中考物理专项练习测滑轮组机械效率.docx
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中考物理专项练习测滑轮组机械效率
2019中考物理专项练习-测滑轮组机械效率
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
【一】学习目标:
1、知道使用任何机械都不省功。
2、理解有用功、额外功和总功的概念,理解机械效率的含义。
3、会测滑轮组的机械效率,知道影响滑轮组机械效率的因素。
【二】重点、难点:
重点:
有用功、额外功、总功、机械效率、功的原理;如何测滑轮组的机械效率和影响滑轮组机械效率的因素。
难点:
识别有用功、额外功、总功;影响滑轮组机械效率的因素。
【三】考点分析:
1、测量并计算滑轮组的机械效率
2、理解有用功、额外功、总功、机械效率;知道功的原理和影响滑轮组机械效率的因素;会测滑轮组的机械效率
3、中考中常出现的题型:
填空、选择、计算、实验。
在中考中所占的分值约为6分,约占总分值的5%。
【一】功的原理:
大量实验说明:
使用任何机械都不省功。
【二】机械效率:
1、有用功(W有用):
(1)定义:
利用机械做功时,为了达到目的必须做的、对人们有用的功。
(2)公式:
W有用=GH(提升重物,竖放)W有用=FS(横放)
F—摩擦力,S—物体水平移动的距离
2、额外功(W额外):
(1)定义:
利用机械做功时,对人们没有用,但又不得不做的功。
(2)公式:
W额外=G'HG'—机械自重
3、总功(W总):
(1)定义:
有用功和额外功的和。
(2)公式:
W总=W有用+W额外W总=FS
4、机械效率:
(1)定义:
有用功跟总功的比值。
(2)公式:
η=W有用/W总
理论:
η=1实际:
η《1
【三】测滑轮组的机械效率
1、实验原理:
η=W有用/W总=GH/FS
2、实验中要测的物理量:
物重G、物体上升的高度H、拉力F、拉力移动的距离S
3、实验器材:
弹簧测力计、米尺、细绳、铁架台、重物(钩码)、滑轮
4、结论:
同一滑轮组,提升的重物越重,机械效率越高;提升相同的重物,动滑轮越轻(个数越少)机械效率越高。
5、影响滑轮组机械效率的因素:
物重,动滑轮重(个数),滑轮与轴间的摩擦,绳重
知识点一:
对机械效率的理解
例:
关于机械效率,以下说法中正确的选项是
A.做功越多机械效率越高
B.实际生产中,使用机械比不使用机械做功的效率高
C.使用机械做功时,如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦,那么,机械的效率是百分之百
D.有用功与总功的比值越大,机械效率越小。
解答过程:
机械效率是有用功与总功的比值,比值越大,机械效率越高,所以D选项错;
做功多可能是做的有用功多,或额外功多,或总功多,不能确定机械效率的大小,所以A选项错误;使用机械就得对机械本身做功,还有机械间的摩擦等,比不用机械做的功多,所以使用机械比不使用机械做功的效率低,B选项错;使用机械所做的额外功来自于机械本身重力及所引起的摩擦,如不考虑这些,有用功就等于总功,机械的效率就是百分之百,所以C对。
解题后的思考:
机械效率的大小是由有用功和总功两个因素决定的,它只是一个比值,反映的是有用功在总功中所占的比值,与具体做功的多少无关。
知识点二:
对功的原理的理解
例:
小明同学用一个距离手3M高的定滑轮拉住重100N的物体,从滑轮正下方沿水平方向移动4M,如下图。
假设不计绳重及摩擦,他至少做功,请选择你的选项()
A.300JB.200JC.400JD.500J
解题思路:
小明做的功,根据功的原理即为克服物重做的功,G,利用勾股定理求出H,再根据W=GH求出W
解答过程:
因不计绳重和摩擦,据功的原理,小明使用定滑轮时所做的功等于直接将物体提升到相同高度所做的功,即W直接=W机械,重物上升的高度可用勾股定理求,人在M处时绳长3M,当人到N处时,绳长5M,即绳拉下的长度为2M,也就是物体上升的高度为2M,那么小明对绳做的功至少是克服物重所做的功,即W=GH=100N×2M=200J,所以选B。
解题后的思考:
人向右拉绳子提升物体的过程中,人的拉力方向不是水平的且在不断变化,所以不能直接用W=FS求解,可寻找其与其他相关物理量的等量关系,间接求解。
知识点三:
如何计算机械效率
例1:
如下图,每个滑轮重225N,重物G的重力为1275N,绳子重及摩擦均不计,那么:
(1)人在匀速提升重物时所用拉力多大?
