中高中微學堂
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往期回顧：
【知識回顧】
功的原理告訴我們：使用任何機械都不省功。這么，人們使用機械時會不會多做功呢？
回顧前期實驗，我們使用杠桿和動滑輪提高鉤碼時，拉力必須對杠桿和動滑輪做功，杠桿和動滑輪能夠對鉤碼做功。
杠桿動滑輪
使用其它復雜機械跟簡單機械原理相同。例如，在建筑工地，借助挖掘機挖土石方，用塔機吊建筑材料等，都是動力對機械做功，機械克服阻力做功。
挖掘機塔機
【舉手提問】
1.哪些是有用功、額外功、總功？
2.哪些叫機械效率？
3.怎么估算機械效率？
4.為何機械效率總大于1？
【新課學習】
一、有用功、額外功、總功
在借助滑車架提高鉤碼實驗中，目的是把鉤碼提高到某一高度水平滑輪組機械效率，這是必須做的功。
要提高鉤碼就必須提高動滑輪，動力對動滑輪做的功并非人們須要，但不提高動滑輪就不能提高鉤碼。
動力對動滑輪做功，動滑輪對鉤碼做功圖
跟滑車架類似，在生活中借助機械完成一項工程。例如，用挖掘機挖泥塘，目的是把水洼稀泥鑿開，這么，挖掘機對稀泥做的功就是必須做的功。
倘若不通過機械臂和鏟斗就不能把稀泥鑿開，動力對機械臂和鏟斗做的功，并非人們須要，但又不得不做，在化學中把這部份功稱作額外功。
1.有用功
在化學學中，把必須做的功稱作有用功。
2.額外功
并非人們須要但又不得不做的功，稱作額外功。
在使用滑車架提高鉤碼過程中，動力不僅對動滑輪做額外功外，還克服滑輪的輪與軸、繩子與輪之間磨擦以及繩子自身重力做額外功。
額外功
3.總功
不論是有用功還是額外功，都是用機械動力來完成，所以，
人們把動力所做的功或則說有用功加額外功稱作總功。
[想想議議]
在中學，我們背書包爬走道，人對做的功是有用功，人對做的功是額外功，做的功是總功。（請留言參與討論）
二、機械效率
1.定義
化學學中,把有用功跟總功的比值稱作機械效率。
2.公式
假如用W總表示總功,W有用表示有用功,η表示機械效率,這么
機械效率公式為：
由于W總=W有用+W額外，所以，機械效率也可以用下式估算：
3.表示方式
機械效率一般用百分率表示。
比如,總功是W總=500J,有用功是W有用=400J,額外功就是
W額=500J-400J=100J.
機械效率的估算方式：
或
三、機械效率估算
例題：
倘若讓你把重100N的石子運上頂樓,右圖中的三種辦法,你選哪一種?
(已知石子重100N,桶重20N,人體重400N,口袋重5N,動滑輪重10N。)
例題剖析與解題過程：
我們的目的是運石子上頂樓,所以把重G=100N的石子提升h=6m,這是必須做的功.
W有用=Gh=100N×6m=600J
三種辦法做的額外功、總功和機械效率分別為：
方式1.
人提桶上頂樓，須要人和桶都上到頂樓，能夠將石子運到頂樓。
人所做的額外功:
W額=（G人+G桶)h=（400N+20N）×6m=2520J.
總功：W總=W有用+W額外=600J+2520J=3120J.
機械效率為：
方式2.
用動滑輪和桶提石子.
人對動滑輪和桶做的額外功：
W額=（G動+G桶)h=（10N+20N）×6m=180J.
總功：W總=W有用+W額外=600J+180J=780J.
機械效率為：
方式3.
用動滑輪和口袋提石子.
人對動滑輪和口袋做的額外功：
W額=（G動+G桶)h=（10N+5N）×6m=90J
總功：W總=W有用+W額外=600J+90J=690J
機械效率為：
從以上例題看出，做相同的有用功，額外功越小，機械效率就越高。
為此，三種方式中最可取得是用動滑輪和口袋運石子，既省力機械效率也高。
[想想議議]
右圖是正在施工的甲、乙兩臺挖掘機，若它們做的額外功相同，它們的機械效率相同嗎？（請留言參與討論）
甲乙
四、機械效率總大于1.
