機械效率教學設計9篇
機械效率教學設計(1)
機械效率，功功率計算公式
一．滑輪組機械效率公式（豎用）
1、n:繩子股數（從圖中獲取）n=2
2、（繩端）通過的距離h：物體被提升的高度S=nh
3、（繩端）拉力的速度VF：物體的速度VVF=nV勻速直線拉動
4、（繩端）拉力的時間t拉：物體的時間tt拉=t
5、（繩端）拉力F：物體的重力G（不及摩擦）F=(G+G動)/n
6、W有=Gh7、W額=G機h
8、W總=FSW總=W有+W額
9、η=d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.png992f2b7c4c2e75fd52325d5240d8bd40.png=9ba6d39ffd08e6f559b5d44f41860dbc.png=448edc9efbc98dd077c7ef0843fba28b.png（滑輪組的機械效率與物重、機械自重、機械間的摩擦有關）與繩子移動的距離無關與繩子的股數無關
10、不計摩擦和繩重時
11、P=W/tP=FV
計算機車的牽引力時，常常用公式P＝Fv，式中的F是牽引力，v是機車的速度．
提示：滑輪組的機械效率取決于物重和動滑輪的重力之比；
同一滑輪組，物重越大，機械效率越高
提升同一重物，動滑輪的個數越多越省力，滑輪組的機械效率越低
滑輪組機械效率公式（橫用）
1、n:繩子股數（從圖中獲取）n=3
2、（繩端）通過的距離S：物體移動的距離S=ns
3、（繩端）拉力的速度VF：物體的速度VVF=nV
4、（繩端）拉力的時間t拉：物體的時間tt拉=t
5、（繩端）拉力F：物體的摩擦f
6、W有=fs7、W總=FS
8、η=d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.png992f2b7c4c2e75fd52325d5240d8bd40.png=221e4121c203603cc7cb052cba089fe7.png=74a6477e187b1098933e0b3e342a90b8.png
二．斜面機械效率：如圖所示，斜面，克服重力做功，摩擦力做的功是額外功
G物：物重f：物體受到的摩擦力L：斜面長度h：斜面高度
在其他條件一定時，斜面的傾斜程度越大，機械效率越高；在其他條件一定時，斜面表面越粗糙，機械效率越低；斜面的機械效率與物體斜面之間接觸面大小無關；機械效率與物體重量無關
word/media/image5.gif三．功、功率、機械效率練習
1、某人用如圖1所示的滑輪組提起450N的重物，繩自由端的拉力F為200N，重物在5s內勻速上升了1m．則拉力的功率是______________W。
2、用如圖2所示的機械拉著重500N的物體在水平地面上勻速運動，物體受到的摩擦力為120N，繩子末端的水平拉力為50N，則滑輪組的機械效率為_________；若物體運動的速度為0.2m/s，則10s內拉力做的功是_________J。
word/media/image6.gif3、如圖3所示，一個小孩站在車上，他通過拉動滑輪組和繩子，使自己和小車向左勻速運動，若人所用的拉力為40N，則小車受到的地面阻力是_______N（不計繩重及滑輪的摩擦）。
word/media/image7.gif4、一人師傅常利用斜面把重物搬運到汽車上。如圖4所示，汽車車廂高度h=1.5m，斜面長度s=3m，現用力F沿斜面把重為G=1800N的重物勻速拉到車上。若不計摩擦，拉力F為_____N；若實際拉力F′=1200N，則該斜面的機械效率是_______。
5、在“測滑輪組機械效率”的實驗中，用同一滑輪組進行了兩次實驗，實驗數據如下表所示：
word/media/image8.gif
（1）在表格的空格處，填上合適的數據；
（2）在圖5中用筆畫線代替細繩組裝滑輪組；
（3）第1次實驗測得滑輪組的機械效率為__________；
word/media/image9.gif（4）如果將重為3N的鉤碼掛在同一滑輪組下，根據題中已有的信息可以判斷出這時滑輪組的機械效率應在________________范圍內。
6、如圖6所示，物體A在拉力F的作用下作勻速直線運動，拉力所做的功是600J，物體向左移動了2m，滑輪組的機械效率是80％，求：（1）額外功時多少？（2）拉力F是多少？（3）物體所受的摩擦力是多大？
7．一輛在水平路面上沿直線勻速行駛的貨車，行駛時所受的阻力為車總重的倍，貨車(含駕駛員)空載時重為×104N.
