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初中二年级物理

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首页 初中二年级物理知识 有用功和额外功 滑轮（组）的机械效率 增大或减小机械效率的方法 试题正文
  • 实验题
    在“测滑轮组机械效率”，小强按正确方法操作，图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。（忽略绳重和摩擦的影响，每个滑轮的重力是0.4 N）

    （1 ）测滑轮组机械效率的实验原理                
    （2) 由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为0.1 J ，人做的总功为    ____  J 。
    （3）对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是                    ；结合弹簧测力计放大图，可知小强的错误是                         。
    （4）在该次实验中，所测滑轮组的机械效率应该为       ____  。
    （5）提高滑轮组机械效率的方法（至少写出2条）            ____    、      ____         。
    本题信息：2012年期末题物理实验题难度较难 来源:牛青丹
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本试题 “在“测滑轮组机械效率”，小强按正确方法操作，图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。（忽略绳重和摩擦的影响，每个滑轮的重力是0.4 N）（1 ）测滑轮组...” 主要考查您对

有用功和额外功

滑轮（组）的机械效率

增大或减小机械效率的方法

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  • 有用功和额外功
  • 滑轮（组）的机械效率
  • 增大或减小机械效率的方法
有用功，额外功与总功：
名称 定义 符号 公式 实例
有用功 使用机械做功时对人们有用的功 W有 W有=Gh 从井中打水时提水所做的功
额外功 对人们没有用但又不得不做的功 W额 —— 从井中打水时提水桶和绳子所做的功
总功 有用功与额外功之和 W总 W总=W有+W额 从井中打水时手的拉力所做的功

区分有用功和额外功：
    区分有用功与额外功的关键是看我们需要达到什么做功目的。在同一做功过程中，目的不同，功的性质就不一样。例如：用桶将水从水井中提出来，提水是我们需要的，而提桶是不需要，但又不得不做的功，故克服水重做的是有用功，而克服桶重做的是额外功；如果是一只桶掉入水井里，我们要将桶从井中提出来，则克服桶重做的是有用功，而克服桶中可能带出来的水的重力所做的功就是额外功了。

 计算有用功，额外功和总功的方法：
1. 总功的计算：
（1）定义法：W总=Fs
（2）总功等于有用功和额外功之和，即W总=W有用+W额外
（3）公式法：
2. 有用功的计算方法：
（1）定义法：W有用=Gh
（2）W有用=W总-W额外
（3）公式法：
3. 额外功的计算方法：
（1）定义法：
（2）W额外=W总-W有用
（3）公式法：


滑轮组的机械效率：
有用功 W有用=Gh
总功 W总=Fs
W总=Gh+G动h
(不计绳重，摩擦）
额外功 W额外=W总-W有用
W额外=G动h
(不计绳重，摩擦）
机械效率 （n为承担重物绳的股数）
(不计绳重,摩擦)

测量滑轮组的机械效率:
①器材：弹簧测力计、刻度尺、滑轮组
②原理：η=
③步骤：先用弹簧测力计测出物体的重力G，再按要求组装滑轮组，用弹簧测力计提起绳端匀速上升，测出作用于绳端的作用力F，确定重物和绳自由端的始、末位置，用刻度尺测出物体上升的距离h和绳子末端移动的距离s，再用公式求出滑轮组的机械效率η ；

④注意事项：一是要用弹簧测力计提起绳端匀速上升，二是要让绳端竖直上升。
提高滑轮组机械效率的方法:
1．影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率；若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为。讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。

2．提高滑轮组机械效率的方法
(1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。
(2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。
(3)换用最简单的机械。
滑轮组拉物体水平前进时的机械效率：
W有用 W额外 W总 η

拉力F、物重G、物体匀速移动时与地面摩擦力f、物体移动距离s物、拉力F移动距离s		 W有用=f·s物 —— W总=F·s=F·ns物
n为绳子股数

增大、减小机械效率的方法：
     如果有用功不变，我们可以通过减小额外功.（减少机械自重.减少机械的摩擦）来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。


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