初二物理机械效率导学案.doc
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第三节机械效率计算题专题训练
题型一、竖直滑轮组的机械效率
例1、如图,建筑工人用400N的拉力,将重1000N的物体匀速提升3m,所用时间是18s,求:
(1)工人做的有用功
(2)工人做的总功
(3)工人做的额外功
(4)滑轮组的机械效率.
(5)工人做功的功率;
(6)动滑轮的重力
【反馈练习1】新农村建设中,某工人利用如图所示的滑轮组提升重2700N的物体,物体上升了2m,绳子末端的拉力为750N,不计绳重和摩擦力,求:
(1)工人做的有用功是多少?
(2)该滑轮组的机械效率是多少?
(3)动滑轮的总重力是多少N?
题型二、水平滑轮组的机械效率
例题2、(2015齐齐哈尔).小华用如图所示的滑轮组拉动货箱,已知货箱的质量为60kg,在F=50N的拉力作用下,货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动,地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍.求:
(1)货箱的重力是多少?
(2)拉力F的功率是多少?
(3)货箱运动了1min,克服摩擦所做的功是多少?
(4)此滑轮组的机械效率是多少?
【反馈练习2】(2015甘南).如图所示,用一只动滑轮拉着物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动.物体A重为20N,受到的摩擦阻力是物重的0.2倍,水平拉力为2.5N.
(1)在2s内拉力做的功是多少?
功率是多少?
(2)滑轮的机械效率是多少?
(不计滑轮重力)
题型三、斜面的机械效率
例题3(2015天水).如图所示,一卡车车厢车底底板距地面1.5m高,小张把一块3m长的钢板AB搭在车厢底板上,构成一个斜面。
他通过这个斜面,用F=600N的力,把一个大木箱从B处推到A处的车上,已知木箱重为1000N。
求:
(1)小张做的有用功是多少?
(1)小张推木箱做了多少功?
(2)这个过程中,斜面的机械效率是多少?
(结果保留一位小数)
【反馈练习3】(2015六盘水).如图所示,现将重为5N的物体A沿长s=1.2m,高h=0.6m的斜面匀速从底端拉到顶端,在此过程中,F的大小恒为3N,所有时间是12s,求:
(1)物体A从底端到顶端的平均速度;
(2)物体A从底端到顶端过程中拉力F的功率;
(3)求此斜面的机械效率.(保留一位小数)
【当堂检测】
1、(2015大连).建筑工地上,工人想把一个手推车推到2m高的平台上,用木板在地面上与平台间搭一个6m长的斜面。
工人用平行斜面的240N的力将手推车推上平台,用时5s。
若斜面的机械效率是50%。
试求:
(1)工人推车所做的功是多少?
(2)工人做功的功率是多少?
(3)手推车的重力是多少?
2、(2015绥化)在建筑工地上“吊车”是常见的一种起重设备.下图为吊车上的滑轮组的示意图.在起重过程中,钢丝绳用6×103N的拉力F,将重为1.2×104N的物体在10s内匀速提升6m(不计绳重和摩擦).求:
(1)滑轮组提升重物所做的有用功和总功.
(2)滑轮组拉力F的功率.
(3)若用该滑轮组匀速提升1.8×104N的重物,则其机械效率是多少?
3、(2015大庆).如图所示,司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来(泥坑可近似看成水平面),在此过程中汽车匀速移动了1m,共用时5s.已知汽车所受阻力为1200N,司机师傅的拉力功率为300W,在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下,求:
(1)司机师傅的拉力为多大?
(2)滑轮组的机械效率是多少?
【反思升华,全面提高】
1、(2015德州).小李用如图所示的滑轮组把90kg的物体提升3m,作用在绳子自由端的拉力是400N,不考虑绳重及摩擦(g=l0N/kg)。
求:
(1)滑轮组的机械效率;
(2)动滑轮的重力。
2、(2015常州).2014年6月,台湾省农民张文任栽种出一个超级大南瓜.为将南瓜顺利装车,村民们用如图所示的滑轮,用绳子绕制成滑轮组.在20s时间内,村民们用750N的拉力,将绳端沿竖直方向匀速向下拉动6m,把南瓜提升1.5m,此过程中滑轮组的机械效率为90%.(g取10N/kg)
问:
(1)按题意画出滑轮组的绳子绕法.
