测滑轮组的机械效率Word格式文档下载.docx

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有用功做得越多，滑轮组的机械效率越大

7．某滑轮组经改进后提高了机械效率，若用它把同一物体匀速提到同样的高度，改进后与改进前相比较，下列说法中错误的是（　　）

做的有用功增加了

做的总功减少了

做的额外功减少了

做的有用功跟总功的比值增大了

8．某同学在测定滑轮组机械效率的实验中，得到了如下几个答案，其中有可能正确的是（　　）

0.05%

65%

100.8%

125%

9．通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（　　）

增加动滑轮，减小拉力

改用质量小的动滑轮

减少提升高度，减少做功

增加提升重物重力，增大有用功

10．某人用如图所示的滑轮组匀速提起260N的物体，所用的力为100N，物体提高1m．则下列说法中正确的是（　　）

拉力做的有用功是100J

拉力做的总功是260J

滑轮组的机械效率是65%

物体上升过程中动能转化为势能

11．一个工人用如图所示的滑轮组提起重2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子自由端被拉下4m，下列说法正确的是（　　）

总功是3200J，机械效率是40%

有用功是2000J，总功是3200J

有用功是3200J，机械效率是62.5%

总功是3200J，机械效率是62.5%

12．用滑轮组提起某一重物时，适当增加动滑轮个数（假定滑轮都是一样的）可以更加省力，这时机械效率将（　　）

提高

降低

不变

无法确定

三、解答题（共1小题，满分0分）

13．芳芳和兰兰运用如图所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率，在全班交流实验结果时，老师提出：

如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，改变其它因素，是否会影响它的机械效率呢？

大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种：

猜想1：

可能与匀速提升的速度大小有关；

猜想2：

可能与被提升的钩码重有关；

猜想3：

可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关；

猜想4：

可能与钩码被提升的高度有关．

芳芳和兰兰分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表：

（1）请帮助兰兰完成表中的一项计算；

（2）请根据她俩的实验记录，分别在表中写出探究结果．

参考答案与试题解析

1．用如图所示的动滑轮匀速提升物体．如果物体重50N．手拉绳子的力是30N，摩擦可不考虑，那么动滑轮自身重　10　N，这个装置的机械效率是　83.3%　（保留一位小数）．

考点：

滑轮（组）的机械效率。

专题：

计算题；

图析法。

分析：

根据动滑轮省一半力，即拉力等于物体和动滑轮总重的一半，可以求出动滑轮重力；

找到重物上升高度和拉力通过距离的关系后，就可求出机械效率．

解答：

解：

根据动滑轮的特点可知：

F=

（G物+G动），所以动滑轮重力为：

G动=2F﹣G物=30N×

2﹣50N=10N；

机械效率为：

η=

=

≈83.3%．

故答案是：

10；

83.3%．

点评：

该题考查了动滑轮机械效率的计算，难度不大，关键是找出重物上升高度与拉力通过距离的关系．

2．滑轮组将重500N的物体，举高80cm的过程中，机械效率为80%，则此过程中有用功为　400　J，额外功为　100　J．若不计滑轮摩擦及拉线质量的影响，则可知动滑轮重　125　N，当提升重物为400N时，滑轮组的机械效率为　76.2%　．

功的计算；

机械效率的计算。

计算题。

可以先求有用功，用有用功除以机械效率得到总功，然后减去有用功得到额外功；

若不计滑轮摩擦及拉线质量的影响，克服动滑轮重力所做功是额外功，所以动滑轮重等于额外功除以举高的高度，当物体重力改变时，有用功改变，额外功不变，可计算出总功，利用有用功除以总功就可计算出新的机械效率．

