1、初三物理机械效率一. 本周教学内容：机械效率二. 重点、难点：1. 理解有用功，额外功及总功的含义。2. 掌握机械效率的定义及表达式。3. 了解机械效率总小于1。4. 熟练掌握有关涉及机械效率的运算。三. 教学内容及知识提要1. 机械效率 有用功跟总功的比值叫机械效率2. 机械效率的数学表达式：。由于，所以机械效率总是小于13. 有用功：利用机械工作的时候，对人们有用的功，叫有用功4. 额外功：利用机械工作时，对人们没有用但不得不做的功。它等于克服摩擦和机械自身重力所做的功。5. 总功：有用功与额外功的总和叫总功。即，因为有用功和额外功都是加在机械上的动力去完成，所以总功就是人们作用在机械上的
2、动力实际做的功，即【典型例题】1. 有一台水泵，它每秒钟可把质量为m=80千克的水抽到h=10米高处，水泵的效率80%，g取10牛/千克。则水泵抽水时所需的功率为多少瓦？解：8000焦点评：本题是简单的公式应用，同时也可以直接联立方程来解。2. 沿着长L=5米。高h=1米的斜面，把质量m=10千克的物体拉到车上去。（1）不考虑摩擦，所用拉力F是多大？（2）由于有摩擦，实际上用的拉力F=2450牛。斜面的机械效率为多大？解：（1）有斜面公式得拉力 （2）拉力做的有用功总功机械效率点评：学会斜面公式和机械效率公式的正确应用。3. 用长为L=10米，高h=2米的斜面，把质量m=225千克的物体沿斜面
3、拉到顶端。若受到的阻力f是物体重力的0.1倍。斜面的机械效率为多大？解：把物体拉到顶端拉力做的有用功 所做额外功为： 总功 机械效率4. 一辆装有功率为30千瓦的发动机的汽车。发动机的机械效率为20%，若汽车以60千米/时的速度前进，油箱内还有8千克汽油。已知汽油的燃烧值q=4.6焦/千克。那么汽车用这些汽油还能供它行驶多少路程？解：汽车利用燃料燃烧做功为总功。转化为汽车行驶做的有用功仅是燃料燃烧做功的一部分，机械效率因为： 又因为 所以。（V=60千米/时=16.7米/秒） 即所以点评：此问题涉及的是热能转化为机械能的问题。要正确理解热能为总能量，牵引汽车行驶为机械能，仅占热能的一部分。5.
4、 如图所示，物体重G=800牛，斜面长L=6米，高h=3米。斜面和滑轮组装置的总机械效率=72%。要把重物匀速拉上斜面，拉力F应多大？解：整个装置的有用功是：又因为滑轮组有3股绳子承担物体沿斜面向下滑的拉力。所以绳子的自由端移动的距离S=3L=36米=18米。拉力做的总功为所以：公式变形：点评：根据机械效率，分别求出和的表达式，然后求解。6. 如图所示，用一水平拉力F=196牛。把质量m=39千克的铁块从深水里匀速提升h=2米高，且不露出水面。试求：（1） 拉力做的功。 （2）滑轮组的机械效率。解：（1）滑轮组有两股绳子，提升重物时自由端移动距离：S=2h=22米=4米拉力做功（2）动滑轮承担
5、的拉力为物体在水中的视重G牛所以机械效率点评：分清滑轮组做的有用功应考虑浮力作用，视重有二股绳子承担，因此绳子自由端为上升高度的2倍。7. 如图所示的甲、乙两滑轮组提升同一重物。若物体的重力为500牛，每个动滑轮重为20牛，不计摩擦，求甲、乙滑轮组的机械效率各是多少？若将物体的重力增加到800牛，乙滑轮组的机械效率又是多少？ 解：不计摩擦，额外功就等于提高动滑轮做的功。设物体被举高h则：若物体重增加到800牛，则乙滑轮组的机械效率：点评：不计摩擦时，滑轮组的机械效率与动滑轮的重力，被提升的重物有关，乙装置更省力。但乙的动滑轮个数多，重力大。做同样的功效率不同。所以。对同一个滑轮组来说，提高的重
