三物理機(jī)械功率 試題

1、三物理機(jī)械功率 試題 機(jī)械效率科技名詞定義定義： 汽輪機(jī)軸端功率與內(nèi)功率之比。 所屬學(xué)科： 電力（一級(jí)學(xué)科）；汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)（二級(jí)學(xué)科） 有關(guān)機(jī)械效率的題目機(jī)械效率指有用功與總功的比值，用符號(hào)表示，計(jì)算公式為=W有/W總*100%目錄功的分類 1. 1.有用功 2. 2.額外功(無用功) 3. 3.總功機(jī)械效率的定義 機(jī)械效率的公式 增大機(jī)械效率的方法 機(jī)械效率問題的基本思路 1. 列方程求解。滑輪組機(jī)械效率公式（忽略摩擦力與繩重） 斜面機(jī)械效率公式 機(jī)械效率的意義 斜面的機(jī)械效率大小,與什么有關(guān) 常見機(jī)械的機(jī)械效率功的分類 1. 1.有用功 2. 2.額外功(無用功) 3. 3.總功機(jī)械效

2、率的定義 機(jī)械效率的公式 增大機(jī)械效率的方法 機(jī)械效率問題的基本思路 1. 列方程求解。滑輪組機(jī)械效率公式（忽略摩擦力與繩重） 斜面機(jī)械效率公式 機(jī)械效率的意義 斜面的機(jī)械效率大小,與什么有關(guān) 常見機(jī)械的機(jī)械效率展開 功的分類1.有用功指是我們需要,有價(jià)值的功 2.額外功(無用功)指對(duì)人們既無利用價(jià)值又不得不做的功 3.總功指有用功和額外功的總和 有用功是指對(duì)人們有用的功。 如要把物體勻速舉高H，由于舉力等于重力G，必須對(duì)物體做GH的功,這個(gè)功是有用的。 W=G*H 如果要使用其它機(jī)械完成此舉，由于機(jī)械自身的重和機(jī)械的自身的摩擦等，所用的動(dòng)力做的功要大于GH，此時(shí)動(dòng)力做的功就是總功。 所以有用

3、功必然小于總功 有用功加額外功是總共做的功，稱為總功 機(jī)械效率公式總功=W有用+W額外=F拉力.n.h 機(jī)械效率的定義任何機(jī)械本身都受到重力的作用，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件間又存在摩擦，所以使用任何機(jī)械，除了做有用功外，都不可避免地要做額外功。這時(shí)動(dòng)力所做的總功等于有用功加額外功。 有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率(mechanical efficiency)。 機(jī)械效率的公式機(jī)械效率等于有用功與總功之比，用公式來表示，其中表示機(jī)械效率，W有用表示有用功，W總表示總功。 機(jī)械效率注意：由于有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1。 對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)的效率計(jì)算，如果系統(tǒng)是由幾個(gè)機(jī)器或機(jī)構(gòu)簡單串聯(lián)而成，則系統(tǒng)的總效率

4、是各個(gè)機(jī)器或機(jī)構(gòu)效率的連乘積。(乘法原理)如果系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，可應(yīng)用功率流的概念求出輸出功和輸入功的關(guān)系，從而求得機(jī)械系統(tǒng)的總效率。 一臺(tái)機(jī)器所做的有用功與總功越接近，這臺(tái)機(jī)器的機(jī)械效率就越高，但不會(huì)超過1也就是100%。 編輯本段增大機(jī)械效率的方法根據(jù)公式可知：如果有用功不變，我們可以通過減小額外功.(減少機(jī)械自重.減少機(jī)械的摩擦)來增大機(jī)械效率，（例如我們用輕便的塑料桶打水，而不用很重的鐵桶打水，就是運(yùn)用這個(gè)道理）；如果額外功不變，我們可以通過增大有用功來提高機(jī)械效率；（例如，在研究滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)同一個(gè)滑輪組，提起的重物越重，機(jī)械效率越高，就是這個(gè)道理）；當(dāng)然了，如果能

5、在增大有用功的同時(shí)，減小額外功更好。 機(jī)械效率一提高機(jī)械設(shè)備的機(jī)械效率有著重要的的現(xiàn)實(shí)意義。 編輯本段機(jī)械效率問題的基本思路機(jī)械效率是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，它把簡單機(jī)械和功這兩章內(nèi)容緊密地聯(lián)系起來，綜合性較強(qiáng)，學(xué)生較難理解。下面談一談解答機(jī)械效率問題的基本思路： 1. 首先應(yīng)認(rèn)真審題，搞清題目中的物理現(xiàn)象及過程。 2.計(jì)算有用功、額外功和總功。 根據(jù)人們使用機(jī)械的不同，有用功的計(jì)算也不盡相同。例如：若使用機(jī)械的目的是提升重物，那么克服物體的重力做的功就是有用功。設(shè)重物的重力為G，提升的高度為h，則；如果使用機(jī)械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物體與水平面間的摩擦力做的功就是有用功。設(shè)摩擦力