W有用1=G1h=500N×

0.8m=400J

W总1=

=500J

W额=W总1﹣W有用1=500J﹣400J=100J

G动=

=125N

W有用2=G2h=400N×

0.8m=320J

W总2=W有用2+W额=320J+100J=420J

η′=

=76.2%

故答案为：

400、100、125、76.2%．

这是一道综合性很强的题目，不仅要运用公式计算，还要注意公式的变形，特别是根据额外功计算动滑轮的重这一公式变形要记住，另外要记住：

在滑轮组不变时，当物体重力变小，机械效率变小．

（1）实验时应保持重物做　匀速直线　运动；

（2）拉力做的有用功为　0.8　焦耳，拉力做的总功为　1.12　焦耳；

（3）该滑轮组的机械效率将　71.4%　．

实验题。

（1）实验时应保持重物做匀速直线运动，只有这样才能保证测力计的示数稳定和滑轮组的省力情况．

（2）拉力做的有用功由W有用=Gh得出，拉力做的总功由W总=FS得出．（3）该滑轮组的机械效率η=

（1）为了不影响弹簧测力计的读数，重物应保持匀速直线运动；

（2）拉力做的有用功为W有用=Gh=4N×

0.2m=0.8J；

拉力做的总功为W总=FS=1.4N×

0.8m=1.12J．

（3）该滑轮组的机械效率η=

=71.4%．

（1）匀速直线；

（2）0.8、1.12；

（3）71.4%．

这道题主要是考查学生对滑轮组机械效率计算公式的运用．

机械效率是有用功占总功的比率，而总功是由有用功（对重物做的功）和额外功（机械损耗带来的）组成．

所以比较机械效率的大小有两种方法：

一、在机械不变的情况下（额外功不变），有用功越多，机械效率就越大；

二、在有用功不变的情况下（对重物做的功不变），额外功越少（减轻动滑轮的重，加润滑油等），机械效率就越大．

由“用滑轮或滑轮组提起同一重物”可知几个装置的所做的有用功是相等的，哪个装置所做的额外功少，机械效率就高．

机械效率的计算公式是η=

，由“用滑轮或滑轮组提起同一重物”可知这几个装置的所做的有用功是相等的，η的高低就取决于W总．而W总=W有用+W额外，使用滑轮或滑轮组时所做的额外功主要是克服动滑轮重和绳重、摩擦所做的功．只有图B是一个定滑轮，额外功较少，总功也随之较少，有用功一定时，总功少，所以机械效率较高．故选B．

