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初中阶段常见的简单机械效率相关知识点及内在联系

更新时间:2024-04-15 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

与简单机械的机械效率相关的知识点一直是各地中考的热门话题。 由于此类题涉及的知识点较广,几乎涵盖了初中力学的所有知识点,所以综合性很强,要求学生整体掌握力学部分。 相对较高。KWn物理好资源网(原物理ok网)

初中常见的简单机械有以下几种:杠杆、滑轮、斜面、轴、螺钉等。KWn物理好资源网(原物理ok网)

现在我们以三个典型模型为例初中物理总功有用功,详细阐述机械效率的相关知识点和内在联系,供大家欣赏和评价。 希望对同学们今后解答此类问题有所帮助。KWn物理好资源网(原物理ok网)

本文内容由庆庆特约老师黄老师整理KWn物理好资源网(原物理ok网)

三种典型简单机械效率详解KWn物理好资源网(原物理ok网)

简单的机械可以理解为一种方法和手段。 首先考虑物理模型。 如果我们需要将一个块(重力G)提升到高度h,我们可以直接用手将其提升。 此时机械效率η最大,接近100%; 但有时重量G太大,徒手难以移动。 在这种情况下,我们需要使用简单的机械。KWn物理好资源网(原物理ok网)

本文以此模型为例,从杠杆、滑轮、斜面的角度详细讲解了η的相关知识点。KWn物理好资源网(原物理ok网)

杠杆机械效率etaKWn物理好资源网(原物理ok网)

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初中物理总功有用功KWn物理好资源网(原物理ok网)

图1-1 杠杆KWn物理好资源网(原物理ok网)

如图1-1所示,用一个大小为F的垂直向下的力,通过杠杆将木块G提升到高度h。KWn物理好资源网(原物理ok网)

有用的工作,顾名思义,就是对我们有用的工作,即在实现目标的过程中产生的工作。 这里我们需要将物体提升到高度h,所以W=G·hKWn物理好资源网(原物理ok网)

额外的功,也就是无用功,在这个模型中主要来自于杆的重量G0,杆的重心上升到一个高度H,所以额外的功就是克服自重所做的功杆,所以W = G0·H。KWn物理好资源网(原物理ok网)

(注:关于杠杆型号,看问题时请看清楚描述。轻量杠杆是指不考虑杆的自重。均匀杠杆是指杆的重心在如果没有提及轻重量,则一般应注意杆体自重造成的附加重量)。KWn物理好资源网(原物理ok网)

总工作量是所有工作量的总和。 总功的来源来自于拉力F所做的功,因此W总=F·S。KWn物理好资源网(原物理ok网)

试想一下,如果没有拉力F,就没有有用功或额外功,所以W总是=W有+W量(F·S=G·h+G0·H)。 综上所述,机械效率η=Whas/=G·h/F·SKWn物理好资源网(原物理ok网)

实例讲座KWn物理好资源网(原物理ok网)

如图所示,一根均匀的木棍为OC,OA=1/4OC,B为OC的中点。 在C点施力,会将A点重200N的物体以匀速(不含摩擦力)提升0.2m。 机械效率为80%,举起物体所做的有用功为J,木棍的重量为N。若将重物移动到B点,仍匀速举升0.2m,则机械效率为将是(大于/等于/小于)80% 。KWn物理好资源网(原物理ok网)

解析答案:KWn物理好资源网(原物理ok网)

初中物理总功有用功KWn物理好资源网(原物理ok网)

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滑轮组机械效率 ηKWn物理好资源网(原物理ok网)

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图2-1 滑轮组KWn物理好资源网(原物理ok网)

如图2-1所示,滑轮组用于以拉力F将木块G提升到高度h。同样,这里我们需要将木块提升到高度h,所以W = G·hKWn物理好资源网(原物理ok网)

滑轮组的额外功主要来自两部分:克服动滑轮G0自重、绳子重量所做的功和摩擦力所做的功(一般习题都会在括号中注明此项不会可以考虑,但如果没有提到,则需要考虑,如例2-1)。 由于动滑轮与滑块一起运动,故W=G0·h。KWn物理好资源网(原物理ok网)

总功包括有用功和额外功,来自于拉力F所做的功,所以W总=W有+W量(F·S=G·h+G0·h)。KWn物理好资源网(原物理ok网)

综上所述,机械效率η=Whas/=G·h/F·S=G·h/(G·h+G0·h)=(G/G+G0)=1/(1+G/G0) )KWn物理好资源网(原物理ok网)

(注:最后一个公式表明,无论绳股数如何,增加或减少 G 都可以改善滑轮组)KWn物理好资源网(原物理ok网)

另外,在滑轮组模型中,有两个重要的关系,F与(G+G0)、S与h的关系,如下图:KWn物理好资源网(原物理ok网)

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图2-2 力与距离关系图KWn物理好资源网(原物理ok网)

F=(G+G0)/n由力平衡相关知识证明,如图2-3所示。KWn物理好资源网(原物理ok网)

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(图2-3力平衡)KWn物理好资源网(原物理ok网)

一般问题中,会说滑轮组匀速上升、匀速拉动,或者模型处于静止状态,说明滑轮组始终处于平衡状态。 动滑轮和滑轮选为一个整体(图中虚线框内)初中物理总功有用功,因为同一条绳子所受的力的大小处处相等,则全身受到3个向上的力(数绳股数:3),其大小等于拉力F、木块重力G、动滑轮重力G0。 根据力平衡(F+F+F)=(G+G0),则F=(G+G0)/3。KWn物理好资源网(原物理ok网)

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如图所示,用滑轮组将重量为G的物体以匀速提升h。 每个动滑轮的自重为G轮(不包括绳重和摩擦力)。 滑轮组的机械效率是多少? 滑轮组自由端的张力F是多少?KWn物理好资源网(原物理ok网)

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倾斜机械效率 ηKWn物理好资源网(原物理ok网)

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初中物理总功有用功KWn物理好资源网(原物理ok网)

如图3-1所示,斜面利用拉力F将木块G提升到高度h。同样,这里我们需要将木块提升到高度h,所以W=G·h。KWn物理好资源网(原物理ok网)

斜面上的额外功主要来自于木块与斜面之间的摩擦力f。 由于动滑轮与滑块一起运动,故G=f·SKWn物理好资源网(原物理ok网)

总功包括有用功和额外功,来自于拉力F所做的功,所以W总计=F·S=W有+W量=G·h+f·S。KWn物理好资源网(原物理ok网)

综上所述,机械效率η=Whas/=G·h/F·S=G·h/(G·h+f·S)KWn物理好资源网(原物理ok网)

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例3:如图3-2所示,坡长4m,高2m。KWn物理好资源网(原物理ok网)

质量为50kg的小明站在斜坡顶部,用75N的平行于斜坡的拉力,将重100N的物体从斜坡底部匀速拉到斜坡顶部。 g=10N/kg,则 ( )KWn物理好资源网(原物理ok网)

A、小明对该物体所做的总功是1300JKWn物理好资源网(原物理ok网)

B、斜面机械效率75%KWn物理好资源网(原物理ok网)

C、物体所受到的摩擦阻力为75NKWn物理好资源网(原物理ok网)

D、物体所受到的摩擦阻力为25NKWn物理好资源网(原物理ok网)

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图3-2 斜面KWn物理好资源网(原物理ok网)

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