1、專項(四)機械效率的測量及計算類型一機械效率的測量【規(guī)律總結(jié)】機械效率一般有三種:滑輪組的機械效率、斜面的機械效率、杠桿的機械效率。(1)實驗中要勻速拉動彈簧測力計。(2)提高滑輪組機械效率的方法:減小額外功,即減小機械自重及摩擦;在允許范圍內(nèi)增加貨物重力,貨物越重,越大。類型一機械效率的測量例1 圖Z4-1甲是林紅做“測量滑輪組的機械效率”的實驗裝置。圖Z4-1(1)實驗時林紅沿豎直方向拉動彈簧測力計,使鉤碼上升10 cm,彈簧測力計的示數(shù)如圖甲所示,其拉力為N,若每個鉤碼重2 N,則滑輪組的機械效率為(寫成百分數(shù)的形式,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。(2)實驗中,鉤碼上升10 cm所用的時間為1

2、 s,則拉力的功率為W。勻速2.483.3%0.72類型一機械效率的測量(3)林紅做完實驗,通過和其他小組交流,了解到滑輪組的機械效率與動滑輪重G動有關(guān)系,接著她改變動滑輪重,提升同一物體進行多次實驗,獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖乙所示的圖像。由圖像可知:被提升物體所受的重力相同時,動滑輪越重,滑輪組的機械效率越。若不計繩重和摩擦,分析圖像中的A點可知,被提升物體所受的重力為N。低3類型一機械效率的測量類型一機械效率的測量【變式1】 林紅在“探究斜面的機械效率”的實驗中,用長度s=0.50 m的木板搭成一個斜面,用彈簧測力計將重力G=5.0 N的物塊從斜面底端勻速拉至斜面頂端。(1)林紅在實驗中,調(diào)整

3、斜面高度為h=0.22 m,將物塊從斜面底端勻速拉至頂端的過程中,彈簧測力計的示數(shù)F=4.0 N,則有用功為J。(2)林紅利用上述器材進一步研究發(fā)現(xiàn),木板搭成傾角不同的斜面時,將物塊從斜面底端勻速拉至斜面頂端的過程中,額外功W額與斜面的水平長度L(木板在水平面上的正投影長度)的關(guān)系如下表。通過數(shù)據(jù)分析,林紅得出了結(jié)論:W額與L成比。當斜面的水平長度L=0.40 m時,斜面的機械效率為 。(寫成百分數(shù)的形式,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖Z4-2L/m0.450.400.350.30W額/J0.900.800.700.601.1正65.2%類型一機械效率的測量類型一機械效率的測量【變式2】 某實驗小組

4、利用如圖Z4-3所示裝置探究杠桿的機械效率。實驗的主要步驟如下:用輕繩懸掛杠桿一端的O點作為支點,在A點用輕繩懸掛總重為G的鉤碼,在B點用輕繩豎直連接一個彈簧測力計,使杠桿保持水平; 圖Z4-3豎直向上拉動彈簧測力計上升(保持O點位置不變),在此過程中彈簧測力計的示數(shù)為F,利用刻度尺分別測出A、B兩點上升的高度為h1、h2。完成下列問題:(1)步驟中空白處應填上。(2)若測得G=2.5 N,F=1.2 N,h1=8 cm,h2=20 cm,則杠桿機械效率為=。(寫成百分數(shù)的形式,小數(shù)點后保留一位小數(shù))(3)本次實驗中,若提升的鉤碼重一定,只將鉤碼的懸掛點由A移至C,O、B位置不變,仍將鉤碼提升

5、相同的高度,則有用功,杠桿的機械效率將。(均選填“變大”“變小”或“不變”)勻速83.3%不變變大類型一機械效率的測量類型二機械效率的計算類型二機械效率的計算例2 2017烏魯木齊 圖Z4-4所示裝置是實驗時用輕繩繞成的滑輪組。懸掛的重物G=4.8 N,當重物靜止于任意位置時,手對輕繩的拉力均為F1=1.8 N;當重物勻速上升時,手對輕繩的拉力為F2=2.0 N,且物重上升過程中動滑輪恰好轉(zhuǎn)過1圈。已知動滑輪周邊凹槽的周長C=0.3 m。求:(1)動滑輪的重力。(2)重物上升過程中的有用功、總功以及滑輪組的機械效率。圖Z4-4類型二機械效率的計算類型二機械效率的計算【變式1】 如圖Z4-5所示

6、,工人用沿斜面向上、大小為500 N的推力,將重800 N的貨物從A點勻速推至B點;再用100 N的水平推力使其沿水平臺面勻速運動5 s,到達C點。已知AB長3 m,BC長1.2 m,距地面高1.5 m。求:(1)貨物在水平面上運動的速度。(2)水平推力做功的功率。(3)斜面的機械效率。圖Z4-5類型二機械效率的計算類型二機械效率的計算【變式2】 如圖Z4-6所示,林紅同學在探究利用杠桿做功的實踐活動中,杠桿一端固定,中點處掛有一重力G為20 N的重物,現(xiàn)在豎直提起杠桿的另一端,使物體緩慢勻速提升。(摩擦忽略不計)(1)若不計杠桿自重,求拉力F的大小。(2)若杠桿是一根自重為5 N、材料均勻的硬棒,將重物提升的高度h為0.1 m,林紅使用杠桿所做的有用功W有為多大?機械效率是多大?圖Z4-6類型二機械效率的計算類型二機械效率的計算【變式3】 中國北京獲得2022年第24屆冬季奧林匹克運動會舉辦權(quán),各項準備工作正在高效地進行。如圖Z4-7所示是某建筑工地上使用的塔式起重機,它在15 s內(nèi)把質(zhì)量為500 kg