(2)重物被匀速提升1M的过程中,人所做的总功为多少?
(3)此时,该滑轮组的机械效率为多少?
题意分析:
G动=225N,G物=1275N,绳子重及摩擦均不计,H=1M
解题思路:
F=
→求出拉力F→S=NH求出S→W=FS求出W总→W=GH求出W有用→η=W有用/W总求出机械效率F=
(不计绳重及摩擦)
解答过程:
(1)从图中可知N=3,不计绳重及摩擦F=
=
=500N
(2)S=NH=3×1M=3MW总=FS=500N×3M=1500J
(3)W有用=GH=1275M×1M=1275Jη=W有用/W总=1275J/1500J×100%=85%
解题后的思考:
功等于作用在物体上的力与物体沿力的方向通过距离的乘积,求一个力做功就要找到这个力和沿这个力方向上移动的距离再用公式计算。
例2:
如下图,用一动滑轮拉一物体A以0.5M/S的速度在水平面上做匀速直线运动,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,那么
(1)在2S内拉力做的功是多少;
(2)滑轮的机械效率是______(不计滑轮重力)
题意分析:
V物=0.5M/SG物=20NF=0.2G物=0.2×20N=4NF=2.5NT=2S
解题思路:
V拉=2V物→S=V拉T→拉力做功W=FS→η=W有用/W总=FS物/FS拉=F/2F
解答过程:
(1)S=V拉T=2×0.5M/S×2S=2MW=FS=2.5N×2M=5J
(2)η=W有用/W总=FS物/FS拉=F/2F=4N/(2×2.5N)×100%=80%
解题后的思考:
滑轮横放克服摩擦做的功是有用功,与滑轮竖放不同。
小结:
计算机械效率主要是确定有用功和总功。
一般对物体做的功都是有用功,只有滑轮横放时克服摩擦做的功是有用功,与物重无关。
知识点四:
测滑轮组的机械效率
例:
(1)小明在“测滑轮组的机械效率”的实验中,用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验,数据如下表:
实验
次数
物重
G/N
物体上升的高度H/CM
弹簧测力计的示数F/N
弹簧测力计移动的距离S/CM
1
6
3
2.5
9
2
6
5
2.5
18
3
6
8
2.5
24
图甲
①表中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是____________;
②3次实验中滑轮组的机械效率分别是_____;
③本次实验得到的结论是:
解题思路:
从图中可知N=3,应有S=3H,所以第二组数据18CM或5CM有错误,利用η=W有用/W总=GH/FS求出机械效率,从表中看出本实验只改变了物体上升的高度,所以本实验探究的是机械效率与物体上升高度的关系
解答过程:
①18CM或5CM,
②η1=W有用/W总=GH/FS=6N×0.03M/(2.5N×0.09M)×100%=80%
η2=W有用/W总=GH/FS=6N×0.05M/(2.5N×0.15M)×100%=80%
η3=W有用/W总=GH/FS=6N×0.08M/(2.5N×0.24M)×100%=80%
③滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关
(2)小红在小明实验的基础上利用图乙也做了实验,
①小红的做法目的是为了改变;
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时,假设忽略绳重及摩擦,它们的机械效率_______(选填“相同”或“不相同”),理由是:
____________________________。
得到的结论是:
________________________
解题思路:
从图中看出滑轮组的绕线方式改变了,假设忽略绳重及摩擦,它们的机械效率相同,原因:
做的有用功相同,做的额外功也相同。
