專題六功和機械能中考真題再現(xiàn)( 學用見P6970 )探究規(guī)律對接中考命題點1功、功率、熱效率計算( 常考 )1.( 2019·安徽第21題 )如圖所示,水平地面上一個重為50 N的物體,在大小為10 N的水平拉力F作用下,向左做勻速直線運動,在5 s的時間內通過的距離為2 m。求物體運動過程中( 1 )所受摩擦力的大小;( 2 )拉力F做功的功率。解:( 1 )由于物體做勻速直線運動,所以受力平衡,即f=F=10 N( 2 )拉力所做的功W=Fs=10 N×2 m=20 J拉力做功的功率P=Wt=20J5s=4 W2.( 2016·安徽第21題 )某家用轎車,重為1.5×104 N,當車以72 km/h的速度勻速直線行駛了0.5 h時,消耗汽油3 kg,期間車受到的阻力為車重的0.08倍。已知汽油的熱值為4.6×107 J/kg,在此過程中,求:( 1 )車通過的路程;( 2 )牽引力做功的功率;( 3 )汽車發(fā)動機的效率。解:( 1 )車通過的路程s=vt=72 km/h×0.5 h=36 km( 2 )阻力f=0.08G=0.08×1.5×104 N=1200 N轎車勻速直線行駛,則牽引力F=f=1200 N牽引力做的功W=Fs=1200 N×3.6×104 m=4.32×107 J牽引力做功的功率P=Wt=4.32×107J0.5×3600s=2.4×104 W( 3 )汽油燃燒產生的熱量Q=m汽油q汽油=3 kg×4.6×107 J/kg=1.38×108 J汽車發(fā)動機的效率=WQ×100%=4.32×107J1.38×108J×100%31.3%3.( 2015·安徽第21題 )如圖所示,一輕繩繞過定滑輪,一端與粗糙水平桌面上的滑塊相連,另一端懸掛一個沙桶。調整桶內沙的質量,當沙桶和沙的總質量m=0.2 kg時,沙桶和滑塊都做勻速直線運動,速度大小v=0.5 m/s。不計滑輪的摩擦,求沙桶和滑塊勻速運動時:( 1 )滑塊受到的摩擦力的大小;( 2 )沙桶和沙所受的重力在2 s內做的功。解:( 1 )沙桶和沙所受的重力G=mg=0.2×10 N=2 N繩對沙桶的拉力F=G=2 N繩對滑塊的拉力F'=F=2 N滑塊受到的摩擦力f=F'=2 N( 2 )沙桶在2 s內下降的距離h=vt=0.5×2 m=1 m沙桶和沙所受重力在2 s內做的功W=Gh=2 N×1 m=2 J命題點2機械效率計算( ?？?)4.( 2019·安徽第5題 )用沿斜面向上大小為3.5 N的力將一個重為4.9 N的物體從斜面底端勻速拉到頂端。已知斜面長為2 m,高為1 m,則該過程中斜面的機械效率為70%。 5.( 2018·安徽第4題 )如圖所示,當工人師傅用400 N的拉力向下拉繩時,可使重680 N的重物勻速上升,此過程中滑輪組的機械效率為85%。 6.( 2017·安徽第16題 )如圖所示,當水平拉力F=50 N時,恰好可以使物體A沿水平地面向右做勻速直線運動。已知物體重為200 N,所受地面的摩擦力約為80 N。假如在5 s時間內,物體水平移動了0.6 m,不計繩和滑輪的自重,則在此過程中( C )A.拉力F做功為30 JB.物體重力做功為120 JC.拉力F做功的功率為12 WD.該裝置的機械效率約為60%【解析】由于物體水平運動,物體在重力方向上( 豎直向下 )的位置沒有發(fā)生改變,所以重力不做功,即重力做功為0,B項錯誤;由題圖可知,該滑輪為動滑輪,繩子的有效股數(shù)n=2,則繩端移動的距離s繩=ns物=2×0.6 m=1.2 m,拉力F做的功W總=Fs繩=50 N×1.2 m=60 J,A項錯誤;拉力F做功的功率P=W總t=60J5s=12 W,C項正確;物體所受地面的摩擦力約為80 N,則有用功約為W有用=fs物=80 N×0.6 m=48 J,該裝置的機械效率約為=W有用W總×100%=48J60J×100%=80%,D項錯誤。