(1)求貨車空載行駛時所受的阻力大小；
(2)求貨車以36km/h的速度空載勻速行駛時，10s內貨車牽引力做的功；
(3)當貨車以90kW的額定功率、90km/h的速度勻速行駛時，求貨車最多可裝載多重的貨物．
機械效率教學設計(2)
第1節 杠桿
一、杠桿的概念及其要素
1.杠桿:將一根在力的作用下可繞一固定點轉動的硬棒稱做杠桿
2、滿足杠桿的條件（兩個）：
（1）要有力的作用
（2）能繞某固定點轉動
說明：杠桿的形狀可以是直的，也可以是彎曲的，但必須是硬的，即使用時不變形。
3.杠桿的五要素
支點：杠桿繞著轉動的固定點，用O表示。
動力：使杠桿轉動的力，用F1表示。
阻力：阻礙杠桿轉動的力，用F2表示
動力臂：從支點到動力作用線的距離，用L1表示
阻力臂：從支點到阻力作用線的距離，用L2表示
二、杠桿力臂的作法（有關杠桿的作圖）
1、力臂的畫法，可以用下面簡單的順口溜記住：
一找點，二畫線；三作垂線段
1)找出支點O
2)沿力的方向作出力的作用線；通過力的作用點沿力的方向所引的直線，叫做力的作用線
3)從支點向力的作用線作垂線，并標出垂直符號垂線兩端加箭頭，并標出動力臂的長度l1、
阻力臂的長度l2。
三、探究杠桿的平衡條件
1、杠桿的平衡狀態：靜止或緩慢的勻速圓周轉動
1）實驗時，使杠桿在水平位置平衡，
目的：便于在杠桿上直接讀出力臂的大小。
2） 杠桿兩端裝有兩只可以調節的螺母，作用是調節杠桿使杠桿在水平位置平衡。
調節方法：左高左輕向左調 右高右輕向右調
2、杠桿的平衡條件（杠桿原理）
動力 X 動力臂＝阻力 X 阻力臂: F1L1=F2L2
結論：當杠桿平衡時，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一
杠桿平衡的破壞（非平衡）
動力 X 動力臂＞阻力 X 阻力臂 杠桿將會沿動力的方向轉動
動力 X 動力臂＜阻力 X 阻力臂 杠桿將會沿阻力的方向轉動
例題：如圖,在探究杠桿平衡條件的實驗中,杠桿處于水平平衡狀態。若在杠桿兩端的鉤碼上分別加掛一個完全相同的鉤碼,則
A.杠桿不能水平平衡,左端上升
B.杠桿不能水平平衡,右端上升
C.杠桿仍能處于水平平衡狀態
D.以上說法都不正確
設一個鉤碼的重力是1N,由圖可知:F1=1N,l1=20cm,F2=2N,l2=10cm,若在杠桿兩端的鉤碼上分別加掛一個完全相同的鉤碼,則F1′=2N,F2′=3N,則F1′l1=2N×20cm=40N·cm,F2′l2=3N×10cm=30N·cm,F1′l1>F2′l2,所以杠桿左端下沉,右端上升。故選B。
四、杠桿的分類
1、省力杠桿：動力臂大于阻力臂的杠桿
2、費力杠桿：動力臂小于阻力臂的杠桿
3、等臂杠桿: 動力臂等于阻力臂的杠桿
2.滑輪
一、滑輪
1. 滑輪是一個周邊有槽，能繞軸轉動的小輪
2. 分類
定滑輪：使用時軸固定不動。 動滑輪：使用時軸和重物一起移動
3、定滑輪的特點
(1)可以改變用力方向。
(2)既不省力，也不省距離。
(3)本質上，相當于一個等臂杠桿。
動滑輪的特點
(1)不能改變用力方向。
(2)能省力，但費距離
（不計動滑輪重、一切摩擦和繩重） 能省一半力，但費一倍距離。即 F = G/2 s = 2h
（不計摩擦和繩重，考慮動滑輪重）
拉力 F=word/media/image21.gif（G物 + G動）
(3)本質上，相當于一個動力臂為阻力臂 2 倍的省力杠桿。
二．滑輪組
1.把多個定滑輪和動滑輪組合在一起，構成滑輪組。
2. 股數： 吊起動滑輪繩子的條數n
繞線方法：當股數n為奇數時，繩子的一端從動滑輪開始連；