(2)村民们拉动滑轮组的功率为多大?
(3)超级大南瓜的质量为多大?
F1
F
图3
3、用如图3所示的滑轮组来匀速拉动钢锭,已知钢锭与地面的摩擦力F1为1200N,若此时滑轮组的机械效率为80%,物体速度为1m/s.
①拉绳的速度是多少?
②拉绳的力F至少为多大?
③拉力的功率是多少?
第十二章简单机械复习课
答案:
(1)400N
(2)100W(3)80%
一、【复习目标】
1.知道各种简单的机械及其特点;会画出给出杠杆的力臂。
2.理解杠杆的平衡条件,并能应用其解决简单的问题。
3.会根据要求组装滑轮组。
理解机械效率的含义,并能根据公式进行简单的计算
二、【知识梳理】
(一)杠杆
1.定义:
在力的作用下能绕 转动的硬棒称作杠杆。
2.杠杆的五要素是:
、 、 、 、 。
3.杠杆的平衡条件:
⑴杠杆的平衡是指杠杆处于 或 状态。
⑵实验前应调节 ,使杠杆在 位置平衡,这样做的目的是
⑶杠杆的平衡条件:
。
用公式可写成:
。
4.杠杆可分为 杠杆、 杠杆和 杠杆。
(二)滑轮
1.定滑轮:
①特点:
。
②实质:
。
③F移动的距离S和G移动的距离h的关系 。
2.动滑轮:
①特点:
。
②实质:
。
③F移动的距离S是G移动的距离h的 。
3.滑轮组:
①特点:
即可以 ,又可以改变 。
②省力情况:
若不计摩擦和绳重,有几段绳子拉着动滑轮,则拉力就是物重的 。
(五)机械效率(η)
1.有用功:
。
额外功:
。
总功:
。
2. 和 的比值叫机械效率。
3.计算公式是:
。
注意:
任何机械的效率都 1。
4.影响机械效率大小的因素有:
机械自重及 。
5.滑轮组提升重物时机械效率的公式是:
;
利用斜面做功时,力做的是总功,W 总 = 。
力做的是有用功W 有 = 。
机械效率的公式是 。
6.测量滑轮组机械效率的原理:
,必须用到的测量仪器有、。
三、【典例解析】
1.杠杆平衡条件的应用
例1 如图1所示,曲杆AOBC自重不记,O为支点,AO=60cm,OD=50cm,OB=30cm,BC=40cm,要使曲杆在水平位置平衡,请作出最小力F的示意图及其力臂,并求出最小力的大小。
2.探究机械的机械效率
例2 如图2所示,小明学过机械效率后,提出了一个问题:
“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有没有关系?
”针对这个问题,他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验,并记录实验数据如下表:
(1)第三次实验填入表格中的数据:
有用功为____J,总功为___J,机械效率是_____。
(2)通过对上述实验数据的分析,你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是:
斜面越陡,越___________。
(填“省力”或“费力”)
(3)通过对上述实验数据的分析,你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是:
__________。
(4)如果小明还想探究机械效率与物重的关系,实验时应该控制哪些条件不变?
答:
_________________________________________
3.机械效率功率的综合计算
例3 如图3所示,小明同学在“测滑轮组机械效率”的实验中用10s的时间将重6N的物体匀速提升了0.3m,所测拉力F为2.5N,求:
(1)有用功为多少?
(2)滑轮组的机械效率为多少?