7.( 2015·安徽第8題 )某同學利用斜面勻速提升重為500 N的物體,已知沿斜面的拉力做的功為1000 J,斜面的機械效率為60%,則物體被提升的高度為1.2m。 命題點3機械能轉化的判斷( ?？?)8.( 2019·安徽第12題 )如圖所示,在光滑的水平臺面上,一輕彈簧左端固定,右端連接一金屬小球,O點是彈簧保持原長時小球的位置。壓縮彈簧使小球至A位置,然后釋放小球,小球就在AB間做往復運動( 已知AO=OB )。小球從A位置運動到B位置的過程中,下列判斷正確的是( D )A.小球的動能不斷增加B.彈簧的彈性勢能不斷減少C.小球運動到O點時的動能與此時彈簧的彈性勢能相等D.在任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變【解析】小球從A位置運動到B位置的過程中,質量不變,速度先增加后減少,小球的動能先增加后減少,A項錯誤;小球從A位置運動到B位置,彈簧形變量先減小后增大,所以彈簧的彈性勢能先減少后增加,B項錯誤;小球運動到O點時,動能最大,但此時彈簧恢復到原長,彈簧形變量為0,彈性勢能為0,所以動能和彈性勢能不相等,C項錯誤;由于水平臺面光滑,小球和彈簧都不受摩擦力,對小球和彈簧組成的系統(tǒng)而言,只有彈力做功,或只有小球的動能和彈簧的彈性勢能發(fā)生轉化,所以系統(tǒng)機械能守恒,所以在任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變,D項正確。9.( 2018·安徽第18題 )圖為探究物體( 鋼球 )動能大小跟哪些因素有關的實驗裝置。( 1 )實驗原理:鋼球從平滑斜面上由靜止開始向下運動,到達斜面底端時的速度只與鋼球起點位置的高度有關。起點位置越高,該速度越大; 鋼球從平滑斜面上由靜止開始向下運動,在水平木板上撞擊木塊,木塊運動的距離越長,運動鋼球所具有的動能越大。 ( 2 )實驗現(xiàn)象:同一鋼球從斜面上不同高度處由靜止向下運動,在水平木板上撞擊木塊,鋼球開始向下運動的起點位置越高,木塊運動的距離越長; 質量不同的鋼球從斜面上同一高度由靜止向下運動,在水平木板上撞擊木塊,鋼球的質量越大,木塊運動的距離越長。 10.( 2016·安徽第14題 )擲實心球是某市的中考體育加試項目之一。擲出去的實心球從a處出手后,在空中運動的軌跡如圖所示,球最終停在水平地面e點處( 不計空氣阻力 )。則實心球( C )A.在a處重力勢能最小B.在b處動能為零C.在a、b、c三處機械能相等D.在d處動能為零【解析】重力勢能的大小與物體的質量、高度有關,由題圖可知,d、e兩點高度最小,重力勢能最小,A項錯誤;球在b點時,雖然它在豎直方向上的速度為0,但在水平方向上仍有速度,所以此時球的動能不為零,B項錯誤;不計空氣阻力,球在空中的機械能是守恒的,在a、b、c三處的機械能相等,C項正確;球達到d點后沒有靜止,仍然向前滾動,所以動能不為零,D項錯誤。11.( 2015·安徽第3題 )圖為衛(wèi)星繞地球飛行的軌道示意圖。衛(wèi)星在飛行過程中機械能不變,當衛(wèi)星運行到近地點時,其動能最大( 選填“大”或“小” )。 名師考點精講( 學用見P7073 )學思結合高效突破考點一機械功1.定義:一個力作用在物體上,物體在這個力的方向上移動了一段距離,就說這個力對物體做了功。 2.做功的兩個必要因素( 1 )作用在物體上的力。 ( 2 )物體在這個力的方向上移動的距離。 3.不做功的三種情況示意圖特點舉例缺力無功物體在運動方向上不受力,因慣性而動踢出去的足球缺距離無功物體受力,但靜止推而未動( 搬而未起 )與距離垂直無功有力有距離,力的方向與物體運動方向垂直人背著書包水平前進4.功的計算( 1 )規(guī)定:功等于力與物體在力的方向上移動的距離的乘積。 ( 2 )公式:W=Fs。 ( 3 )單位:在國際單位制中,功的單位是焦耳,簡稱焦,符號是J,1 J=1 N·m。 ( 4 )常見功大小:將兩個雞蛋舉高1 m所做的功約1 J;將物理課本從地面拾到桌面所做的功約2 J。5.機械功原理( 1 )內容:利用機械做功時,動力對機械所做的功與機械所做的功是相等的;即利用機械不省功;也就是說省力的機械必費距離,省距離的機械必費力。 ( 2 )使用機械的好處:使用機械雖不能省功,但它或可省力,或可省距離,或可改變力的方向,給人類工作帶來很多方便。 ( 3 )適用范圍:功的原理是一個普遍的結論,對于任何機械都適用。典例1( 2019·北京 )如圖為一名舉重運動員做挺舉連續(xù)動作時的幾個狀態(tài)圖,下列說法中正確的是( )A.從發(fā)力到上拉的過程中,運動員對杠鈴不做功B.從上拉到翻站的過程中,運動員對杠鈴不做功C.從翻站到上挺的過程中,運動員對杠鈴不做功D.舉著杠鈴穩(wěn)定站立的過程中,運動員對杠鈴不做功【解析】從發(fā)力到上拉、從上拉到翻站、從翻站到上挺的過程中,運動員對杠鈴都施加了向上的力,且杠鈴向上通過了一定的距離,這幾個過程中運動員對杠鈴都做了功;舉著杠鈴穩(wěn)定站立的過程中,運動員對杠鈴施加了力,但杠鈴沒在力的方向上通過距離,這個過程中運動員對杠鈴不做功。綜上所述,D項正確。【答案】 D【解題技巧】判斷力是否做功的訣竅典例2( 2019·四川眉山 )如圖甲所示,水平地面上的物體,受到方向不變的水平推力的作用,其F-t和v-t圖像分別如圖乙和圖丙所示。由圖像可知,912 s內,推力對物體做功J;t=2 s時,物體受到的摩擦力是N。 【解析】由題圖丙可知,912s內物體做勻速直線運動,由題圖乙可知,此時物體受到的水平推力F=6N,則推力對物體做的功W=Fs=Fvt=6N×1m/s×3s=18J;由題圖丙可知,2s時物體處于靜止狀態(tài),由題圖乙可知,此時物體受到的水平推力為3N,物體此時受到的摩擦力等于推力,為3N?！敬鸢浮?183針對訓練1.圖示為傾角=30°的斜面,用平行于斜面向上的10 N拉力F,將一重力為16 N的物體從斜面底端勻速拉上斜面頂端,已知物體上升的高度為1 m,拉力做功20J,物體所受斜面的摩擦力為2N( 不計空氣阻力 )。 考點二功率1.定義:功與做功所用時間之比。2.物理意義:表示做功快慢的物理量。 3.計算( 1 )定義公式:P=Wt。( 2 )變形公式:W=Pt,t=WP。 ( 3 )公式推導:當物體在力F作用下以速度v做勻速直線運動時,由W=Fs可得,P=Wt=Fst=F·st=Fv。 4.單位:國際單位制中功率的單位是瓦特,簡稱瓦,符號是W,1 W=1 J/s;常用單位有千瓦( kW )。兩者關系:1 kW=103W。 功率是反映做功快慢的物理量,功率大說明做功快,但并不是說做功一定多,而做功多其功率也不一定大。典例3在中招體育測試中,李強的跳繩成績是1 min跳180次。他的質量為50 kg,每次跳起的高度約為6 cm,他每次跳繩時克服重力做功J,跳繩時克服重力做功的平均功率約為W( g取10 N/kg )。 【解析】由題意可知,m=50kg,h=6cm=0.06m,t=1min=60s;他每次跳繩時克服重力做功W1=Gh=50kg×10N/kg×0.06m=30J;1min內做功W=nW1=180×30J=5400J;跳繩時克服重力做功的平均功率P=Wt=5400J60s=90W。【答案】 3090典例4( 2019·江蘇連云港 )物體在水平地面上做直線運動,當物體運動的路程和時間圖像如圖甲時,受到的水平推力為F1;當物體運動的速度和時間圖像如圖乙時,受到的水平推力為F2。兩次推力的功率分別為P1、P2。