机械效率专题公式整理最新版

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2021年01月03日 11:17
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2021年1月3日发(作者:池生春)


一、有关功、功率、机械效率的说法
1.功:作用在物体上的力和物体在力的方向上移 动的距离的乘积叫做机械功;力的大小和距离的长短只能
影响做功的多少,不能决定做功的多少;
判断:(1)作用在物体上的力越大,其做功一定越多;
(2)物体通过的距离越长,做的功一定越多;
(3)物体在力的方向上通过的距离越长,做的功一定越多;

2.功率:一段时间 内做的功与做功所用的这段时间的比叫功率;功率是比较物体做功快慢的物理量,功率
大即做功快,所做 功的多少和所用时间的长短会影响功率,但不会决定其大小;
判断:(1)功率大的机械做功一定快;
(2)做功多的机械功率一定大;
(3)做功时间多的机械功率一定小;
(4)物体做功越多,功率越大;
(5)做功相同,所用时间短的机器功率一定大;
(6)做功快的机器,它的功率一定大;
(7)根据
P
W
可知,机器做功越多,其功率就越大 ;
tW
可知,只要知道时间t内机器所做的功,就可以求得这段时间内任一时刻机器的功率 ;
t
(8)根据P=Fv可知,当发动机的功率保持不变的时候,汽车速度的大小与牵引力成反比 ;
(9)根据
P
(10)功率大表示做功快,也就是在单位时间内做的功多;
(11)机器的功率越大,完成一定的功所用的时间越短;

3.机械效率:有用功 和总功的比值叫机械效率;机械效率只反映通过机械做功时,有用功所占总功的比值
大小,或额外功在总 功中所占比例大小,不反映具体做功的数量多少及做功快慢情况。
提升的物重、动滑轮的重、摩擦(绳重)
等因素会影响滑轮组的机械效率;
一般情况 下,使用滑轮组提升重物时,如果提升的物重、动滑轮的重、摩擦(绳重)不变或不计,则所做
功的多少 (有用功的多少、额外功的多少、拉力大小及是否省力、物体提升高度、做功时间的长短)、功
率大小( 物体做功快慢、物体移动速度大小)、以及承担重物的绳子的股数等因素都不影响机械效率;
(1)功率大的机械机械效率高;
(2)机械效率越高,有用功就越多;
(3)做有用功多的机械,机械效率一定高;
(4)机械效率高的机械一定省力;
(5)使用机械提升重物时,总功越大机械效率越低;
(6)机械做的有用功占总功的比例越大,机械效率越高;
(7)机械效率较大的,所做的额外功较少;
(8)机械效率较大的,有用功和额外功的比值较大;
(9)机械做的有用功相同,总功越少,其机械效率一定越高;
(10)额外功所占总功比例越小,机械效率越高;
(11)有用功相同时,总功越大,机械效率越高;
(12)使用某滑轮组提升重物时,提升高度越高,所做有用功越多,机械效率越高;
(13 )使用同一滑轮组提升同一重物时,使物体上升速度越快,则功率越大,相同时间内做功越多,机械
效率 越高;
(14)提升物重越大,机械效率越高;
(15)机械自身重越小,机械效率越高;

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二、影响滑轮组机械效率的因素
1.如图所示,建筑工人用一个滑轮组将重为600N的物体匀速提升2m;
(1)若忽略动滑轮重、摩擦、绳重,F= ;机械效率为 ;
(2)若只忽略摩擦、绳重,动滑轮重120N,则所用拉力大小、有用功、额外功、总功、机械效 率各是多
少?


(3)在实际做功过程中,动滑轮重120N,若沿竖直方向匀速向下拉动时所用拉力
为400N,则有用功、总功、额外功、机械效率各是多少?


(4)若 用此装置实际提升1200N的重物2m时,动滑轮重和机械摩擦同(3),则所做有用功、额外功、
总 功、机械效率各是多少?


