中高中微学堂
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联手执教。
往期回顾：
【知识回顾】
功的原理告诉我们：使用任何机械都不省功。这么，人们使用机械时会不会多做功呢？
回顾前期实验，我们使用杠杆和动滑轮提高钩码时，拉力必须对杠杆和动滑轮做功，杠杆和动滑轮能够对钩码做功。
杠杆动滑轮
使用其它复杂机械跟简单机械原理相同。例如，在建筑工地，借助挖掘机挖土石方，用塔机吊建筑材料等，都是动力对机械做功，机械克服阻力做功。
挖掘机塔机
【举手提问】
1.哪些是有用功、额外功、总功？
2.哪些叫机械效率？
3.怎么估算机械效率？
4.为何机械效率总大于1？
【新课学习】
一、有用功、额外功、总功
在借助滑车架提高钩码实验中，目的是把钩码提高到某一高度水平滑轮组机械效率，这是必须做的功。
要提高钩码就必须提高动滑轮，动力对动滑轮做的功并非人们须要，但不提高动滑轮就不能提高钩码。
动力对动滑轮做功，动滑轮对钩码做功图
跟滑车架类似，在生活中借助机械完成一项工程。例如，用挖掘机挖泥塘，目的是把水洼稀泥凿开，这么，挖掘机对稀泥做的功就是必须做的功。
倘若不通过机械臂和铲斗就不能把稀泥凿开，动力对机械臂和铲斗做的功，并非人们须要，但又不得不做，在化学中把这部份功称作额外功。
1.有用功
在化学学中，把必须做的功称作有用功。
2.额外功
并非人们须要但又不得不做的功，称作额外功。
在使用滑车架提高钩码过程中，动力不仅对动滑轮做额外功外，还克服滑轮的轮与轴、绳子与轮之间磨擦以及绳子自身重力做额外功。
额外功
3.总功
不论是有用功还是额外功，都是用机械动力来完成，所以，
人们把动力所做的功或则说有用功加额外功称作总功。
[想想议议]
在中学，我们背书包爬走道，人对做的功是有用功，人对做的功是额外功，做的功是总功。（请留言参与讨论）
二、机械效率
1.定义
化学学中,把有用功跟总功的比值称作机械效率。
2.公式
假如用W总表示总功,W有用表示有用功,η表示机械效率,这么
机械效率公式为：
由于W总=W有用+W额外，所以，机械效率也可以用下式估算：
3.表示方式
机械效率一般用百分率表示。
比如,总功是W总=500J,有用功是W有用=400J,额外功就是
W额=500J-400J=100J.
机械效率的估算方式：
或
三、机械效率估算
例题：
倘若让你把重100N的石子运上顶楼,右图中的三种办法,你选哪一种?
(已知石子重100N,桶重20N,人体重400N,口袋重5N,动滑轮重10N。)
例题剖析与解题过程：
我们的目的是运石子上顶楼,所以把重G=100N的石子提升h=6m,这是必须做的功.
W有用=Gh=100N×6m=600J
三种办法做的额外功、总功和机械效率分别为：
方式1.
人提桶上顶楼，须要人和桶都上到顶楼，能够将石子运到顶楼。
人所做的额外功:
W额=（G人+G桶)h=（400N+20N）×6m=2520J.
总功：W总=W有用+W额外=600J+2520J=3120J.
机械效率为：
方式2.
用动滑轮和桶提石子.
人对动滑轮和桶做的额外功：
W额=（G动+G桶)h=（10N+20N）×6m=180J.
总功：W总=W有用+W额外=600J+180J=780J.
机械效率为：
方式3.
用动滑轮和口袋提石子.
人对动滑轮和口袋做的额外功：
W额=（G动+G桶)h=（10N+5N）×6m=90J
总功：W总=W有用+W额外=600J+90J=690J
机械效率为：
从以上例题看出，做相同的有用功，额外功越小，机械效率就越高。
为此，三种方式中最可取得是用动滑轮和口袋运石子，既省力机械效率也高。
[想想议议]
右图是正在施工的甲、乙两台挖掘机，若它们做的额外功相同，它们的机械效率相同吗？（请留言参与讨论）
甲乙
四、机械效率总大于1.