當股數n為偶數時，繩子的一端從定滑輪開始連
簡記為：奇動、偶定、從里 、向外
3.相關量的關系
S：繩子自由端移動的距離 h：物體被提升的高度
F：作用在繩子自由端的拉力 G：被提升的物體的重力 G動：動滑輪自身的重力
則有 距離關系S=nh 速度關系V繩=nV物
三、輪軸和斜面
輪軸由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成，大輪叫輪，小輪叫軸。
輪軸可以省力
斜面也是一種省力機械 斜面越平緩越省力word/media/image27.gif
例題：.(2017·南充中考)如圖所示,在滑輪組的作用下,重為300N的A物體以0.2m/s的速度勻速上升,動滑輪重為60N,不計繩重和摩擦。則繩子自由端的拉力F= N,拉力F的做功功率P= W。
【解析】本題考查功率的計算。關鍵是根據F=word/media/image31.gif (G+G動)求拉力。由圖可知:n=3,不計摩擦和繩重時,繩子末端的拉力F=word/media/image32.gif (G+G動)= word/media/image32.gif (300N+60N)=120N。因為繩子自由端移動的速度v2=nv1=3×0.2m/s=0.6m/s。所以拉力做功的功率P=word/media/image33.gif=word/media/image34.gif=Fv=120N×0.6m/s=72W。
3.機械效率
一.有用功、額外功與總功
有用功（W有）：必須做的，對我們有用的功
額外功（W額）：不需要的，但又不得不做的功
總功（W總）：有用功和額外功之和是總共做的功
W總= W有 + W額
二.機械效率
1.定義：有用功跟總功的比值叫機械效率
2.表達式: word/media/image35_1.png
因為機械效率是兩個功的比值，因此沒有單位。使用任何機械不可避免地要做額外功，有用功總是小于總功，機械效率總是小于1，常用百分數表示。
三、實驗----測量滑輪組機械效率
1、實驗原理：
word/media/image36_1.png
2、實驗器材：
彈簧測力計、鐵架臺、滑輪、細線、鉤碼、（刻度尺）
3.實驗操作：
(1).用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G
(2).安裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩段的位置
(3).勻速豎直向上緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼緩慢上升，讀出拉力F；用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s
(4).算出有用功、總功、機械效率
5）改變鉤碼的數量，再做上面的實驗
4、結論：
（1）動滑輪重一定,提升物重越大，機械效率越高。
(2)物重相同時，動滑輪越輕，機械效率越高
5.影響滑輪組機械效率的因素
(1)動滑輪重
(2)物重
(3)繩重和各種摩擦
提高滑輪組機械效率的方法：
(1)減輕動滑輪
(2)增加物重
(3)減小摩擦（潤滑油）
6.機械效率與物體提升高度、速度、股數無關
四、測量斜面的機械效率
word/media/image38.gifword/media/image39.gif
（1）實驗原理
（2）影響斜面機械效率的因素
1.斜面的傾斜程度
（光滑程度一樣的斜面，傾斜程度越大，機械效率越高）