结论:影响滑轮组机械效率的因素是
提升的物 重

动滑轮重

绳重及绳与滑轮之间的摩擦。


2.工人师傅用如图所示滑轮组做功,第一次将重为600N的物体匀速提升2m所用的
时间为40s,人所用的拉力是400N,第二次将重为600N的物体匀速提升3m所用的
时间为30s,人所用的拉力是400N;请将下表填写完整。

提升物
重GN
所用拉
力FN
绳子自
由端移
动距离
sm
物体升
高高度
hm
第一次
G
1
=600
F
1
=400
第二次
G
2
=600
F
2
=400

做功时间
ts
有用功W

J
额外功W

J
第一次
t
1
=40
W
有1
=
第二次
t
2
=30
W
有2
=
s
1
= s
2
= W
额1
= W
额2
=
h
1
=2 h
2
=3
总功W

J
拉力功率
PW
W
总1
= W
总2
=
物体升
高速度
v
物1
=
v

ms
绳子自
由端移
v
绳1
=
动速度
v

ms
v
物2
= P
1
= P
2
=
v
绳2=

机械效率η η
1
= η
2
=
结论:一般情况下,使用滑轮组提升重物时,如果提升的物重、 动滑轮的重、摩擦(绳重)不变或不计,
则所做功的多少(有用功的多少、额外功的多少、拉力大小及是 否省力、物体提升高度、做功时间的长短)、
功率大小(物体做功快慢、物体移动速度大小)、以及承担 重物的绳子的股数等因素都不影响机械效率;

三.注意功率公式:
P
WFsF

t
===F


ttt
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四、利用滑轮组做功时的公式整理
承担重物绳子股数为n,沿竖直方向匀速拉动;
用滑轮组提升重物(竖滑轮)

理想情况(忽
略G

、f、G


半理想情况(只忽
略f、G


生活实际(考虑
G

、f、G


用滑轮组沿水平方向匀速拉动物
体,克服物体与水平面的摩擦力
f所做的功为有用功,克服绳子
与滑轮及滑轮与转轴之间的摩 擦
f’所做的功为额外功
忽略f’时 不忽略f’时
G
F


n
拉力F
G+G
F
物动

n
G+G+G+f
f
F
物动



F
n
n
F
F
f

n


f=nFη
f

n
G

G

因为

=
,所以
F

n

nF
G

=nF
物重G


G

=nF-G


忽略f’时
f=nF
G

=nF


动滑轮重
G


摩擦力f
绳子自由
端移动距
离s
重物升高
高度h
重物升高
速度v


绳子自由
端移动速
度v


η=100%
机械效率
G

=0
f=0
G

=nF-G


f=0
s=nh

f=F

-F




绳子自由端移动距离s
移动距离s


s

=ns


,物体
h=
s

n
s

=
s


n
v
v

=


n
v

=nv


物体移动速度v

,绳子自由端
移动速度v

v

=nv

v

=
v


n
G



=
G

+G


W

f s

f


===
W< br>总
Fs

nF

=
机械效率
影响因素




W

G

hG

W



=

==
W

FsnFW

+W

提升物重、动滑轮


=
W


W

+W


提升物重、动滑轮重、
绳重、绳子与滑轮及滑

轮与转轴之间的摩擦
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五、认识斜面
1. 斜面是省力的机械
物重为G ,拉力为F,高度为h,斜面长为s;




在忽略物体与斜面的摩擦时,有关系Gh=Fs,所以
F
Gh
,因为s>h,所以 Fs
斜面是省力的机械,并且在h一定时,s越大,越省力;
【例题1

如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部均匀拉到定点 A,已知道
..
AB>AC,如果拉力做的功分别为W
1
、W
2,拉力所做的功率分别为P
1
、P
2
,则F
1
F
2
;W
1
W
2

P
1
P
2
;η
1
η
2





2.斜面的实例:盘山路;螺丝钉、螺母的斜纹;
3.斜面 是一个省力的简单机械,利用斜面提升物体时,克服物体重力做的功为有用功,即W

=Gh, 拉力
做的功为总功,即
W

=Fs=Gh+f

s
,克服重物与斜面的摩擦所做的功为额外功,即W

=f

s,不涉及机械自身重问题;所以机械效率

=
W

Gh
GhGhF s-Gh
Gh
;所以
F

f


f

F=
==
sss
W

FsGh+f

s
【例题
2

如图所示,10s内把重力为600 N的物体匀速推到斜面顶端,斜面长为3 m,高为0.9 m,实际
推力为300 N;求(1)做的 有用功;(2)总功;(3)额外功;(4)拉力的功率;(5)物体与斜面之间的摩
擦力;(6)斜面 的机械效率.



