2015年春季讲义机械效率基础学生姓名：上课时间：知识点1：机械效率（1）有用功、额外功和总功：利用机械做功时，对人们有用的功叫有用功（W 有）；对人们没有用，但又不得不做的功叫额外功（W 额）；有用功加额外功是总共做的功，叫总功（W 总），W W W =+总有额． 对于同一个机械，由于人们的目的不同，有用功和额外功是不同的，它们不是一成不变的，分析时应注意．例如：用水桶从井中提水时，我们的目的是提水，则对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功；从井里捞桶的时候，我们的目的是从井中捞桶，则对桶做的功是有用功，对水做的功是额外功．（2）机械效率的定义：有用功跟总功的比值，公式为：100%W ηW =⨯有总，有用功总小于总功，所以机械效率η总小于1．（3）关于机械效率的公式，还有几个，分别是：① Gh ηFs =； ② GηnF=； ③ +G ηG G =物动物；④F +F G ηG G -=-浮物动浮物也许大家注意它们的适用条件，当滑轮组竖直放置时方能使用．（3）功率和机械效率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念．功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功．机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的功是有用的．功率和机械效率是两个物理意义不同也没有直接联系的物理量．功率大的机械，机械效率不一定高；机械效率高的机械，功率也不一定大． （4）功率和机械效率的区别功率和机械效率是两个不同的概念．功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功．机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的功是有用的．功率和机械效率是两个物理意义不同也没有直接联系的物理量．功率大的机械，机械效率不一定高；机械效率高的机械，功率也不一定大．这正是同学们学习中最容易产生错觉的地方，请仔细领会、分辨，千万不可将两个概念混为一谈．知识点睛例题精讲机械效率【例1】 下列有关“功”、“功率”和“机械效率”的说法中，正确的是（ ）A ．机器的功率越大，做的功越多B ．功率不同的机器，做的功可能相等C ．机器做功的时间越少，功率就越大D ．机器的功率越大，机械效率就越高【例2】 某机械效率为80％，表示的含义是（ ）A ．总功中有80％用来克服额外阻力做功B ．总功中有20％用来克服额外阻力做功C ．总功中有20％是有用功D ．它只作了80％的功【例3】 甲的机械效率比乙的机械效率高，这表明（ ）A ．甲的有用功比乙的有用功大B ．甲的总功比乙的总功小C ．做相同的总功，甲的有用功比乙的小D ．做相同的总功，甲的有用功比乙的大【例4】 如图所示，将同一物体分别沿s 1、s 2、s 3三个等高斜面匀速拉到顶部，且F 1>F 2>F 3，则拉力所做的有用功（ ） A ．W 1=W 2=W 3 B ．W 1>W 2>W 3 C ．W 1<W 2<W 3D ．无法确定【例5】 用一个动滑轮把重800N 的货物提高2m ，所用的力是500N ，则这个动滑轮的机械效率是 ，动滑轮重为 N （不计轮与轴的摩擦及绳重）。
【例6】 如图所示，工人用滑轮组将重400N 的货物匀速提升1m ，拉力F 为250N ，则绳子自由端移动的距离是 m ，此过程有用功为 J ，滑轮组的机械效率为 ．【例7】 工人用如图所示的滑轮组将一重400N 的物体匀速提起，若滑轮组的机械效率为80%，忽略一切摩擦及绳的伸长，则拉力的大小是 N ，动滑轮重 N ；若使用该滑轮组提升600N 的重物，其机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）．【例8】 小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组（如图所示），分别将同一物体匀速提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2．下列关系正确的是（忽略绳重及摩擦）（ ）A ．12F F > 12ηη=B ．12F F > 12ηη>C ．12F F < 12ηη=D ．12F F < 12ηη>【例9】 （多选）如图所示，某工人利用滑轮组提升矿井中重800N 的物体A ，当他所用的拉力F =500N 时，物体A 在10s 内匀速提升2m ．若不计摩擦和绳重，下列说法中正确的是（）A．滑轮组的机械效率为85%B．动滑轮的重力为200NC．拉力所做的额外功是1000JD．拉力的功率为200W【例10】（多选）如图所示，定滑轮重2N，动滑轮重1N．物体A在拉力F＝4N的作用下，1s内沿竖直方向匀速升高了0.2m．不计绳重和轴摩擦，则以下计算结果正确的是A．绳子自由端移动速度为0.4m/sF B．滑轮组的机械效率为87.5%C．天花板对滑轮组的拉力为10ND．滑轮组对物体A做功的功率为1.6W【例11】如图，定滑轮重0.5N，物体A重6N．在2s的时间内，拉力F的作用点沿竖直方向匀速升高了1.2m，这个过程中，拉力F所做的额外功是0.36J．不计滑轮轴摩擦和绳重，以下计算结果正确的是A．动滑轮和托板总重为0.3NB．滑轮组的机械效率约为78%C．拉力F做功的功率为1.08WD．天花板对定滑轮的拉力为1.1N【例12】用滑轮分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同物体匀速提升相同的高度，如果每个滑轮的质量与物体的质量都相等．则两滑轮组的机械效率η1：η2及在绳端所用的拉力F1：F2分别是（不计摩擦及绳重）A．2：3 9：8 B．3：2 8：9C．1：1 3：2 D．3：2 1：1【例13】如图9所示，是建筑工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形．某次操作中，工人用400N的拉力F在1min内将总重为900N的泥土匀速提升5m．在这段时间内（）A．拉力F做的有用功4500JB．拉力F做功的功率约33WC．动滑轮重300ND．