6、物不同，也不同。物重增加效率也提高。8. 如图所示滑轮组，把重为G=600N的物体匀速提高2米的过程中，拉力F做的功为1440焦，若用此滑轮组以3米/秒的速度匀速提高重为1200牛的物体，拉力F的功率为多少？用这个滑轮组分别提升600牛重物和1200牛的重物时，机械效率之比是多少？解：（1）动滑轮有3段绳子承担重物，S=nh=32=6米F= 又F= G F 又V p （2） 点评：机械效率不仅可以用有用功与总功来求出，还可以从有用功率与总功率来求，不访一试。9. 如图所示，斜面高设为h，长度为L，用平行于斜面的拉力F把重力为G的物体从斜面的底端匀速拉到顶端，拉力F做的功为W，那么物体受到斜面的
7、摩擦力为多少？解：假设物体与斜面间无摩擦力时根据 斜面公式可得 F （F为无摩擦力的拉力） 若有摩擦力f时，拉力为F， 所以 W 即：f=10. 接上题：若拉物体匀速移动所需的力为10牛，物体重量G=16牛，斜面长L=4米，斜面高为2米，则斜面的机械效率及斜面对物体的摩擦力大小分别是多少？ 解：因为物体匀速移动，根据机械效率的定义式： 又因为无摩擦力时所需的拉力为F 所以： 得： f=2牛点评：此题可用其他方法求解，可以试一试，关键是要弄清有用功和总功之间的关系，如无摩擦力时F，而现在用力F=10牛，所以f=FF=108=2牛。1. 一个重为50牛的物体，在10牛的外力作用下，沿斜面底部匀速运
8、动到顶部，所需要的时间为16秒，设斜面高为1.2米，斜面的机械效率为75/%，试求物体从斜面底部运动到顶端的速度？2. 如图所示 斜面长L=4米 高h=1米，当B的重力为20 牛时，物体A沿斜面匀速向上运动，当B的重力为4 牛时，物体A沿斜面匀速向下运动，则物体A与斜面的摩擦力为多少？物体A的重力多少？3. 如图所示装置中，重为600牛的物体在拉力F的作用下，以0.4米/秒的速度沿水平路面匀速前进，受到的阻力是物重的0.2倍，若滑轮重及绳与滑轮间的摩擦力不计，试求（1）拉力F的大小（2）在5秒钟内拉力F所做的功（3）拉力F的功率（4）若考虑绳与滑轮间的摩擦，则实际拉力F为60牛，那么滑轮组的机
9、械效率为多少？ 4. 如图所示滑轮组将重为G=960牛的物体匀速提高，所用的拉力是400牛，已知绳子自用端移动到了1.5米，动滑轮重为G=40牛 求（1）这个滑轮组的机械效率为多大？（2）机械克服摩擦力做了多少功？5. 利用如图所示的滑轮组拉一金属块在水平地面上以v=0.4米/秒的速度匀速运动，若动滑轮是重力G=15牛，金属块重为G=75牛，金属块与地面之间的摩擦力是金属块重力的0.4倍，（不计滑轮与绳子之间的摩擦力），则拉力F和它的功率及整个装置的机械效率分别是多少？6. 泰山上有一瀑布，每分钟有60米的水从高为50米处落下，人们想利用它来建设水电站，若水的机械能有70%转化为电能，送电电压
10、为10000伏，导线上的电流可达多少？（g取10牛/千克）7. 在盛满水的池子底部有一段是斜面AB，长L=3.4米，高为h=0.5米，如图所示，质量为1千克的实心铁块，在沿斜面向上的拉力F的作用下，以0.5米/秒的速度匀速地从斜面底端拉到顶端，若斜面的机械效率为80%，求（1）沿斜面方向的拉力（2）拉力F的功率（3）铁块所受的阻力 8. 汽车以54千米/时的平均速度前进150千米，用去汽油（燃烧值=4.610焦/千克）25千克，这些汽油中有30%的热量用于对汽车做功，试求：（1）汽油燃烧放出的总热量。（2）有多少热能转化为汽车做功的机械能？（3）有多少能量损失了。（4）汽车发动机在前进中的平均功率是多少：（5）汽车的牵引力少多少。参考答案 1. V=0.5米/秒 2. 摩擦力f=8牛，A物重48牛 3 F=40牛；W=240焦 P=48瓦，=66.7% 4 80% ， 100焦， 5 F=15牛， P=18瓦 =66.7%6 35A 7 1.6牛 0.8瓦 0.32牛 8 1.1510焦 0.310焦 0.8110焦 0.34510瓦 2300牛