【例题
3

如图所示,斜面 长10m,高4m,用沿斜面方向的推力F,将一个质量为50kg的货物由斜面底
端匀速推到顶端,运 动过程中克服摩擦力做功500J(g取10Nkg),下列说法正确的是( )
A.机械效率为80% B.F=300 N
C.摩擦力为100 N D.条件不足无法计算
4. 斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关:
(1)在其他条件一定时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高;
推论:在提升高度和斜面的粗糙程度相同时,斜面越长机械效率越低;
(2)在其他条件一定时,斜面表面粗糙程度越大,机械效率越低;
(3)物体重力大小不影响斜面的机械效率。
5.总结:在其它条件相同时,斜面越长越省力,但摩擦力越大,机械效率越低;
在其它条件相同时,斜面越粗糙摩擦力越大,机械效率越低;
【例题
4
】< br>如图所示,在探究“斜面的机械效率”的实验中,以下说法正确的是( )
A.实验时要匀速竖直拉动弹簧测力计
B.木块在匀上升过程中拉力和摩擦力是一对平衡力
C.物体的重力影响斜面的机械效率
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D.斜面的倾斜程度越大,沿斜面所用的拉力越大,机械效率越高
八年级下册知识点整理
1.决定物体不受力之后运动状态的因素:物体不受力之前的原来的状 态;物体原来静止,不受力之后保持
静止,物体原来运动,不受力之后保持匀速直线运动状态。
2.决定惯性大小的因素:惯性大小只与物体质量大小有关,跟物体的运动状态、是否受到力的作用等都无关。
3.影响压力作用效果的因素:压力大小和受力面积;当受力面积相同时,压力越大,压力的 作用效果越明
显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
4.液体压强大小 的影响因素:液体密度和液体深度;在同种液体内部(或液体密度相同时),液体压强随
深度的增加而增 大;在液体深度相同时,密度越大,液体压强越大;液体内部向各个方向都有压强,同种
液体体在同一深 度的(各处)各个方向的压强大小相等。
5.海拔高度对大气压强的影响:大气压强随海拔高度的增加而减小。(不是成反比)
海拔高度越高,大气压强越小,液体沸点越低。
6.影响浮力大小的因素:物体浸入液体中所 受浮力大小,只跟液体密度和物体排开液体的体积有关,而
与浸没在液体中的深度无关;在液体密度相同 时,排开液体体积越大,所受浮力越大;在排开液体体积相
同时,液体密度越大,所受浮力越大。
7.影响力臂大小的因素:力的作用点和力的方向。
8.影响做功多少的因素:①根据W=F s,一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动的距离;②根
据W=Pt,一是功率大小,二是 做功时间;
9.影响功率大小的因素: 一是做功的多少,二是做功时间长短;做相同的功,用时越 短做功越快,功率
越大;做功时间相同,完成的功越多,做功越快,功率越大。
10.①影响 机械效率高低的因素:

=
W

W

100%= 100%
可知,在额外功一定时,有用功越
W

W

W

多,机械效率越高;在有用功相同时,额外功越少,机械效率越高。
②影响滑轮组 机械效率高低的因素:影响滑轮组机械效率的因素是提升的物重、动滑轮重、绳重及绳与滑
轮之间的摩擦 ;使用同一机械装置做功时,提升物体重力越大,机械效率越高;对同一物体做功时,动滑
轮总重力越小 (摩擦力越小),机械效率越高。
11.①影响动能大小的因素:物体动能大小与物体的质量和速度有 关;物体质量相同时,速度越大,动能
越大;速度相同时,质量越大,物体的动能越大。
②影 响重力势能大小的因素:重力势能大小与物体的质量和所处的高度有关;物体质量相同时,高度越高,
重 力势能越大;所处高度相同时,质量越大,物体的重力势能越大。
③弹性势能大小与物体的弹性形变程度大小有关;物体的弹性形变越大,具有的弹性势能越大。



复习提问问题:
1.牛顿第一定律、惯性、力和运动的关系;
2.同一直线上二力合成的规律、二力平衡的条件;

3.压强定义、定义式、单位及影响因素、增大和减小压强的方法;
4.液体内部压强特点、计算式;
5.连通器原理、帕斯卡定律及表达式;
6.气压跟海拔高度关系、气压跟液体沸点关系、流体压强与流速的关系;

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7.四种求浮力的方法及关系表达式;
8.影响浮力大小的因素、阿基米德原理及表达式;
9.物体的浮沉条件及判断物体浮沉的方法;
10.轮船漂浮、潜水艇浮沉、盐水选种、密度计测量液体密度、热气球升空的原理;

11.力臂的定义、力臂作图步骤及最小力的确定方法;
12.三种杠杆的结构特点、使用特点;
13.功、功率、机械效率的定义、定义式、单位;
14.阿基米德原理、杠杆原理、功的原理内容及数学表达式;
15.不同形式机械能的影响因素及具体关系;
16.微观粒子的构成及带电情况;
17.分子动理论内容;


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