6、為X，物體移動(dòng)的距離為s，則。額外功是指對(duì)人們無用但又不得不額外做的功。由于滑輪與軸之間和繩與滑輪之間的摩擦以及機(jī)械的自重總是客觀存在的，因此額外功總是不可避免的。而總功是人們作用在機(jī)械上的動(dòng)力所做的功。設(shè)動(dòng)力為F，動(dòng)力使物體移動(dòng)的距離為s，則；如果動(dòng)力對(duì)機(jī)械做功的功率為P，做功的時(shí)間為t，則。； 3.運(yùn)用機(jī)械效率公式 解題時(shí)還應(yīng)注意有關(guān)的幾何關(guān)系。 如果使用滑輪組提升重物時(shí)，若重物升高h(yuǎn)m，承拉重物的繩的股數(shù)是n股，則繩自由端移動(dòng)的距離s=nh，動(dòng)力作用的繩端移動(dòng)的速度是重物上升速度的n倍。如果使用滑輪組沿水平方向拉物體時(shí)，若物體移動(dòng)lm，隨擔(dān)物體與水平面間的摩擦力的繩的股數(shù)是n股，則繩自由

7、端移動(dòng)的距離s=nl，動(dòng)力作用的繩端移動(dòng)的速度是物體移動(dòng)速度的n倍； 4. 機(jī)械效率的公式。 它是一個(gè)比值，不會(huì)大于1，且沒有單位；為百分?jǐn)?shù) 5. 最后，選用機(jī)械效率的幾種表達(dá)式中的一個(gè)， 列方程求解。舉例說明： 例1. （2003，陜西）工人用如圖1所示的滑輪組提升重物，在10s內(nèi)將質(zhì)量為100kg的物體勻速提升2m，已知工人向下的拉力為480N，則下列說法錯(cuò)誤的是：（） A. 繩子自由端被拉下6m； B. 工人所做的有用功是1960J，總功是2880J； C. 工人做功的功率是288W； D. 滑輪組的機(jī)械效率為51% 分析與解：這道題考查了有用功、總功、功率和機(jī)械效率的概念的應(yīng)用。應(yīng)明確

8、動(dòng)力通過的距離s與動(dòng)滑輪通過的距離之間的關(guān)系為（n為承重的繩子段數(shù)）的隱含條件。 根據(jù)已知條件：所以： 答案：D 例2. （2003，江蘇南通）某人用圖2所示的滑輪組勻速提升500N的重物，所用的拉力F為300N，繩子自由端被拉下2m，在此過程中，求：（1）拉力所做的功；（2）滑輪組的機(jī)械效率；（3）滑輪組中動(dòng)滑輪的重量（不計(jì)摩擦和繩重）。 分析與解：這題要求功和機(jī)械效率。求功必須弄清功的兩個(gè)必要的因素；物體受力的大小和物體在力的方向上通過的距離。 例3. （2003，山東淄博）一輛汽車不小心開進(jìn)了泥潭中，司機(jī)取來一套滑輪組欲將汽車從泥潭中拉出，如圖3所示。若車重為，汽車受到的阻力為車重的0.

9、03倍，滑輪組機(jī)械效率為80%，問： （1）該司機(jī)至少需要用多大的力才能將汽車從泥潭中拉出？ （2）若拉動(dòng)汽車時(shí)，汽車前進(jìn)的速度為0.1m/s，則司機(jī)做功的功率是多少？ 分析與解：已知機(jī)械效率時(shí)，必須通過有用功和總功之間的關(guān)系，才能求出其他量。從圖中可知，動(dòng)滑輪由4股繩子承擔(dān)，則F通過的距離s為汽車通過距離的4倍。 （1）已知，而，所以： （2）根據(jù)功率的一個(gè)推導(dǎo)公式，功率等于力和速率的乘積即。由圖3可知?jiǎng)踊営?股繩子承擔(dān)，則F運(yùn)動(dòng)的速度為汽車運(yùn)動(dòng)速度的4倍。 故司機(jī)做功的功率為： 例4. （2003，四川）如圖4所示，用滑輪組拉著一木塊P沿水平面以0.5m/s速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧測力

