动距离S的乘积。即W总=F绳S绳。所以机械效率W

5、=吨 x100%=翎阻 X100%。此题我们读题不难知道f=9N，h物=0.2m，F绳=4N。另外从图知，动滑轮上有3段绳子， 所以n=3正确解法：(1) S 绳=nh 物=3x0.2m=0.6m(2) W 有用=?L=9Nx0.2m=1.8J町龙9财展.2刑(3) 叩=吨 x100%=例伽 x100%=4Vx 6酬 x100%=75%二、斜面典型例题：例3. (2010江苏苏州，26题)如图所示，斜面长S=10m，高h=4m。用沿斜面方向的 推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B。运动过程中物体克服摩擦 力做了 100J的功。求：(1) 运动过程中克服物体的重力做的功；(

6、2) 斜面的机械效率；(3) 推力F的大小。难点突破：使用任何机械都不省功。斜面也不例外。我们使用斜面推物体时，虽然省了力但费了距 离。如图中S=10mh=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=6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100J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，即所 =?L。推力F和物体在斜面上 通过的距离S的乘积就是总功了。即WF推S斜面长

7、。有用功加上额外功等于总功，即W总=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。则机械效率。此题中，已知斜面的长L10m，斜面的高h=4m，物重G=100N，W额外100J。求 W有用、斜面机械效率乃、推力F。正确解法：(1)W 有用G 物 h 物100Nx4m=400J ；(2) W 总W 有用+W 额外400J+100J=500J，打陟君 巾500J x100%80% ；(3) F推-切面世10欧50N。三、杠杆典型例题：例4.用一个杠杆来提升重物。已知动力臂是阻力臂的3倍，物体重600N，手向下

8、压 杠杆的动力是210N，物体被提升20cm。求：(1) 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-20cmx3-60cm-0.6m。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-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-FS。额外功等于总功减去有用功(W额外-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nM X100%F苗

9、力苗力旅苗X100%。通过读题，我们可以知道，S动力移动0.6m，G物600N,F动力210N, h物20cm.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n。正确解法：s sJ(1) 物体上升高度h=20cm=0.2m，动力移动距离：S动力移动3h=3x0.2m=0.6m；(2) 人做的总功：W FS=210Nx0.6m=126J；总(3) W 有用G 物h 物600Nx0.2m=120J，W 额W 总-W 额126J-120J=6J；竺 120J(4) n=吨 x100%126J x100% 95.2%。四、组合机械典型例题：例5. （201

10、0兰州33题）如图所示，物重G为2000N，斜面长5m,高3m,斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%，若将重物沿斜面以0. 2m/s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。比如题中告诉了 G 眩竺物=2000N，h物=3m,装置总的机械效率为80%，我们可以根据n=吨，求出总功W总=*。 再根据滑轮组中动滑轮上绳子的段数（n=3），我们可以求出绳子自由端移动的距离S和移 动的速度V。题中告诉我们G物=2000N，h物=3m, n总=80%，V物=0. 2m/s，n=3。结合图，我们可以 轻易求出 S 绳=3S 物 K 斜面长=3x5m=15m，V = 3V，=3x0. 2m/s=0.6 m/s。脸w =打=总(2) PFV=F 绳 V 绳=500Nx0.6 m/s=300W。膈！ 20002x3丝 7500J80%=7500J，F=岛=15幽=500N正确解法：， W -（1）由n=百得