(3)拉力F做功的功率是多少。
四、【当堂检测】
1、下图所示的用具中,属于费力杠杆的是()
A.镊子
B.钳子
C.起子
D.剪子
2、如图10所示,OB是以O点为支点的杠杆,F是作用在杠杆B端的力。
图中线段AB与力F的作用线在一条直线上,且OA⊥AB、AC⊥OB。
线段______表示力F的力臂。
(选填“OA”或“AC”)
3题图
4题图
5题图
3、小梦在探究杠杆平衡条件的实验时,先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图所示。
他这样做的最终目的是( )
A.便于直接读出拉力的大小B.便于提供不同方向的拉力
C.便于正确认识力臂D.便于测量力臂的大小
4、如图所示的滑轮组的机械效率是75%,物体重力为150N.用滑轮组匀速将物体提升2m,所用拉力F为N。
5、如图为测量滑轮组机械效率的实验装置,钩码总重6N。
(1)实验时要竖直向上拉动弹簧测力计,由图可知拉力大小为N,若钩码上升的高度为10cm,则有用功是J,该滑轮组的机械效率为。
(2)若仅减少钩码的个数,该滑轮组的机械效率将。
(选填:
“增大”、
“减小”或“不变”)
五、【反思升华,全面提高】
1、如图为吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图,利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动,伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。
下列说法正确的是
A.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力大小不变
B.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变大
C.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变小
D.吊臂是一个省力的杠杆
2、所示是某建筑工地用吊车提升大理石板的示意图.已知大理石的密度是2.8×103kg/m3,每块大理石板的规格为50cm×50cm×2cm,升降机吊框的重力是600N.不计滑轮和钢丝绳的重力,不计摩擦,g取10N/kg.则:
(1)一块大理石板平放在水平地面上时对地面的压强是多少?
(2)如果吊车钢丝绳能承受的最大拉力是10000N,则该吊车一次最多能匀速提升多少块大理石板?
(3)在某次提升作业中,吊车钢丝绳的拉动速度是0.1m/s,则在2min内吊车将大理石板提升的高度是多少?
F
吊框
【课后反思】
【作业】
1、一辆质量是3.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面,汽车司机组织人们用如图的滑轮组将汽车拖出.已知整个过程中,水平拉力F是1×103N,汽车沿水平方向匀速移动了2m,滑轮组的机械效率为90%.求:
(1)拉力F做的总功.
(2)有用功为多大?
(3)汽车受到的阻力大小.
2、为钓鱼竿钓鱼的示意图,O为支点,F1表示手对钓鱼竿的作用力,F2表示鱼线对钓鱼竿的拉力,请在图中画出力F1,F2的力臂L1,L2.
第十二章简单机械习题课
一.选择题
1.皮划艇是我国奥运优势项目之一,如图所示,比赛中运动员一手撑住浆柄的末端(视为支点),另一手用力划浆.下列说法正确的
是( )
A.为省力,可将用力划浆的手靠近支点
B.为省力,可将用力划浆的手远离支点
C.为省距离,可将用力划浆的手远离支点
D.将用力划浆的手靠近支点,既能省力又能省距离
2.如图所示的情景中,所使用的工具属于费力杠杆的是()
3.如图所示,工人用滑轮或滑轮组提升重物,每只滑轮质量均相同,若把同一货物匀速提升相同的高度(不计绳子和滑轮间的摩擦),下列说法正确的是()
ABCD
A使用C滑轮组与使用D滑轮组一样省力B使用D滑轮组最省力
C其中机械效率最高的是使用C滑轮组D其中机械效率最高的是使用B滑轮
4.用如图所示的撬棒撬起一块石头时,这根撬棒属于什么杠杆?
()
A.省力杠杆 B.费力杠杆
C.等臂杠杆 D.无法判断
5.如图所示,一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动,在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F,使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中,力F的大小将( )
A.一直是变大的B.一直是变小的
C.先变大,后变小D.先变小,后变大
6.如图所示,用甲、乙两种装置分别将重1N的物体匀速提升相同的高度,滑轮重0.2N,不计摩擦和绳重,所用的拉力分别是F甲和F乙,机械效率分别是,则()
7、如图所示,杠杆OAB能绕O点转动,在A点挂一重物G,为保持杠杆在水平位置平衡,在B点分别作用的四个力中最小的是( )
A.F1B.F2C.F3D.F4
8.如图1所示的生活用具,在使用中属于费力杠杆的是()
D.食品夹
A.钢丝钳
B.扳手
C.核桃钳
图1
F4
D
F3
C
F2
B
F1
A
图6
9、用下列装置提升同一重物,若每个滑轮重相同,不计摩擦,则机械效率最高的装置是()
10、生活中有许多地方应用到物理知识,如家庭厨房:
使用筷子时,筷子实质
上是一种杠杆;
11题图
12题图
11、工人借助如图9所示的装置,在20S时间内将700N重的货物匀速提升了4m,已知他对绳子的拉力为500N。
该工程中,工人所用装置的机械效率为,工人对绳子拉力的功率为W。
12、如图中搬运砖头的独轮车,使用时可视为 (选填“省力”或“费力”)杠杆:
若车厢或砖头所受的总重力G为1000N(车架所受重力忽略不计).独轮车的有关尺寸如图,推车时,人手向上的力F的大小为 N.