10、計(jì)的讀數(shù)為4N。若每個(gè)滑輪重為1N，繩與滑輪間的摩擦不計(jì)，則該滑輪組的機(jī)械效率為_，在2s內(nèi)拉力F做的功為_J。 分析與解：這是一道豎直類滑輪組和定滑輪相結(jié)合的考題。學(xué)生應(yīng)明確通過定滑輪的力摩擦力是不變的，即彈簧測力計(jì)的讀數(shù)不變，拉力F承擔(dān)的是動(dòng)滑輪的重力和摩擦力兩者合力的二分之一；動(dòng)力F作用的繩端移動(dòng)的速度是物體移動(dòng)速度的2倍。故： 所以該題的機(jī)械效率是80%，拉力F在2s內(nèi)做的功是5J。 例5. （2003，云南昆明）在“測定滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中： （1）一位同學(xué)用如圖5(a)所示的滑輪組在10s內(nèi)將總質(zhì)量為0.25kg的鉤碼勻速提高了10cm。在這個(gè)過程中彈簧秤的示數(shù)如圖5(b)所

11、示（g取10N/kg）。 則：作用于繩子自由端的拉力所做的功W=_J；此拉力的功率P=_W；滑輪組的機(jī)械效率=_（保留兩位小數(shù)）。 （2）如果這位同學(xué)仍然用圖5(a)的滑輪組，只是把所掛的鉤碼減少了三個(gè)，此時(shí)測得滑輪組的機(jī)械效率為，則與的關(guān)系是_.（填“”“=”“”） 分析與解：根據(jù)機(jī)械效率的公式： 而兩次物體均提高相同的距離，所以額外功是一定的。 故根據(jù)機(jī)械效率的公式，有用功越多，越大。（當(dāng)機(jī)械一定時(shí)，在可能的條件下，增加每次提起物體的重力，是充分發(fā)揮機(jī)械的作用，提高機(jī)構(gòu)效率的有效途徑。） （1）已知：n=3，F(xiàn)=1N， （2）因?yàn)榈诙嗡鶔斓你^碼減少了，所以 編輯本段滑輪組機(jī)械效率公式（忽

12、略摩擦力與繩重）=W有用/W總 =Gh/Fs =G/Fn =G/Fn=G/(G+G動(dòng)滑輪) =G/G總 F=1/nG總 G為物重， h為物體上升的高度， F為拉力大小， s為繩子上升的高度， n是繩子繞數(shù)（與動(dòng)滑輪相連的）。 或： =W有用/W總 =Gh/G總h =Gh/(G+Go)h =G/(G+Go) G總為動(dòng)滑輪與物體總重， Go為動(dòng)滑輪重。 編輯本段斜面機(jī)械效率公式=W有用/W總=Gh/Fs G為物重，h為斜面豎直高度，F(xiàn)為拉力大小，s為斜面長度。 機(jī)械效率與許多因素有關(guān)。比如滑輪組的機(jī)械效率，影響它的最主要的因素是物重，其次才是滑輪重、繩重和磨擦。無論你用同一滑輪組吊起一根繡花針或一

13、個(gè)重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于動(dòng)滑輪的重物，你都需要把動(dòng)滑輪舉上去，還要克服繩重與磨擦，前者額外功遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有用功，其機(jī)械效率幾乎為零，后者額外功在總功中占的比值就小得多，所以物生越大，機(jī)械效率就越高。 編輯本段機(jī)械效率的意義（1）機(jī)械效率是反映機(jī)械性能的優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一。總功等于有用功與額外功之和，因而有用功只占總功的一部分。顯然，有用功所占比例越大，機(jī)械對(duì)總功的利用率就越高，機(jī)械的性能就越好。物理中，用機(jī)械效率來表示機(jī)械對(duì)總功得了利用率。 （2）在計(jì)算機(jī)械效率時(shí)，注意物理量名稱所標(biāo)示的意義?？偣Γ杭磩?dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功，稱之為動(dòng)力功，也叫輸入功。理想機(jī)械：W總=W有用，W輸入=W輸出，W動(dòng)=W阻。實(shí)際機(jī)械：