滑轮组的机械效率75%【例14】如图所示，用同种滑轮组成的滑轮组匀速提升沉在水底的重物．重物质量m=180kg，体积V=60dm3，滑轮组的机械效率η1=80%．如果不计摩擦和水的阻力，重物露出水面前，拉力F=____N，每个滑轮重______N．（g=10N/kg）【例15】 图所示的装置中，每个滑轮重均为50N ，装货托板重20N ，货物A重100N ．体重为800N 的工人利用装置拉着货物A 以0.2m/s 的速度匀速上升．不计绳重和轴摩擦，以下计算结果不正确的是（ ） A ．工人对地面的压力为510N B ．绳子自由端移动速度为0.1m/sC ．滑轮组提升货物A 的机械效率约为69%D ．机械对物体A 做功的功率为24W【例16】 （多选）如图所示，每个滑轮均重12N ，用滑轮组拉着重600N 的物体A沿水平方向匀速移动，在40s 内物体移动了8m ，拉力F 做的功为1280J ．（不计绳重及机械内部摩擦） A ．拉力F 的大小60N B ．滑轮组对物体A 所做的有用功为1184J C ．拉力F 的功率32WD ．滑轮组的机械效率为72.5%【例17】 如图所示，物体重100N ，当它沿水平面运动时受到的摩擦力大小为50N ，用滑轮组使物体沿水平面以0.2m/s 的速度匀速运动20s ．若绳重、滑轮重及滑轮轴的摩擦均可忽略，则水平拉力F 的大小为_____，拉力做的功为___J ，功率为_______W ．如果滑轮组的机械效率为80%，则拉力做功的功率为______W ．【例18】 如图所示，在拉力F 作用下，物体A 在水平桌面上以速度v 向右匀速运动了距离s ，已知A 的重力为G ，桌面对A 的摩擦力为f （滑轮及绳重不计）．则下列说法正确的有（ ） A ．有用功为GsB ．拉力做功为FsC ．拉力做功的功率为FvD ．装置的效率为3fF【例19】 如图8所示，在拉力F 的作用下，重80N 的物块A正以0.2 m/s 的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为20N ，该装置的机械效率为80%，则( )A ．2s 内，拉力F 移动的距离为0.4 mB ．拉力F 的大小为40NC ．2s 内，弹簧测力计的拉力对物块A 所做的功6JD ．拉力F 做功的功率为5W课堂检测【题1】 用如图所示的滑轮组提升重物，能提高机械效率的方法是（ ）A ．改变绳子的绕法B ．增加提升的高度C ．减小提升的高度D ．增加重物的质量【题2】 甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把质量相同的物体匀速升高相同的高度，两者相比，甲升降机（ ） A ．做的总功较少B ．做的总功较多C ．提升重物做的有用功较少D ．提升重物做的有用功较多【题3】 用图所示的滑轮组，分别拉升重物G 1、G 2时，测得的机械效率分别为η1、η2，已知G 1＜G 2，假设拉重物的过程中，两次克服摩擦力做功相同，那么比较两次机械效率的大小应为（ ） A ．η1=η2B ．η1＞η2C ．η1＜η2D ．无法比较【题4】 （多选）利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力F １和F 2分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则 A ．力F １做功的功率大 B ．甲滑轮组的额外功较大C ．乙滑轮组的机械效率高D ．甲、乙两个滑轮组的总功相同【题5】 如图所示，用一个重为9N 的动滑轮来提升物体，在实际工作中竖直向上的拉力为30N ，则动滑轮的机械效率（ ） A ．一定等于85% B ．一定大于85% C ．一定小于85%D ．以上情况都有可能【题6】 用一个动滑轮将重500N 的重物匀速提高0.5m ，在绳子自由端所用的拉力是300N ，则W 总＝＿＿＿＿＿＿J ，W 有用＝＿＿＿＿＿＿J ，机械效率η＝＿＿＿＿＿＿．【题7】 工人用定滑轮将重240N 的物体匀速向上提升，所用拉力为250N ，5s 内重物上升4m ．此过程中，有用功为 J ，拉力做功的功率为 W 。
【题8】 .用如图29所示的滑轮提升重4.5×103N 的货物A ，使A 在2s 内匀速升高2m 。
如果拉力F 的功率P ＝5kW ，忽略绳重和轴摩擦。
则拉力F 在2s 内做的功为 J ，滑轮的机械效率 =【题9】 如图所示，某人用F=40N 沿平行于斜面向上的推力匀速将一个G=180N 的物体推上高度h=1m 、长L=6m 的斜面，则该斜面的机械效乙F 2G 甲F 1GF率为____．在上推过程中所做的额外功为____J ；物体所受到的摩擦力为_______N ．【题10】 如图所示，在50N 的水平拉力F 作用下，重800N 的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间滑动摩擦力为120N ．则滑轮组的机械效率为_____，若绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s ，则物体在1min 内移动的距离为________m ．【题11】 如图所示，有一斜面长为L ，高为h ，现用力F 沿斜面把物重为G 的物体从底端匀速拉到顶端．已知物体受到斜面的摩擦力为f ，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ ） A ．100%Gh fL η=⨯B ．100%()GhF f Lη=⨯-C ．100%()GhF f Lη=⨯+D ．100%GhGh fLη=⨯+【题12】 如图所示，用滑轮组拉着重20N 的物体P 在2s 内沿水平地面匀速移动了1m ，物体受到地面的摩擦力是5N ，拉力F 是3N ，则下列说法错误的是（ ） A ．拉力F 做功3JB ．拉力的功率3WC ．物体P 克服摩擦力做功5JD ．滑轮组的机械效率为83.3%【题13】 如图，弹簧秤重力不计，动滑轮效率为75%,在拉力F 作用下，物体A 以5cm/s 的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计读数为3N ，求：（1） 物体A 受到的摩擦力和拉力F 的大小；（2）拉力F 在4s 内做的功和拉力F 的功率。