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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 有用功和额外功 机械效率的计算 斜面的机械效率 试题正文
  • 计算题
    小明学过“机械效率”一课以后，产生了一个疑问：“机械的效率越高是否越省力？”针对这一问题,小明用一个弹簧测力计，利用家中“案板”和茶杯做了以下实验
    A、把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入适量的水，用弹簧测力计测得杯子和水的重力G。
    B、用“案板”作斜面，如图所示，把一只水杯通过细绳与弹簧测力计连接，拉动弹簧测力计，把盛水的杯子匀速拉上斜面。
    C、分别测出拉力F，杯子移动的距离s和升高的高度h。
    D、改变斜面的高度，做4次实验，记录实验数据如下表：

    （1）计算并将数据填入表中4个空格。
    （2）小明的疑问是否得到解决？分析实验数据，能得出什么结论？
    （3）完成上面实验后，小明又产生一个猜想：“如果减小斜面的摩擦，可以提高斜的机械效率。”
    ①请你先用所学知识，说明小明的猜想是否正确（简述理由）。
    ②请你设计一个实验，进一步证明你对小明猜想的判断（可以简要说明在前面实验的基础上要做哪些新的实验操作）。
    本题信息：2012年同步题物理计算题难度较难 来源:牛青丹
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本试题 “小明学过“机械效率”一课以后，产生了一个疑问：“机械的效率越高是否越省力？”针对这一问题,小明用一个弹簧测力计，利用家中“案板”和茶杯做了以下实验A、把杯...” 主要考查您对

有用功和额外功

机械效率的计算

斜面的机械效率

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 有用功和额外功
  • 机械效率的计算
  • 斜面的机械效率
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：


机械效率的定义：
有用功跟总功的比值叫做机械效率；

计算公式：
η=
机械效率的意义：
（1）机械效率的功率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。

（2）机械效率的高度并不决定使用机械是省力还是费力，效率高只说明有用功在总功所占的比例；省力还是费力是指做一定的有用功时，所用动力的大小。机械效率高不一定省力。
功，功率和机械效率的比较：
物理量 物理意义 定义 符号 公式 单位 说明
功 做功即能量的转化 有力作用在物体上，并且物体在力的方向上移动了一段距离，就说力对物体做了功 W W=Fs J l. 功率大小由功和时间共同决定，单独强调某一方面是错误的 2．功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之问没有直接关系
功率 做功快慢 单位时间内完成的功 P W(国际单位)
kW，MW（常用单位）
机械效率 反映机械性能的物理量 有用功占总功的总值 η 无

汽车的机械效率和功率：
    机械效率与功率是两个完全不同的概念。
    这两个物理量是从不同方面反映机械性能的，它们之间没有必然的联系。
    功率大表示机械做功快；机械效率高表示机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定机械效率高。内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有30％r～ 40%，反之，机械效率高的机械功率不一定大。安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达80%，但功率却只有凡瓦特。
斜面的机械效率：
有用功 W有用=Gh
总功 W总=Fl
W总=Gh+fl
（f为摩擦力)
额外功 W额外=W总-W有用
W额外=fl
机械效率

测量斜面的机械效率：
【实验目的】：测量斜面的机械效率

【器材】斜面，铁架台，小车，弹簧秤，米尺

【操作】

（1）照图那样安装好斜面，将小车放在斜面上。用弹簧秤缓慢地把小车拉上斜面，记下弹簧秤的示数F，测出小车沿斜面通过的距离L，用弹簧秤称得小车重G，并测出小车上升的高度h，算出斜面的效率η1＝Gh／FL。
（2）把小车翻过来（轮子朝上）放在斜面上，重复上述实验，根据实验数据算出此时斜面效率η2。
（3）增大斜面的倾角，小车仍翻着放在斜面上重复实验，算出斜面效率η3。
比较η1、η2、η3的大小，可知η1＞η2，η2＜η3。分析实验结果可得：斜面的效率主要受斜面和小车间的摩擦的影响，在（1）中由于轮子和斜面间的滚动摩擦小，必需做的额外功少，效率就高。在（3）中，当倾角增大，车对斜面的压力减小，从而摩擦也减小，因此效率比（2）时高。比较操作（2）、（3）中的F及η的大小，可知斜面越省力其效率不一定越高。
提高斜面机械效率的方法:
     在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高，斜面表面粗糙程度越大，机械效率越低；机械效率与物体重量无关，物体斜面之间接触面大小无关。

例：如图所示，斜面高为1m，长为3m，工人用 400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子拉到汽车上，在这过程中拉力做了______J的功，机械效率为______。要提高该斜面的机械效铝，应该_______。（写出一条措施）

解析：，
提高机械效率的方法是减小总功，以增大有用功在总功中所占的比例。
答案：1200  70%  减小斜面的粗糙度

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