14、W總=W有用+W額外，W輸入=W輸出=W額外，W動(dòng)=W有用阻力+W無用阻力 編輯本段斜面的機(jī)械效率大小,與什么有關(guān)1、 研究斜面的機(jī)械效率與什么有關(guān)系？ 猜想：當(dāng)斜面光滑程度相同時(shí)，斜面的傾斜程度越大，機(jī)械效率越高 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)： 器材：斜面、木塊、彈簧測力計(jì)、刻度尺 （實(shí)驗(yàn)過程中，保持木塊的重量G不變，斜面長S不變，改變的是斜面的高度h和拉力F） 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：(將所測數(shù)據(jù)填入下表中) 用彈簧測力計(jì)測出木塊的重力G 用刻度尺l量出斜面的長度S和高度h1 用彈簧測力計(jì)拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出拉力F1 改變斜面的傾斜程度，量出斜面的高度h2 用彈簧測力計(jì)拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出拉力F2 表格一 斜面

15、的傾斜程度 物體重量 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力 F/N 斜面長度 s/m 有用功 W有/J 總功 W總/J 機(jī)械效 率 較緩 較陡 計(jì)算公式： W有1=G h1 W有2=G h2 W總1=F1S W總 2=F2 S 結(jié)論：斜面的傾斜程度越大，機(jī)械效率越高 附：試驗(yàn)參考數(shù)據(jù)（九（3）班哈瑞同學(xué)測得的數(shù)據(jù)） 斜面的傾斜程度 物體重量 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力 F/N 斜面長度 s/m 有用功 W有/J 總功 W總/J 機(jī)械效 率 較緩 1.5 0.09 0.5 0.7 0.135 0.35 38.5% 較陡 1.5 0.09 0.7 0.7 0.255 0.49 52% 2

16、、 研究斜面的機(jī)械效率與物體斜面之間接觸面大小有什么關(guān)系？ 猜想：斜面的機(jī)械效率與物體斜面之間接觸面大小無關(guān) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：器材：斜面、木塊、彈簧測力計(jì)、刻度尺 （實(shí)驗(yàn)過程中，保持木塊的重量G不變，斜面長S不變，斜面的高度h不變，改變的是物體斜面接觸面積，和拉力F）（建議有困難的學(xué)生選此實(shí)驗(yàn)） 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：(將所測數(shù)據(jù)填入下表中) 用彈簧測力計(jì)測出木塊的重力G 用刻度尺兩處斜面的長度S和高度h 把木塊平放，用彈簧測力計(jì)拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出拉力F1 把木塊側(cè)放，用彈簧測力計(jì)拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出拉力F2 根據(jù)公式：W有= W總= 表格二 斜面的傾斜程度 物體重量 G/N 斜面高度 h/m 沿

17、斜面拉力 F/N 斜面長度 s/m 有用功 W有/J 總功 W總/J 機(jī)械效 率 較小 較大 計(jì)算后比較得出結(jié)論：斜面的機(jī)械效率與物體斜面之間接觸面大小無關(guān) 附：試驗(yàn)參考數(shù)據(jù)（僅供參考，不得死記硬背） 斜面的傾斜程度 物體重量 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力 F/N 斜面長度 s/m 有用功 W有/J 總功 W總/J 機(jī)械效 率 較小 1.5 0.17 0.7 0.7 0.255 0.49 52% 較大 1.5 0.17 0.7 0.7 0.255 0.49 52% 3、研究斜面的機(jī)械效率與它的粗糙程度有什么關(guān)系？ 猜想：表面越光滑，機(jī)械效率越高 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：器材：斜面、木塊、彈簧測力計(jì)、

18、刻度尺 （實(shí)驗(yàn)過程中，保持木塊的重量G不變，斜面長S不變，斜面的高度h不變，改變的是斜面的粗糙程度和拉力F） 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：(將所測數(shù)據(jù)填入下表中) 用彈簧測力計(jì)測出木塊的重力G 用刻度尺兩處斜面的長度S和高度h 把木塊放木板上，用彈簧測力計(jì)拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出拉力F1 在木板上鋪好毛巾，用彈簧測力計(jì)拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讀出拉力F2 根據(jù)公式：W有= W總= 表格三 斜面的傾斜程度 物體重量 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力 F/N 斜面長度 s/m 有用功 W有/J 總功 W總/J 機(jī)械效 率 較平滑 較粗糙 計(jì)算后比較得出結(jié)論：表面越粗糙，機(jī)械效率越低 附：試驗(yàn)參考數(shù)據(jù)（反對(duì)死記硬背，要實(shí)事求是） 斜面的傾 斜程度 物體重量 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面拉力 F/N 斜面長度 s/m 有用功 W有/J 總功 W總/J 機(jī)械效 率 較平滑 1.5 0.17 0.7 0.7 0.255 0.49 52% 較粗糙 1.5 0.17 1 0.7 0.255 0.7 36% 4、研究斜面的機(jī)械效率