机械效率的改变要抓住是有用功变了，还是额外功变了，然后再根据机械效率的物理意义来判断．

“若用它们把同样重的物体提到同样的高度”告诉了我们什么呢？

重物重力一样，重物提升高度一样，根据W有用=Gh那么有用功就相同．再根据η=

判断总功的大小关系．而省力情况与什么有关系呢？

根据W总=FS可知，在总功一定时，越费距离就越省力．

重物重力一样，重物提升高度一样，根据W有用=Gh那么有用功就相同，再根据η=

可知：

有用功一定，甲的机械效率高，所以总功少．根据W总=FS甲比乙总功少，但绳子末端移动距离s不确定，所以省力情况不确定，故选B．

有用功与总功的多少关系还是比较容易判断的，容易出现错误的是省力情况上．

要解决此题需要正确理解机械效率的概念和功率的概念．

机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率高说明有用功与总功的比值大．所以C正确，A错误

；

有用功做的多，有用功与总功的比值不一定大，所以D错误；

功率是表示机械做功快慢的物理量，机械效率高做功不一定快，所以B错误．

故选C．

此题主要考查了机械的效率和功率的区别，这是学生非常容易混淆的两个概念．

有用功和额外功；

推理法。

知道利用滑轮组把同一物体匀速提到同样的高度，根据W=Gh得出有用功相同；

但机械效率提高了，根据效率公式知道总功减小，而总功等于有用功加上额外功，也就知道额外功减小了，据此判断．

由题知，把同一物体匀速提到同样的高度，利用滑轮组做的有用功W有相同，故A错；

∵η=

，η增大，

∴利用滑轮组做的总功W总减小，故B正确；

∵W总=W有+W额，W总减小，W有不变，

∴利用滑轮组做的额外功W额减小，故C正确；

有用功占总功的比值叫机械效率，η增大了，做的有用功跟总功的比值就增大，故D正确．

故选A．

本题考查了学生对有用功、额外功、总功、机械效率的概念和之间关系的了解与掌握，属于基础题目．

在利用滑轮组提升重物时，不可避免要克服摩擦和动滑轮的重力而做额外功，所以机械效率总小于1．

在使用滑轮组时，由于必须做额外功，机械效率总小于1．

C、D选项都大于1，所以排除C、D．

A选项0.05%，机械效率太低，不符合实际．

故选B．

此题主要考查了对滑轮组的机械效率的理解，知道机械效率总小于1．

滑轮（组）机械效率的测量实验；

增大或减小机械效率的方法。

滑轮组的机械效率是有用功与总功之比，比值越大，机械效率越高．所以要提高滑轮组的机械效率可以尽量减少额外功．

知道额外功是克服摩擦以及动滑轮重力做的功．

A、动滑轮越重，需要做的额外功越多，所以A说法错误．

B、改用质量小的动滑轮，可以减少额外功，所以可以提高滑轮组的机械效率．所以B说法正确．

C、由公式：

，所以机械效率的高低与物体被提升的高度无关．所以C说法错误．

D、提高物体的质量，可以提高有用功，这样有用功在总功中所占的比值增大．所以增加提升重物重力可以提高滑轮组的机械效率．所以D说法正确．

故选B、D．

此题主要考查了提高滑轮组的方法．首先要知道滑轮组机械效率是有用功与总功之比，比值越大，效率越高．所以有用功越大、额外功越少，机械效率越高．因此可以通过减少额外功，提高有用功来提高滑轮组的效率．

滑轮（组）的机械效率；

动能和势能的转化与守恒。

（1）机械效率是指有用功占总功的百分比，而有用功和额外功之和称为总功．

滑轮组的有用功是指重物被提升所做的功，即W有用=Gh．

滑轮组的总功是人的拉力所做的功，即W总=FS

（2）图中滑轮组有4段绳子在拉重物，故绳端移动的距离就是重物提高距离的4倍．

（1）拉力做的有用功为W有用=Gh=260N×

1m=260J．故此项错误．

（2）因物体提高1m，有4段绳子在拉重物，故绳端移动的距离为4×

1m=4m．

则拉力做的总功为W总=FS=100N×

4m=400J．故此项错误．

（3）机械效率

．故此项是正确的．

（4）题目中已知是匀速提起物体，故在物体上升过程中动能是不变的，应该是动能不变，拉力做功导致势能增加．故此项是错误的．

本题为有用功、总功、机械效率计算的基础题，比较简单．

要注意的是D答案，物体上升的过程我们经常讲动能转化为重力势能，但并不是放之四海而皆准的，还是要结合题目来判断．

功的计算公式的应用；

应用题。

（1）已知绳子自由端移动的距离和动滑轮上绳子的段数可求物体升高的高度，

（2）根据公式W=FS可求拉力做的总功，

（3）根据公式W=Gh可求做的有用功，

（4）有用功与总功的比值就是机械效率．

从图中可以看出，动滑轮上有4段绳子，绳子自由端移动距离S=4m，物体升高的高度h=1m，

拉力做的总功W总=FS=800N×

4m=3200J，

有用功W有用=Gh=2000N×

1m=2000J，

机械效率η=

=62.5%．

本题考查有用功、总功、机械效率等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是判断动滑轮上绳子的段数．

解决本题需掌握：

滑轮组的机械效率公式为

．

机械效率为η=

，设物体升高了h，则W有=mgh，W总=

=（m+M）gh．

，

则滑轮组的质量越大，则机械效率将会越低，

故选B

滑轮的机械效率取决于动滑轮的质量和物体的质量，如果动滑轮质量越小，物体质量越大，则效率越高．

滑轮（组）机械效率的测量实验。

实验探究题。

（1）如图物重有3段绳子承担，绳子自由端移动的距离s、和物体升高的距离h的关系，s=3h．

（2）W有=Gh，W总=Fs，η=

（3）滑轮组的机械效率跟提起的物重，动滑轮的重、绳子的重、摩擦有关．

（1）W有=Gh=15N×

h，

因为物体有3段绳子承担，s=3h，

W总=Fs=6N×

3h，

（2）由芳芳的实验数据知，机械效率与提升的速度大小无关．

由兰兰的实验数据知，被提升的钩码越重效率越高．

（1）83.3%；

（2）机械效率与提升的速度大小无关，被提升的钩码越重效率越高．

（1）会判断绳子的段数．

（2）利用W有=Gh，W总=Fs，η=

进行有关计算．

（3）滑轮组的机械效率跟提起的物重，动滑轮的重、绳子的重、摩擦有关．跟物体升高的距离，绳子的绕法无关．