1.使用任何機械都不可防止地要做額外功,有用功總大于總功水平滑輪組機械效率，因而，機械效率總大于1。
生活中,起重機的機械效率通常為40%~50%
大鏟車龍門吊
滑車架的機械效率通常為50%~70%。
滑車架
抽水機的機械效率通常為60%~80%。
抽水機
2.磨擦是影響機械效率的重要誘因。
在使用機械過程中，機械跟物體、機械零部件之間就會發生相對運動而形成磨擦，為此，在影響機械效率的眾多誘因中，磨擦是影響機械效率的一個重要誘因。
比如,徒步爬坡運動員、駛入斜坡小車輛等,都要克服車輪與地面、機械部件之間的磨擦力而做額外功，進而影響它們的機械效率。
徒步小車輛
除此之外,不同機械還有一些其它誘因做額外功，也會影響機械效率。
【中考真題訓練】
1.(2019玉林)
如圖所示,用相同滑輪裝成的甲、乙兩個滑車架分別將同一個物體在相同時間內勻速提升相同高度,不計繩重及磨擦,下述說法正確的是（）
A.F甲=F乙
B.甲、乙繩子自由端聯通的速率相同
C.甲、乙兩個拉力的功率相同
D.乙滑車架的額外功多
2.(2019武漢)
如圖所示,借助動滑輪將重力為100N的物體在5s內勻速豎直提高,拉力F為60N,繩子自由端聯通的距離為2m,不計繩重及磨擦,下述說法正確的是()
A.物體聯通的速率為0.4m/s
B.所做的有用功為200J
C.動滑輪的機械效率為60%
D.拉力F的功率為24W
3.(2019德州)
兩個滑輪按如圖所示的方法組合,用5N的拉力F帶動繩端,使物體在5s內水平向左勻速滑動1m,物體與地面間的磨擦力為9N.下述選項正確的是（）
A.A是定滑輪,B是動滑輪
B.拉力F做的功為5J
C.拉力F的功率為1.8W
D.滑車架的機械效率為90%
4.(2019南京)
如圖所示,斜面高2m、長4m,小明用平行于斜面的拉力F,將重400N的物體從斜面底端拉到頂端,已知拉力F=250N.對此過程,下述結果中正確的是（）
A.有用功為1000J
B.總功為1600J
C.額外功為200J
D.機械效率為60%
5.(2019德州)(7分)
一輛質量為1.5×103kg的車輛深陷一崎嶇路段,司機師父借助滑車架和周圍條件,組裝成了如圖所示的拖車裝置.已知車輛通過崎嶇路段需聯通8m距離,車輛在崎嶇路段遭到的阻力為車重的0.1倍,滑車架的機械效率為80%,g取10N/kg在將車勻速拖離崎嶇路段過程中,求：
(1)做的有用功;
(2)作用在繩子自由端的拉力.
6.(2019成都)(6分)
如圖所示,在水平橋面上行駛的車輛通過滑車架拉注重G=9×104N的貨物A沿斜面向下勻速運動.貨物A的速率為=2m/s,經過t=10s,貨物A豎直升高h=10m.已知車輛對繩的拉力F的功率P=120kW,不計繩、滑輪的質量和磨擦,求：
(1)t時間內車輛對繩的拉力所做的功;
(2)車輛對繩的拉力大小;
(3)斜面的機械效率.
7.(2019湘西)(7分)
圖甲是工人使用滑車架打撈不慎落入水底的圓錐形砂石M的示意圖在整個打撈過程中,砂石以恒定的速率v=0.1m/s上升,砂石離開海面以后繩子自由端的拉力F=2000N.圖乙是鋼絲繩的拉力T隨時間t變化的圖象,t=0時刻砂石正好離開河底.g取10N/kg,水的密度ρ=1.0×103kg/m3.
(1)畫出圖甲中砂石M離開海面后的受力示意圖.
(2)砂石完全浸入在水底遭到的壓強是N,砂石質量是Kg.
(3)河底遭到水的浮力是多少?
(4)砂石離開海面以后滑車架的機械效率是多少?
參
考
答
案
在
下
邊
找
哦
！
參考答案：
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）如右圖（2）800320
（3）5×104Pa（4）80%
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