則下列關系正確的是( )A.F1=F2P1>P2B.F1=F2P1<P2C.F1>F2P1>P2D.F1<F2P1>P2【解析】由題圖甲可知,物體做勻速直線運動,速度大小為v甲=s甲t甲=2m/s;由題圖乙可知,物體也做勻速直線運動,速度大小為v乙=4m/s;因為兩次都是勻速直線運動,推力和摩擦力是平衡力,根據(jù)二力平衡條件可知,推力都等于摩擦力,壓力和接觸面的粗糙程度不變,摩擦力不變,則受到的水平推力F1=F2。已知v甲<v乙,由P=Wt=Fst=Fv可得,兩次推力的功率P1<P2。綜上所述,B項正確?！敬鸢浮?B針對訓練2.( 2019·四川涼山州 )“綠色環(huán)保,低碳出行?！币惠v純電動公交車在水平路面上勻速行駛,發(fā)動機的功率為200 kW,速度為72 km/h。公交車行駛1 h,發(fā)動機做的功為7.2×108J,公交車行駛的路程為7.2×104m。 考點三機械效率1.與機械效率有關的概念( 1 )有用功:有利用價值的功,記作W有。 ( 2 )額外功:沒有利用價值的但是又不得不做的功,記作W額。 ( 3 )總功:有用功與額外功之和,記作W總。2.三功關系:W總=W有+W額。 3.機械效率( 1 )定義:有用功跟總功的比值,用符號表示。( 2 )公式:=W有W總×100%。 ( 3 )規(guī)律:任何機械的機械效率都小于1。( 4 )常見機械的機械效率計算簡單機械做功目的將重物提升將重物平移有用功W有Gh設輪軸轉過n轉G·2nrfs'總功W總FsF·2nRFs機械效率GhFs×100%GrFR×100%fs'Fs×100%1.W總=W有+W額可理解為對機械功原理的另一種簡潔描述,關系式中的W總就是外力對機械做的功,而W有和W額都是機械所做的功,關系式是在實踐中總結出來的。2.機械效率是有用功占總功的百分比,要注意到它與“1”的差值就是額外功占總功的比值。典例5( 2019·哈爾濱 )如圖所示,用2 N的拉力勻速豎直向上拉繩子自由端,將重為3.5 N物體提升0.1 m,不計繩重與摩擦,動滑輪的機械效率為;若物體重力變大,則動滑輪機械效率將。 【解析】動滑輪的機械效率=W有W總×100%=GhFs×100%=G2F×100%=3.5N2×2N×100%=87.5%。物體重力變大,則動滑輪機械效率變大?！敬鸢浮?87.5%變大【類型突破】機械效率的計算求機械效率一般先求出有用功、總功,然后根據(jù)公式求機械效率;有時不能直接求出總功,但可先求出額外功,再根據(jù)三功關系求出總功,進而求出機械效率;有時已知機械效率和有用功,利用公式變形也可以求出另外兩個功;總之,在機械效率、有用功、總功、額外功四個量中只要知道其中任意兩個量均可求出另外兩個量。針對訓練3.( 2019·內蒙古包頭 )如圖所示,拉力F為5 N,物體A以0.1 m/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運動( B表面足夠長 );物體B靜止在地面上,受到水平向左4 N的摩擦力,彈簧測力計示數(shù)為12 N。下列說法正確的是( C )A.物體A受到的摩擦力為10 NB.拉力F的功率為1.5 WC.滑輪組的機械效率為80%D.拉力F增大到15 N時,物體B開始向左運動【解析】物體B靜止,它受到向右的彈簧拉力、地面對B向左的摩擦力、物體A對B向左的摩擦力,兩個摩擦力的和為12 N,即FAB+4 N=12 N,FAB=8 N,則物體A受到的摩擦力FBA=8 N,A項錯誤;兩根繩子拉動動滑輪,就有v=2×0.1 m/s=0.2 m/s,拉力F的功率P=Fv=5 N×0.2 m/s=1 W,B項錯誤;物體A勻速運動,它受到的拉力與摩擦力大小相等,F拉=FBA=8 N,P有=F拉vA=8 N×0.1 m/s=0.8 W,=P有P×100%=0.8W1W×100%=80%,C項正確;拉力F增大,不能改變物體A、B之間的摩擦力大小,物體B的狀態(tài)不會改變,D項錯誤?？键c四機械能1.能量( 1 )定義:物體能夠對外做功,我們就說這個物體具有能量。 ( 2 )單位:能量的單位是焦耳( J )。 2.動能與勢能定義影響因素動能物體由于運動而具有的能 物體的質量越大、速度越大,動能就越大 勢能重力勢能物體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能物體的質量越大、被舉得越高,重力勢能就越大 彈性勢能物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能 彈性勢能大小與彈性形變量、勁度系數(shù)有關 3.機械能及其轉化( 1 )機械能:動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。( 2 )機械能及其轉化:如果只有動能和勢能相互轉化,盡管動能、勢能的大小會變化,但機械能的總和不變,或者說,機械能是守恒的。典例6( 2019·山東泰安 )如圖所示,粗糙程度相同的斜面與水平面在a點相連,彈簧左端固定在豎直墻壁上,彈簧處于自由狀態(tài)時右端在b點,小物塊從斜面的c點由靜止自由滑下,與彈簧碰撞后又返回到斜面上,最高到達d點。下列說法正確的是( )A.彈簧被壓縮到最短時,彈性勢能最小B.小物塊從c向a運動的過程中,重力勢能減小C.小物塊從b向a運動的過程中,動能增加D.小物塊在整個運動過程中,機械能守恒【解析】彈簧被壓縮到最短時,其形變程度最大,所以彈簧的彈性勢能最大,A項錯誤;小物塊從c向a運動的過程中,質量不變,高度減小,重力勢能減小,B項正確;小物塊從b向a運動的過程中,物塊不再受到彈力,由于受到摩擦力的作用,其速度會逐漸減小,所以其動能會減小,C項錯誤;小物塊在整個運動過程中,由于摩擦力的作用,其機械能總量會減少,即機械能不守恒,D項錯誤。【答案】 B【類型突破】機械能及其轉化機械能之間的轉化關鍵是分析物體的質量、速度、位置、形變程度如何變化。常見的變化有動能和重力勢能之間的轉化、動能與彈性勢能之間的轉化。具體情況如下:針對訓練4.( 2019·山東淄博 )如圖所示,小球沿軌道由靜止從A點向D點運動的過程中( 小球和軌道間存在摩擦 ),下列說法錯誤的是( C )A.小球在A點的重力勢能最大B.小球在B點的速度最大C.小球在C點和B點的機械能相等D.小球不能到達D點初高中知識銜接動能和重力勢能1.動能:物體由于運動而具有的能,表達式:Ek=12mv2,式中m為物體的質量,v為物體的運動速度。2.重力勢能:物體由于被舉高而具有的能,表達式:Ep=mgh,式中m為物體的質量,h為物體被舉高的高度。針對訓練5.如圖所示,一個質量為m=0.4 kg的小球以v=5 m/s的速度沿著光滑的水平面向左做勻速直線運動,彈簧的左端固定在豎直墻面上,右端自由伸長至O點,當小球壓縮彈簧到A點時,速度恰好減到0,在小球擠壓彈簧的過程中,小球和彈簧組成系統(tǒng)的機械能守恒。( 1 )動能的表達式為Ek=12mv2,其中m為物體的質量,v為物體的運動速度,則小球運動到O點時的動能是多少?( 2 )彈簧被壓縮至哪里時的彈性勢能最大,彈性勢能最大值是多少?解:( 1 )由于水平面光滑,小球運動到O點時,速度大小還是v=5 m/s,將其代入動能的表達式,則Ek=12mv2=12×0.4 kg×( 5 m/s )2=5 J( 2 )在小球擠壓彈簧的過程中,小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,所以當小球的動能減小到0時,彈簧的彈性勢能最大,因此彈簧被壓縮至A點時彈簧的彈性勢能最大,最大值為5 J。重難題型探究( 學用見P7374 )思維拓展素養(yǎng)提升類型一思路易錯型1.( 2019·池州貴池區(qū)三模 )如圖,一滑輪重50 N,下端懸吊一個重100 N的物體,在拉力F的作用下,物體在2 s內上升了2 m( 不計繩的重力和摩擦 ),則拉力F=250N,該滑輪提升重物的機械效率為80%。 