机械效率专题公式整理知识讲解

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2021年01月03日 11:28
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硬笔书法作品欣赏-屡试屡成打一动物名

2021年1月3日发(作者:曲绵域)






机械效率专题公式整


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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
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
率 ;
(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;
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(15)机械自身重越小,机械效率越高;

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。

第一次
提升物
G
1
=600
重GN
所用拉
F
1
=400
力FN
绳子自
由端移
s
1
=
动距离
sm
物体升
h
1
=2
高高度
hm
物体升
v
物1
=
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
2
=
W
额1
= W
额2
=
h
2
=3
v
物2
=
总功W

W
总1
=
J
拉力功率
P
1
=
W
总2
=
P
2
=
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高速度
v

ms
绳子自
由端移
v
绳1
=
动速度
v

ms
PW
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
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


G

F

n
拉力F
物重G


动滑轮

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
G

=nF
用滑轮组沿水平方向匀速拉< br>动物体,克服物体与水平面
的摩擦力f所做的功为有用
半理想情况
生活实际(考 虑
功,克服绳子与滑轮及滑轮
(只忽略f、G
G

、f、G


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

+G

G
+G

+G

+f
F

F

ff
F

F

nn
nn
G
G
f
F

因为

=

,所以
F


n

n

nF
忽略f’时
G

=nF-G


f=nF
G

=nF


f=nFη
G

=nF-G


f=0
s=nh
s

n
v


n
G

=0
f=0

f=F

-F




绳子自由端移动距离s


物体移动距离s


s

=ns

s
s

=


n
物体移动速度v

,绳子自
由端移动速度v

h=
v

=
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绳子自
由端移
动速度v


机械效

η=100%
v

=nv


v

=nv

v
v

=


n

=
G


G

+G


W

G

hG

W




===

=
W

FsnFW

+W


提升物重、动
滑轮重
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
W

f s

f

==
W

Fs

nF
W


=
W

+W


=
机械效
率影响
因素





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< br>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;
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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

=
F
GhGhFs-Gh

f


f

F=
sss
W

G hGh
;所以
==
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
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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
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 < br>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。
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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,
W

W

W

有用功越多,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;

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;
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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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