滑轮组的机械效率与绕线方式无关。
解题过程:
从图中看出滑轮组的绕线方式改变了,假设忽略绳重及摩擦,它们的机械效率相同,理由是:
做的有用功相同,做的额外功也相同
得到的结论是:
滑轮组的机械效率与绕线方式无关
(3)小军也用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验,实验数据如下表:
物重
G/N
绳端拉力F/N
机械效率η/%
较小提升速度
10
4.2
79.4
中等提升速度
10
4.2
79.4
较大提升速度
10
4.2
79.4
在小军的实验中,你得到的结论是:
________________________。
解题过程:
从表中看出提升的速度改变了,但机械效率没变,结论为:
滑轮组的机械效率与提升物体的速度无关
小结:
滑轮组的机械效率的影响因素:
1.被提升物体的重
2.动滑轮重
3.绳重及摩擦
与滑轮组的机械效率无关的因素:
1.物体上升的高度
2.滑轮组的绕线方式
3.提升物体的速度
机械效率计算是考查重点,解答计算题要明确题目中有哪些物理量,挖掘隐含条件。
如滑轮组中绳子的段数为N,那么S=NH。
结合具体的机械,分析其对物体所做的功时,应注意以下几点:
(1)机械对物体做的功为有用功,人手对机械所做的功为总功;
(2)机械本身消耗的功是额外功,即克服机械自身重力和摩擦所做的功。
(3)η=W有用/W总=GH/FS=G/NF
【一】预习新知
有力作用在物体上并且在力的方向上有移动的距离我们就说力对物体做了功,物体能够做功就说明物体具有能。
能有多种形式,那么什么是机械能,它有几种形式,每种形式的能与哪些因素有关,各种形式的能又是怎样转化的。
【二】预习点拨
探究任务一:
动能与质量、速度的关系
【反思】
(1)质量越大,动能越大吗?
(2)速率越大,动能越大吗?
探究任务二:
重力势能与质量、高度的关系
【反思】
(1)质量越大,势能越大吗?
(2)高度越高,势能越大吗?
(答题时间:
45分钟)
【一】填空题:
1、用一个定滑轮匀速提升重为150N的物体,使其升高3M,所用拉力为200N,那么有用功等于J,总功等于J,额外功等于J,定滑轮的机械效率是。
2、用一个动滑轮匀速提升重为150N的物体,使其升高3M,所用拉力为90N,那么总功是______J,动滑轮的机械效率是,这个动滑轮的重力为N。
3、用如图的滑轮组把2400N的重物提高所用的拉力是750N,滑轮组的机械效率为。
4、斜面长5米,高1.5米,把重为800牛的物体匀速推向斜面顶端。
假设斜面是光滑的,那么推力为____牛,如果斜面不光滑,所用推力为300牛,那么斜面的机械效率为____。
【二】选择题:
1、某机械的机械效率的大小,正确的可能是
A.0.07%B.82%C.100%D.120%
2、以下关于功率和机械效率的说法中,正确的选项是,请选择你的选项()
A.功率大的机械,机械效率一定高
B.机械效率大小与功率大小无关
C.机械效率高的机械,做的有用功一定多
D.做功多的机械,机械效率一定高
3、利用三种机械,分别把同一物体提升相同的高度,假设η1《η2《η3,那么以下关系正确的选项是,请选择你的选项()
A.W总1《W总2《W总3B.W总1》W总2》W总3
C.W总1=W总2=W总3D.无法判断
4、一个滑轮组经改进后提高了效率,把同一物体匀速升高同样的高度,改进后和改进前相比较,请选择你的选项()
A.做的总功减少了B.做的有用功减少了
C.做的额外功增多了D.每股绳子的拉力增大了
5、将同一物体分别沿光滑斜面由A、B、C匀速提升到D处,如下图,其整个过程做功分别为WA、WB、WC,那么三个功的大小关系是,请选择你的选项()
A.WA》WB》WCB.WA=WB=WC
C.WA《WB《WCD.条件不足,无法判断
【三】计算题:
1.外力对水泵做7×105J的总功,水泵把5×103KG的水送到10M的高处,计算:
(1)水泵所做的有用功?