1.使用任何机械都不可防止地要做额外功,有用功总大于总功水平滑轮组机械效率，因而，机械效率总大于1。
生活中,起重机的机械效率通常为40%~50%
大铲车龙门吊
滑车架的机械效率通常为50%~70%。
滑车架
抽水机的机械效率通常为60%~80%。
抽水机
2.磨擦是影响机械效率的重要诱因。
在使用机械过程中，机械跟物体、机械零部件之间就会发生相对运动而形成磨擦，为此，在影响机械效率的众多诱因中，磨擦是影响机械效率的一个重要诱因。
比如,徒步爬坡运动员、驶入斜坡小车辆等,都要克服车轮与地面、机械部件之间的磨擦力而做额外功，进而影响它们的机械效率。
徒步小车辆
除此之外,不同机械还有一些其它诱因做额外功，也会影响机械效率。
【中考真题训练】
1.(2019玉林)
如图所示,用相同滑轮装成的甲、乙两个滑车架分别将同一个物体在相同时间内匀速提升相同高度,不计绳重及磨擦,下述说法正确的是（）
A.F甲=F乙
B.甲、乙绳子自由端联通的速率相同
C.甲、乙两个拉力的功率相同
D.乙滑车架的额外功多
2.(2019武汉)
如图所示,借助动滑轮将重力为100N的物体在5s内匀速竖直提高,拉力F为60N,绳子自由端联通的距离为2m,不计绳重及磨擦,下述说法正确的是()
A.物体联通的速率为0.4m/s
B.所做的有用功为200J
C.动滑轮的机械效率为60%
D.拉力F的功率为24W
3.(2019德州)
两个滑轮按如图所示的方法组合,用5N的拉力F带动绳端,使物体在5s内水平向左匀速滑动1m,物体与地面间的磨擦力为9N.下述选项正确的是（）
A.A是定滑轮,B是动滑轮
B.拉力F做的功为5J
C.拉力F的功率为1.8W
D.滑车架的机械效率为90%
4.(2019南京)
如图所示,斜面高2m、长4m,小明用平行于斜面的拉力F,将重400N的物体从斜面底端拉到顶端,已知拉力F=250N.对此过程,下述结果中正确的是（）
A.有用功为1000J
B.总功为1600J
C.额外功为200J
D.机械效率为60%
5.(2019德州)(7分)
一辆质量为1.5×10³kg的车辆深陷一崎岖路段,司机师父借助滑车架和周围条件,组装成了如图所示的拖车装置.已知车辆通过崎岖路段需联通8m距离,车辆在崎岖路段遭到的阻力为车重的0.1倍,滑车架的机械效率为80%,g取10N/kg在将车匀速拖离崎岖路段过程中,求：
(1)做的有用功;
(2)作用在绳子自由端的拉力.
6.(2019成都)(6分)
如图所示,在水平桥面上行驶的车辆通过滑车架拉注重G=9×104N的货物A沿斜面向下匀速运动.货物A的速率为=2m/s,经过t=10s,货物A竖直升高h=10m.已知车辆对绳的拉力F的功率P=120kW,不计绳、滑轮的质量和磨擦,求：
(1)t时间内车辆对绳的拉力所做的功;
(2)车辆对绳的拉力大小;
(3)斜面的机械效率.
7.(2019湘西)(7分)
图甲是工人使用滑车架打捞不慎落入水底的圆锥形砂石M的示意图在整个打捞过程中,砂石以恒定的速率v=0.1m/s上升,砂石离开海面以后绳子自由端的拉力F=2000N.图乙是钢丝绳的拉力T随时间t变化的图象,t=0时刻砂石正好离开河底.g取10N/kg,水的密度ρ=1.0×103kg/m3.
(1)画出图甲中砂石M离开海面后的受力示意图.
(2)砂石完全浸入在水底遭到的压强是N,砂石质量是Kg.
(3)河底遭到水的浮力是多少?
(4)砂石离开海面以后滑车架的机械效率是多少?
参
考
答
案
在
下
边
找
哦
！
参考答案：
1.C2.D3.D4.C
5.（1）W有=1.2×104J
(2)拉力F=625N.
6.（1）1.2×106J
（2）2×104N（3）75%
7.（1）如右图（2）800320
（3）5×104Pa（4）80%
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