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專項 四 機械效率的測量及計算 規(guī)律總結 機械效率一般有三種 滑輪組的機械效率 斜面的機械效率 杠桿的機械效率 1 實驗中要勻速拉動彈簧測力計 2 提高滑輪組機械效率的方法 減小額外功 即減小機械自重及摩擦 在允許范圍內(nèi)增加貨物重力 貨物越重 越大 例1圖Z4 1甲是林紅做 測量滑輪組的機械效率 的實驗裝置 圖Z4 1 1 實驗時林紅沿豎直方向拉動彈簧測力計 使鉤碼上升10cm 彈簧測力計的示數(shù)如圖甲所示 其拉力為N 若每個鉤碼重2N 則滑輪組的機械效率為 寫成百分數(shù)的形式 結果保留三位有效數(shù)字 2 實驗中 鉤碼上升10cm所用的時間為1s 則拉力的功率為W 勻速 2 4 83 3 0 72 3 林紅做完實驗 通過和其他小組交流 了解到滑輪組的機械效率 與動滑輪重G動有關系 接著她改變動滑輪重 提升同一物體進行多次實驗 獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖乙所示的圖像 由圖像可知 被提升物體所受的重力相同時 動滑輪越重 滑輪組的機械效率越 若不計繩重和摩擦 分析圖像中的A點可知 被提升物體所受的重力為N 低 3 變式1 林紅在 探究斜面的機械效率 的實驗中 用長度s 0 50m的木板搭成一個斜面 用彈簧測力計將重力G 5 0N的物塊從斜面底端勻速拉至斜面頂端 1 林紅在實驗中 調(diào)整斜面高度為h 0 22m 將物塊從斜面底端勻速拉至頂端的過程中 彈簧測力計的示數(shù)F 4 0N 則有用功為J 2 林紅利用上述器材進一步研究發(fā)現(xiàn) 木板搭成傾角不同的斜面時 將物塊從斜面底端勻速拉至斜面頂端的過程中 額外功W額與斜面的水平長度L 木板在水平面上的正投影長度 的關系如下表 通過數(shù)據(jù)分析 林紅得出了結論 W額與L成比 當斜面的水平長度L 0 40m時 斜面的機械效率為 寫成百分數(shù)的形式 結果保留三位有效數(shù)字 圖Z4 2 1 1 正 65 2 變式2 某實驗小組利用如圖Z4 3所示裝置探究杠桿的機械效率 實驗的主要步驟如下 用輕繩懸掛杠桿一端的O點作為支點 在A點用輕繩懸掛總重為G的鉤碼 在B點用輕繩豎直連接一個彈簧測力計 使杠桿保持水平 圖Z4 3 豎直向上拉動彈簧測力計上升 保持O點位置不變 在此過程中彈簧測力計的示數(shù)為F 利用刻度尺分別測出A B兩點上升的高度為h1 h2 完成下列問題 1 步驟 中空白處應填上 2 若測得G 2 5N F 1 2N h1 8cm h2 20cm 則杠桿機械效率為 寫成百分數(shù)的形式 小數(shù)點后保留一位小數(shù) 3 本次實驗中 若提升的鉤碼重一定 只將鉤碼的懸掛點由A移至C O B位置不變 仍將鉤碼提升相同的高度 則有用功 杠桿的機械效率將 均選填 變大 變小 或 不變 勻速 83 3 不變 變大 例2 2017 烏魯木齊 圖Z4 4所示裝置是實驗時用輕繩繞成的滑輪組 懸掛的重物G 4 8N 當重物靜止于任意位置時 手對輕繩的拉力均為F1 1 8N 當重物勻速上升時 手對輕繩的拉力為F2 2 0N 且物重上升過程中動滑輪恰好轉(zhuǎn)過1圈 已知動滑輪周邊凹槽的周長C 0 3m 求 1 動滑輪的重力 2 重物上升過程中的有用功 總功以及滑輪組的機械效率 圖Z4 4 變式1 如圖Z4 5所示 工人用沿斜面向上 大小為500N的推力 將重800N的貨物從A點勻速推至B點 再用100N的水平推力使其沿水平臺面勻速運動5s 到達C點 已知AB長3m BC長1 2m 距地面高1 5m 求 1 貨物在水平面上運動的速度 2 水平推力做功的功率 3 斜面的機械效率 圖Z4 5 變式2 如圖Z4 6所示 林紅同學在探究利用杠桿做功的實踐活動中 杠桿一端固定 中點處掛有一重力G為20N的重物 現(xiàn)在豎直提起杠桿的另一端 使物體緩慢勻速提升 摩擦忽略不計 1 若不計杠桿自重 求拉力F的大小 2 若杠桿是一根自重為5N 材料均勻的硬棒 將重物提升的高度h為0 1m 林紅使用杠桿所做的有用功W有為多大 機械效率 是多大 圖Z4 6 變式3 中國北京獲得2022年第24屆冬季奧林匹克運動會舉辦權 各項準備工作正在高效地進行 如圖Z4 7所示是某建筑工地上使用的塔式起重機 它在15s內(nèi)把質(zhì)量為500kg的貨物勻速提升到3m高的地方 1 求起重機對貨物做的功 2 求起重機對貨物做功的功率 3 如果起重機的機械效率是60 求起重機的電動機做的總功 g取10N kg 圖Z4 7