13、某实验小组利用如图所示的实验装置测滑轮组的机械效率,得到的实验数据如下表.
实验次数
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
1
2
0.1
0.9
0.3
74.1%
2
2
0.1
0.7
0.5
57.1%
3
3
0.1
1.2
0.3
83.3%
次数G(N)h(m)F(N)s(m)η
13题图
(1)从表中的实验数据可以分析得出:
第一次实验数据是用 (选填“甲”或“乙”)实验装置测得的.
(2)分析比较第一次实验和第二次实验的数据可以得到的结论
(3)分析比较第一次实验和第三次实验的数据可以得到的结论
14.(2014杭州2分)如图10所示,用瓶起开启瓶盖,请画出在A点所用最小力的示意图
15、在探究“杠杆平衡条件”的实验中,采用了如图10所示的实验装置。
(1)调节平衡时,都应该使它在__________位置平衡。
如果杠杆左边高,应将平衡螺母向__________调整(填“右”或“左”)。
(2)挂上钩码,正确调节使杠杆再次平衡。
此时挂在杠杆上的钩码施加的动力、阻力方向恰好与杠杆__________,挂钩码位置所对应的刻度值就等于__________。
(3)某小组同学在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码,同时调节平衡螺母使杠杆平衡,你认为他们的做法是__________。
(4)实验的结果如下表所示。
动力(F1/N)
动力臂(L1/cm)
阻力(F2/N)
阻力臂(L2/cm)
3
6
6
3
2
5
5
2
4
2
2
4
3
6
9
2
3
4
2
6
4
4
2
8
甲同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是:
动力+动力臂=阻力+阻力臂
乙同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是:
动力×动力臀=阻力×阻力臂
两个同学都认为自己是对的,对方是错误的.那么你认为他们中正确的应该是__________同学。
原因是__________同学的结论部分仅从部分实验数据分析得到,不是所有实验数据都满足他总结的结论。
(5)下列正在使用中的杠杆:
用镊子取砝码、用扳手拧螺母、用钉捶拔钉子,属于费力的杠杆是__________。
16、小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验:
29题图
甲
乙
l1
l2
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时发现杠杆停在如图甲所示的位置。
小明将左端的平衡螺母向右调,小红认为也可以将右端的平衡螺母向调(选填“右”或“左”),使杠杆在水平位置平衡。
(2)在杠杆的两端加挂钩码,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,如图乙所示,
并测出力臂。
多次实验并把数据记录在表格中。
次数
F1/N
l1/cm
F2/N
l2/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
实验时杠杆在水平位置平衡的目的是:
;
多次实验的目的是:
。
(3)小明根据以上数据得出杠杆平衡的条件是:
。
(4)小红将图乙中杠杆两侧的钩码各取下一个,杠杆会(选填“右侧下降”或“左侧下降”)。
(5)若小明只将图乙中的杠杆左侧的两个钩码取下,要使杠杆重新在水平位置平衡,应将右侧钩码(说出钩码移动的方向及格数)。
17、已知斜面倾角为30°,斜面高为2m。
小兵同学用绳子沿斜面将重为400N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。
拉力大小为300N,绳重不计。
求:
(1)小兵对木箱做的有用功;
(2)斜面的机械效率;
(3)斜面对物体施加的摩擦力。
18、用如图13所示的滑轮,使一个铁块以0.2m/s的速度匀速上升了1m,已知铁块的体积为10-3m3,求
(1)铁块的重力;
(2)若不计滑轮、绳子的重和摩擦,绳子受到的拉力F;(3)拉力F的功率。
(4)若实际作用于绳子的拉力为50N,这个滑轮的机械效率。
(其中ρ铁=7.9×103kg/m3、g=10N/kg)