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简单机械的机械效率计算是中考必考点,分值为6—8分.题型涉及选择题、填空题、探究题、综合计算题.所以学会解答简单机械的机械效率的计算题,对提高物理成绩至关重要.黑龙江省中考在考查机械效率方面,以考查滑轮组的机械效率为主.但杠杆、斜面的机械效率的求解也是今后命题重点,同样要重视.下面给出与杠杆、滑轮组、斜面三种简单机械的机械效率有关的计算题解题方法.

一、杠杆机械效率计算题的知识点与解法

1.用杠杆提升物体的模型图(见图1)

2.用杠杆提升物体有用功、总功和额外功的求法

(1)用杠杆提升物体做的有用功W有用=Gh

(2)用杠杆提升物体做的总功W总=Fs

(3)用杠杆提升物体做的额外功W额外=W总-W有用

其中h是重物G被提升的高度,s是动力F移动的距离.h与s的关系可以根据相似三角形建立.

3.杠杆机械效率的求解

(1)用杠杆提升物体时,有用功和总功的比值,称为杠杆机械效率.

(2)杠杆机械效率公式：

×100%.

4.典型例题解析

例1：如图2所示,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升.将杠杆拉至图中虚线位置,测力计的示数F如图2所示,钩码总重G为1.0 N,钩码上升高度h为0.1 m,测力计移动距离s为0.3 m,求解：(1)杠杆的机械效率.(2)杠杆所做的额外功.

解析：该题可以作为求解杠杆机械效率计算题的母题,可以加深同学们对市面材料中很少出现的该类问题的认识.求解杠杆的机械效率,首先要求用杠杆提升物体需要做的有用功：W有用=Gh；再求总功：W总=Fs.物体被提升的高度h和外力移动的距离s题中已给出,对于较复杂的问题,h和s的关系可以结合两个三角形相似、杠杆平衡条件的知识点求出.最后根据机械效率公式

求出杠杆的机械效率.根据W有用+W额外=W总,很容易求出杠杆所做的额外功.

答案：(1)66.7%；(2)0.05 J.

点拨：通过解答这类问题,同学们要知道使用杠杆提升物体做额外功的原因,还要动脑分析杠杆的机械效率都与哪些因素有关.这样可以为今后解决杠杆问题奠定良好的知识基础.

二、滑轮组机械效率计算题的知识点与解法

(一)用滑轮组竖直提升物体的机械效率问题

1.用滑轮组竖直提升物体的模型图(见图3、图4)

2.用滑轮组竖直提升物体有用功、总功和额外功的求法

(1)有用功W有用=Gh

(2)总功W总=Fs

(3)额外功W额外=W总－W有用

(4)s=nh

其中h是重物G被提升的高度,s是动力F移动的距离,n是动滑轮上的绳子段数.

3.滑轮组机械效率的求解

(1)用滑轮组提升物体时,有用功和总功的比值,称为滑轮组机械效率.

(2)滑轮组机械效率公式：

100%.

4.典型例题解析

例2：(2015年 黑龙江省龙东地区)如图5所示,工人用250 N的力将重400 N的物体匀速提升2 m,共用了10秒,若在此过程中(忽略绳重和摩擦),下列说法正确的是( ).

A. 绳子自由端移动的距离是6 m

B. 动滑轮的重是10 N

C. 工人做功的功率是80 W

D. 滑轮组的机械效率是80%

点拨：本题考查的是同学们求解滑轮组竖直方向提升物体的有关机械效率、功率等问题的能力,要求同学们掌握好相应的计算公式.

(二)用滑轮组水平拉动物体的机械效率问题

1.用滑轮组水平拉动物体的模型图(见图6)

2.用滑轮组水平拉动物体有用功、总功和额外功的求法

(1)有用功W有用=fs2

(2)总功W总=Fs1

杠杆的机械效率:重难点 九年级物理超级课堂—杠杆滑轮的机械效率(1)

(3)额外功W额外=W总－W有用

(4)s1=ns2

其中s1是动力F移动的距离,s2是重物水平移动的距离,f是物体匀速运动受到的阻力,n是动滑轮上的绳子段数.

3.滑轮组机械效率的求解

(1)用滑轮组水平拉动物体时,有用功和总功的比值,称为滑轮组机械效率.

(2)滑轮组机械效率公式：

×100％.

4.典型例题解析

例3：(2015年 黑龙江省齐齐哈尔市)小华用如图7所示的滑轮组拉动货箱,已知货箱的质量为60 kg,在F=50 N的拉力作用下,货箱以0.1 m/s的速度做匀速直线运动,地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.2倍.求：(1)货箱的重力是多少?(2)拉力F的功率是多少?(3)货箱运动了1 min,克服摩擦所做的功是多少?(4)此滑轮组的机械效率是多少?

解析：(1)根据公式G=mg可求货箱的重力.(2)v绳=

3v物=3×0.1 m/s=0.3 m/s,拉力F的功率由P=Fv绳求出.(3)物体移动路程s物=v物t=6 m, ｆ=0.2 G=120 N.由W=fs求克服摩擦所做的功.(4)根据W有=fs物,s绳=v绳t,W总=Fs绳分别求有用功、总功,再由

×100%求出滑轮组的机械效率.

答案：(1)600 N；(2)15 W；(3)720 J；(4)80％.

点拨：本题涉及的知识点是滑轮组沿水平方向拉动物体时的机械效率、功率等,需要同学们掌握好相应的计算公式.

三、斜面机械效率计算题的知识点与解法

1.用斜面提升物体的模型图(见图8)

2.用斜面提升物体有用功、总功和额外功的求法

(1)有用功W有用=Gh

(2)总功W总=Fs

(3)额外功W额外=W总－W有用

其中s是动力F沿着斜面移动的距离,h是重物上升的高度,s和h的关系,通常可由解三角函数得到,一般斜面倾斜角题里会给出.

3. 斜面机械效率的求解

(1)用斜面提升物体时,有用功和总功的比值,称为斜面的机械效率.

(2)斜面机械效率公式：

×100%.

4.典型例题解析

例4：在探究斜面机械效率的实验中,如图9所示,某同学用一块长木板,一端垫高做成倾角为30°、高h为0.3 m的斜面,现将重5 N的木块用弹簧测力计匀速拉到斜面顶端h的位置.此过程中弹簧测力计示数恒为3 N,所用时间为12 s.求：(1)木块从底端运动到顶端过程中的速度.(2)木块从底端运动到顶端过程中,拉力做功的功率.(3)此斜面的机械效率.

答案：(1)0.05 m/s；(2)0.15 W；(3)83.3%.

点拨：本题属于求解与斜面机械效率有关的问题,同时考查了速度公式、机械功、功率等有关知识,综合性强,是一道很好的题.

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杠杆的机械效率参考文献总结:

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