2.斜面的粗糙程度
（傾斜程度一樣的斜面，斜面越光滑，機械效率越高）
例題：如圖所示,動滑輪重3 N,用彈簧測力計豎直向上勻速拉動繩子自由端,1 s內將重為27 N的物體提高0.2 m,如果不計繩重及摩擦,則下列計算結果正確的是 ( )
A.繩子自由端移動的速度為0.2 m/s
B.滑輪組的機械效率為90%
C.提升物體所做的有用功為6 J
D.彈簧測力計的示數為9 N
【解析】選B。由題圖可知,滑輪組承擔物重的繩子股數n=3,1 s內將物體提高0.2 m,則物體升高速度為0.2 m/s,則繩子自由端移動的速度v=3v物=3×
0.2 m/s=0.6 m/s,故A錯誤;由于不計繩重及摩擦,則繩端的拉力F=word/media/image32.gif (G物+G輪)=
word/media/image32.gif (27 N+3 N)=10 N,即彈簧測力計的示數為10 N;繩子自由端移動距離s=3h=
3×0.2 m=0.6 m,拉力F做的總功:W總=Fs=10 N×0.6 m=6 J,有用功:
W有用=Gh=27 N×0.2 m=5.4 J,滑輪組的機械效率:η=word/media/image42.gif×100%=word/media/image43.gif×100%=90%,故B正確、C、D錯誤。
例題： (多選)在斜面上將一個質量為5 kg的物體勻速拉到高處,如圖所示,沿斜面向上的拉力為40 N,斜面長2 m、高1 m。把重物直接提升h所做的功作為有用功(g取10 N/kg)。下列說法正確的是 ( )
A.物體只受重力、拉力和摩擦力三個力的作用
B.做的有用功是50 J
C.此斜面的機械效率為62.5%
D.物體受到的摩擦力大小為10 N
【解析】選B、C。本題考查斜面的機械效率的計算。物體在運動的過程中,會受到豎直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、平行于斜面向上的拉力、平行于斜面向下的摩擦力這四個力的作用,故A錯誤;由題意知,把重物直接提升
h做的功為有用功,即W有用=Gh=mgh=5 kg×10 N/kg×1 m=50 J,故B正確;拉力把重物拉到高處做的功為總功,W總=Fs=40 N×2 m=80 J;斜面機械效率
η=word/media/image42.gif×100%=word/media/image45.gif×100%=62.5%,故C正確;克服摩擦力做的功為額外功
W額=W總-W有用=80 J-50 J=30 J,由W額=fs得f=word/media/image46.gif=word/media/image47.gif=15 N,故D錯誤。
【應考關鍵】
1.必記的“2個方法”:
(1)豎直提升物體時,克服物體重力做功為有用功,水平拉動物體時,克服摩擦力做功為有用功。而施力者(人或機械)做的功為總功。
(2)滑輪組的機械效率的計算:
①η=word/media/image48.gif (豎直拉動物體,n為承擔重物繩子段數)。
②η=word/media/image49.gif (水平拉動物體)。
③η=word/media/image50.gif (不計繩重和摩擦)。
2.規避易錯點:
(1)在處理豎直滑輪組的效率問題時,若沒有指明不計繩重和摩擦,只能用η=word/media/image48.gif去計算。
(2)同一套滑輪組的機械效率并非固定的,只要滑輪組所掛重物改變,其機械效率也會改變。
機械效率教學設計(3)
《滑輪組機械效率》教案
知識目標
1.知道滑輪組規律以及滑輪組機械效率的有關計算公式。