(2)水泵的机械效率?
2.用如下图滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动,所用拉力F的大小为40牛。
(1)不计轮和绳的重力以及摩擦,求:
物体A所受的摩擦力。
(2)假设滑轮组的机械效率为80%,求:
物体A所受的摩擦力。
【四】实验题:
在“测滑轮组机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行了两次实验,实验数据如下:
次数
钩码重/N
钩码上升的高度/CM
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计移动的距离/CM
1
2
10
0.8
40
2
5
5
0.5
20
(1)此实验所用滑轮的个数至少是个,其中动滑轮有个。
(2)实验中应拉弹簧测力计。
(3)第一次实验测得滑轮组的机械效率为,第二次实验时滑轮组的机械效率__________(选填“大于”“小于”或“等于”)第一次实验的机械效率,理由是。
【一】填空题:
1、W有用=GH=150N×3M=450J,W总=FS=200N×3M=600J,W额外=W总-W有用=600J-450J=150J,
η=W有用/W总=450J/600J×100%=75%
2、S=2H=2×3M=6MW总=FS=90N×6M=540J,W有用=GH=150N×3M=450J
η=W有用/W总=450J/540J×100%=83.3%
由F=
得90N=
得G动=30N
3、从图中可知N=4η=W有用/W总=GH/FS=G/NF=2400N/(4×750N)×100%=80%
4、因为斜面是光滑的,所以W有用=W总即GH=FL800N×1.5M=F×5MF=240N
不光滑W有用=GH=800N×1.5M=1200JW总=FL=300N×5M=1500J
η=W有用/W总=1200J/1500J×100%=80%
【二】选择题:
1、使用机械就得对机械本身做功,还有机械间的摩擦等,所以总功总是大于有用功,因而机械效率总是小于1,但也不能太小,约为百分之几十,所以选B
2、功率表示做功的快慢,功率大机械做功快,与机械效率无关,所以A错;机械效率大小与功率大小无关,所以B对;机械效率是有用功和总功的比值,效率高不一定意味着有用功多,C错。
D选项做功多的机械,机械效率一定高。
做功多没有说明是什么功多,所以无法确定机械效率,D错
3、把同一物体提升相同的高度说明有用功相等,根据η=W有用/W总可知,W有用相同,η越小,W总就越大,所以选B
4、把同一物体匀速升高同样的高度即有用功相同,滑轮组经改进意味着额外功减少了,那么总功就减少了,效率就提高了,所以选A
5、同一物体分别沿光滑斜面由A、B、C匀速提升到D处,有用功相同,光滑斜面意味无额外功,所以总功也相同,因而选B
【三】计算题:
1.解:
(1)水泵所做的有用功W有=GH=MGH=5×103KG×10N/KG×10M=5×105J
(2)水泵的机械效率η=W有用/W总=5×105J/7×105J×100%=71%。
2.解:
(1)不计轮和绳的重力以及摩擦,受力如下图,物体A沿水平面做匀速运动,那么有F=3F=3×40N=120N
(2)滑轮横放η=W有用/W总=FS物/FS拉=F/3F(N为3,S拉=3S物)
F=η3F=80%×3×40N=96N
【四】实验题:
分析表格中钩码上升的高度与弹簧测力计移动的距离利用N=S/H可知动滑轮上有4股绳,从而能判断出动滑轮、定滑轮的个数,如下图。
根据η=W有用/W总=GH/FS便可求出滑轮组的机械效率并作比较。
答案:
(1)32
(2)匀速竖直(3)62.5%大于同一滑轮组,提升的重物越重,机械效率越高。
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- 中考 物理 专项 练习 滑轮 机械效率