2.用如圖所示的滑輪組將重10 N的物體勻速提升0.1 m,所用時間為2 s,作用在繩子末端的拉力F為6 N( 不計繩重和繩與滑輪間的摩擦 ),下列計算結果正確的是( D )A.所做的有用功為1.2 JB.動滑輪自重0.2 NC.拉力F做功的功率為0.3 WD.該滑輪組的機械效率為83.3%3.( 2019·合肥廬江一模 )如圖所示,滑輪組在拉力F的作用下,拉著重100 N的物體A以0.3 m/s的速度在水平面上做勻速直線運動,滑輪組的機械效率為80%,物體A運動時受的阻力為40 N,拉力F的功率為P,在10 s內拉力對物體A做的有用功為W?；喿灾睾屠K重忽略不計,則下列結論正確的是( A )A.F=150 NB.W=150 JC.拉力F移動的速度為0.9 m/sD.P=12 W【解析】滑輪自重和繩重忽略不計,滑輪組在拉力F作用下時,由=W有W總=3fF可得,F=3f=3×40N0.8=150 N,A項正確;拉力F的功率為P,拉力F移動的速度v拉=13vA=13×0.3 m/s=0.1 m/s,P=Wt=Fst=Fv拉=150 N×0.1 m/s=15 W,C、D項錯誤;在10 s內拉力對物體A做的有用功W有=fsA=fvAt=40 N×0.3 m/s×10 s=120 J,B項錯誤。類型二數(shù)據(jù)分析型4.( 2019·湖北隨州 )物理實驗興趣小組間開展競賽活動,甲組出題乙組用實驗的方法解答。甲組用布簾將一個滑輪組遮蔽( 如圖 ),乙組同學通過測量:滑輪組下方所掛重物重力為G,重物被勻速提升的高度為H,乙組同學施加在滑輪組繞繩的自由端的拉力為F,該自由端移動的距離為h;通過3組實驗( 數(shù)據(jù)見下表 ),乙組同學探究出“布簾背后的秘密”。實驗次數(shù)123G/N5.08.011.0F/N2.03.04.1H/cm10.015.020.0h/cm30.145.160.2假設你是乙組成員,請判斷:動滑輪實際被使用的個數(shù)是一個( 選填“一個”或“兩個” );滑輪組中所有動滑輪( 及動滑輪間的連接物 )總重力約為1 N( 選填“1 N”“2 N”或“3 N” );當提升重物重力為G=4.0 N時,該滑輪組的機械效率最接近80%( 選填“80%”“33%”或“25%” );乙組同學發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)不像“理想模型”那樣完美,請你提出一條產生誤差的原因:繩與輪之間存在摩擦。 【解析】繩子的有效段數(shù)n=hH=30.1cm10.0cm3,可知使用的是一個動滑輪;若不考慮摩擦,則F=G+G動3,滑輪組中所有動滑輪( 及動滑輪間的連接物 )總重力G動=3F-G=3×2 N-5 N=1 N;由題表中數(shù)據(jù)知,第1次實驗的機械效率=W有W總×100%=GhFs×100%=5N×0.1m2.0N×0.301m×100%83.1%,機械效率隨提升物重的減小而變小,當提升重物重力G=4.0 N時,該滑輪組的機械效率應略小于83.1%,最接近80%;乙組同學發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)不像“理想模型”那樣完美,產生誤差的原因是繩與輪之間存在摩擦。( 學用見P7475 )實驗一:測量滑輪組的機械效率1.實驗原理:=W有W總×100%。 2.實驗器材:鐵架臺、滑輪若干、細線、鉤碼若干、彈簧測力計、刻度尺。 3.實驗操作( 1 )安裝如圖甲所示的滑輪組,測出鉤碼的重力( 設為G1 )后掛在動滑輪的下端。( 2 )記下鉤碼和細線自由端對應的刻度線( 初位置 )。( 3 )勻速豎直拉動細線末端,使鉤碼勻速上升,記下測力計的示數(shù)F,同時測出鉤碼上升的高度h和細線自由端移動的距離s,算出滑輪組的機械效率1。 ( 4 )改變鉤碼重力( 設第二次重為G2 ),重新測滑輪組的機械效率2。( 5 )更換不同的滑輪組( 如圖乙 ),重復上述步驟,分別測出提升G1、G2時對應的機械效率3和4。( 6 )比較1、2、3、4,研究得出滑輪組的機械效率跟什么因素有關。4.實驗討論( 1 )實驗需直接測量的物理量有4個,分別是物重G、物體上升的高度h、拉力F、繩自由端移動距離s,機械效率= GhFs×100%。 ( 2 )彈簧測力計的示數(shù)是在運動過程中讀取的。 ( 3 )若沒有刻度尺,也能測出滑輪組的機械效率;設繩子的股數(shù)為n,則= GnF×100%。 ( 4 )通過分析可知,滑輪組的機械效率與所提物重、動滑輪重、摩擦力均有關。 針對訓練1.( 2019·山東淄博 )在日常生活和工農業(yè)生產中,提高機械效率有著重要的意義。提高機械效率,要從研究影響機械效率的因素出發(fā),尋求辦法。( 1 )為了探究影響機械效率的因素,小明選取了大小相同的滑輪,利用圖甲和圖乙裝置進行實驗,并把數(shù)據(jù)整理記錄在下表中。實驗次數(shù)滑輪材質鉤碼重G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力F/N繩端移動的距離s/m總功W總/J機械效率1鋁10.10.10.60.30.1856%2鋁20.10.21.00.30.367%3鋁20.20.41.00.60.667%4塑料20.20.40.80.60.4883%5塑料20.20.42.10.20.4295%比較1和2兩次實驗發(fā)現(xiàn):在所用滑輪組一定時,提升的鉤碼重力越大,機械效率越高; 比較3和4兩次實驗發(fā)現(xiàn):滑輪組的機械效率還與動滑輪的重力有關; 比較2和3兩次實驗發(fā)現(xiàn):在所用滑輪組一定時,機械效率與提升鉤碼的高度無關; 第5次實驗是利用了圖乙的裝置完成的,判斷依據(jù)是繩子的有效段數(shù)為1; 利用圖甲的裝置,把重6 N的物體用2.5 N的拉力迅速拉起,滑輪組的機械效率為80%?？梢娙绻麤]有刻度尺,只有測力計,也可以測量出滑輪組的機械效率。 ( 2 )小明利用圖丙裝置實驗發(fā)現(xiàn):斜面的機械效率與斜面的傾斜程度和摩擦有關,與物重無關。保持斜面傾斜程度不變,可以采用減小接觸面的粗糙程度的方法減小摩擦,從而提高斜面的機械效率。 ( 3 )實驗表明:額外功越小,總功越接近有用功;進一步推理得出:假設沒有額外功,總功等于有用功;可見使用任何機械都不省功。下列物理規(guī)律的得出運用了這種研究方法的是B。 A.焦耳定律B.牛頓第一定律C.阿基米德原理D.歐姆定律實驗二:探究動能大小的影響因素1.實驗器材:如圖所示,體積相同的實心鋼球、銅球、斜面、長木板、小木塊。2.實驗操作( 1 )讓同一鋼球從斜面上不同高度由靜止?jié)L下,觀察木塊被撞擊后移動的距離。( 2 )換用質量較大的銅球從斜面上相同高度由靜止?jié)L下,觀察木塊被撞擊后移動的距離。3.實驗討論( 1 )小球從相同高度由靜止?jié)L下到達水平面可獲得相同的速度,從不同高度由靜止?jié)L下到達水平面可獲得不同的速度。 ( 2 )通過觀察木塊移動的距離可比較金屬球動能的大小,此方法叫轉換法。 4.實驗結論質量相同的物體,運動速度越大,動能越大;運動速度相同的物體,質量越大,動能越大。針對訓練2.如圖是探究“物體的動能大小與哪些因素有關”的實驗裝置圖,其中,mA=mB<mC,hA=hC>hB。( 1 )實驗中,探究的動能是指B( 填序號 )。 A.小球在斜面上的動能B.小球撞擊木塊時的動能C.小球撞擊木塊后的動能D.木塊被小球撞擊的動能( 2 )在甲、乙兩圖中,使質量相同的小球從斜面上不同高度處自由滾下,是為了研究動能大小與速度的關系。 ( 3 )比較甲、丙兩圖,得到的結論是速度相同的小球,質量越大,動能越大。 21