2.熟練運用上述公式或變形式進行綜合計算。
情感目標
培養學生的思維和綜合計算能力。
教學方法
1、公式的選擇及應用
2、受力分析尋找解題思路及公式的轉換和變形
3、結合功與功率解題
教學媒體
多媒體輔助教學
教學過程
介紹本節課學習內容和目標
一、回顧解決滑輪組機械效率綜合計算可能用到的相關公式
功的定義式：W=Fs
功率定義式：P=W/t P=Fv
滑輪組省力公式：F=(G+G動)/n
滑輪組距離公式：s = ns物
滑輪組速度公式：v=nv物
機械效率公式：η=W有/W總
二、教學引入
想一想滑輪組的計算中涉及的物理量有哪些？
滑輪組的計算首先應突破的重點是什么？
（1）弄清用滑輪組做功時，拉著動滑輪的繩子的段數。此時每段繩子上的拉力都相等。（不計摩擦，不計繩重）
（2）對滑輪組進行受力分析。初中階段研究的對象要么靜止，要么做勻速直線運動，即受力平衡。選取研究對象，分析對象受力，利用平衡條件解題。
例：如圖，每個滑輪重10N，物體A重80N，不計繩重和摩擦，整個裝置處于靜止狀態，求繩子的拉力F 。
第2題
（3）、弄清滑輪組繩子自由端移動的距離與物體移動的距離的關系，以及繩子自由端移動的速度與物體移動的速度的關系 。
三、初步運用公式解題
通過圖片展示，能夠把握住利用公式解題時的關鍵，即W有用為滑輪組對物體所做的功（從滑輪組直接對物體施加的力處入手）W總為動力對滑輪組所做的功（從動力一般為人手處入手）
3、如圖所示，用滑輪組把重為270N的貨物勻速提到1m高的樓上，所用拉力100N，則有用功、總功和滑輪組的機械效率分別是____ 、 ____ 、 ____ .
4、例題：如圖所示，木塊重200 N，前進過程中所受的摩擦力為40 N，拉力F為30N， 求：
①不考慮滑輪的自重和摩擦，木塊勻速前進2 m時拉力F做了多少功?
②如果這個裝置的機械效率是80%，拉力F的大小等于多少? （不計滑輪重力）
第3題 第4題
四、綜合運用
滑輪組機械效率的計算公式結合其他力學計算公式進行綜合運用，培養學生的分析能力和綜合運用能力。
5、用“一定二動”的滑輪組來提升重物G，如圖所示，不計 拉線質量及滑輪轉動摩擦的影響，每個滑輪的質量相等，所提升的重物G是邊長為2 dm 的正方體大理石塊；當拉力F為60 N時，石塊恰能被勻速提升，求：
①勻速提升大理石 塊時，滑輪組的機械效率多大?
②當繩子自由端拉力為40 N時，大理石塊對地面的壓強是多大?
(ρ石=2.5×103 kg/m3，g=10 N/kg)
6、如圖所示，用滑輪組拉著重600N的物體A沿水平方向勻速移動，在40s內物體移動了8m，拉力F做的功為1280 J ．
求:（1）拉力F的大小及拉力的功率
（2）若動滑輪的重為12N（不計繩重及摩擦），計算滑輪組的機械效率.
7、小雨要從水中提升一個體積0.01m3、密度為5×103kg/m3的立方體金屬塊A。他使用如下圖所示的滑輪組勻速提升重物。不計繩重和摩擦。已知G動=100N，當將物塊A浸沒于水中，在金屬塊沒有露出水面前
求:（1）金屬塊A的重力，（2）作用在繩上的拉力F，（3）此時滑輪組的機械效率η.
五、課后練習
鞏固本節所學習的內容
1、一物體質量為18kg，其所受重力為 N．如圖所示，小明用定滑輪將該物體在4s內勻速提高2m．所用拉力為200N．此過程中，小明做的有用功是 J，定滑輪的機械效率是 ，(取g＝10N/kg)
2、如圖所示，用該滑輪組提起重為320 N的物體時，繩子自由端 的拉力F=200 N.(不計繩重和一切摩擦)
①該滑輪組的機械效率為多少?
