第4节 机械效率 填 核心知识 知识点一 三种功 1.有用功:为达目的,物体所受的拉力所做的功,用 表示。 2.总功:拉力(即动力)对机械所做的功,用 表示。 3.额外功:若用动滑轮提升物体,不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的一些功,用 表示。 4.三者关系:总功等于有用功与额外功 ,即W总= 。 5.功的原理:使用任何机械都不能 功。 知识点二 机械效率 1.机械效率:有用功跟总功的 。 2.公式: 。 3.特点:因为有用功总是 总功,所以机械效率总是 1;机械效率通常用百分数表示。 知识点三 测量滑轮组的机械效率 【探究准备】 1.测量原理: 。 2.需要测量的物理量: 、绳子自由端的拉力F、物体提升的 和绳子自由端移动的距离s。 【探究过程】 【制订计划与设计实验】 1.实验器材的组装和选取 2.制订实验方案 (1)同一滑轮组:竖直向上匀速提升不同的重物,测定滑轮组的机械效率。 (2)不同滑轮组:竖直向上匀速提升相同的重物,测定滑轮组的机械效率。 (3)影响η的因素:对比各种情况下滑轮组的机械效率,分析得出。 【进行实验与收集证据】 1.用 测出钩码所受的重力G。 2.按如图甲、乙所示组装滑轮组。 3.如图甲、乙所示,分别用弹簧测力计 拉动不同个数的钩码,多测几次,分别记下弹簧测力计拉力的大小F和方向,以及测力计移动的距离s和钩码上升的高度h。 4.如图甲所示,保持钩码的个数不变,换用较重的动滑轮,重复步骤3。 5.数据记录 次 数 钩码所 受的重 力G/N 提升 高度 h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移 动的距 离s/m 总功 W总/J 机械 效率 η/% 1 2 0.1 0.9 0.3 2 4 0.1 1.6 0.3 3 6 0.1 2.3 0.3 4 4 0.1 1.8 0.3 【实验结论】 1.由1、2、3次实验可得出结论:使用同一滑轮组提升不同的重物,所提升的物体 ,滑轮组的机械效率 。 2.由2、4次实验可得出结论:使用不同滑轮组提升同一重物,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 。 3.影响滑轮组机械效率的主要因素: (1) ; (2) 。 【交流与评估】 如果没有刻度尺,能否测出滑轮组的机械效率 为什么 答:能,对于已经组装好的滑轮组,s=nh,则机械效率η====,因此只要查出绳子的段数,即可算出滑轮组的机械效率,无需测量h和s的大小。 [温馨提示]操作注意事项 为使拉力稳定便于读数,需竖直向上匀速拉动弹簧测力计,且在拉动过程中读数。 破 解题技法 类型一 测量滑轮组的机械效率 【典题1】(一题式探究)同学们用如图所示装置,做了测量滑轮组机械效率的实验。 【实验装置】 (1)为了完成实验,除图中的器材外,还缺少的主要器材是 。 (2)实验过程中,应竖直向上 拉动弹簧测力计,并使钩码 (选填“快速”或“缓慢”)上升。 【实验过程】 实验数据记录如表所示: 实验 序号 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 η 1 2 0.1 1.2 0.3 55.6% 2 2 0.2 1.2 0.6 3 4 0.1 1.9 0.3 70.2% 4 4 0.1 1.3 0.5 61.5% (3)分析第1、3两次实验数据可得出结论:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越 。 (4)分析第3、4两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越 。 (5)第2次实验的机械效率约为 (结果精确到0.1%)。 (6)分析第1、2两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 。 【实验延伸】 (7)(装置创新) 小明又将实验装置进行了改进,在绳的自由端连接一个慢速电机拉动重物上升,在电机和绳之间加一个拉力传感器。小明改进的实验装置优点是 。 类型二 机械效率的相关计算 解题基石 1.滑轮组机械效率的计算: (1)竖直匀速提升物体时: ①有用功:W有用=Gh。 ②总功:W总=Fs=F·nh。 ③机械效率:η==。 (2)水平匀速拉动物体时: ①有用功:W有用=fs物 (f为摩擦力)。 ②总功:W总=Fs绳。 ③机械效率: ... ...
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