②若被提的重物改為G′=420 N，5 s內將重物提升2 m，則繩端拉力做了多少功?功率為 多大?機械效率是否變化?如變化，則機械效率為多大?
3、某建筑工地用如圖所示的滑輪組提升重物，人對繩的拉力F為400 N，能將75 kg的物體以0.1 m/s的速度勻速提升，則拉力F的功率為 W，此時滑輪組的機械效率為 ％(不計繩重和摩擦g=10N/kg).
4.如圖所示，用滑輪組在20 s內把重600 N的物體勻速提高2 m的過程中，拉力F 做功為1440 J，求：
①滑輪組的有用功及機械效率
②拉力F的大小及拉力F的效率 .
五、板書設計
滑輪組機械效率
機械效率公式：η=W有/W總
滑輪組省力公式：F=(G+G動)/n
滑輪組距離公式：s = ns物
滑輪組速度公式：v=nv物
功的定義式：W=Fs
功率定義式：P=W/t P=Fv
機械效率教學設計(4)
斜面的機械效率
一．填空題（共5小題）
1．（2016?營口一模）如圖甲所示，用彈簧秤將重為3.9N的物塊從斜面的底端勻速拉至頂端，則物塊所受拉力為 N，已知斜面的高為2m，長為4m，則拉力做功為 J，斜面的機械效率為 ．若用圖乙所示裝置勻速提升該重物上升0.5m，當其機械效率與斜面相同時，豎直向上的拉力為 N，該過程所做的額外功為 J．
2．（2015?曲靖）如圖所示，用一個長為1.2m的斜面將重為45N的物體沿斜面勻速拉到0.4m的高臺上，斜面的機械效率為60%，則把重物拉上高臺對做的有用功是 J；物體與斜面間的摩擦力是 N．
3．（2015秋?銅陵校級期末）如圖所示，某同學將質量為50㎏的物體，用一平行于斜面向上的力從斜面底端勻速拉到頂端．若斜面長為5m，高為3m，在此過程中，拉力做功的效率為75%，則拉力的大小為 N，斜面對物體的摩擦力大小為 N．
4．（2015春?江岸區期末）在斜面上拉一個重4.5N的物體到高處（如圖），沿斜邊向上的拉力為1.5N，斜面長1.2m、高0.3m．把重物直接提升h所做的功作為有用功，則有用功是 J，這個斜面的機械效率是 ，物體在斜面上受到的摩擦力是 N．
5．（2015秋?連州市校級期中）如圖所示，斜面長S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的50N的推力F，將一個重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B．則運動過程中克服物體的重力做的功是 J；推力做的總功為 J，斜面的效率為 ．
二．解答題（共3小題）
6．（2016?徐州一模）在探究“斜面的機械效率高低與斜面的傾斜程度有什么關系”的實驗中，用沿斜面向上的力F拉動小車，使小車從斜面底端勻速運動到斜面頂端，如圖所示．多次改變斜面傾斜程度，部分實驗數據記錄在下面的表格中，根據表格中數據回答下列問題：
（1）當斜面“最陡”時，沿斜面拉力為 N；木塊和斜面的內能共增加了 J；斜面的機械效率為 %．
（2）通過對上述實驗數據的分析，你認為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關系是：斜面越陡，需要的拉力越 ．
（3）根據上面實驗數據，你可以獲得該實驗探究的初步結論是： ．
7．（2016?長春模擬）在探究“斜面的機械效率”實驗時，用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊，實驗數據如下表：
（1）分析表中的數據可得出：斜面越緩越 力．
（2）接著進行第4次實驗，在斜面上鋪上棉布，使斜面變粗糙，保持斜面高和長分別是0.5m和1m，用彈簧測力計拉動同一物塊沿斜面向上做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數為4.5N，他們測得這種情況下斜面的機械效率為 ．
（3）在第4次實驗的基礎上，在原來的物塊上放一個重5N的砝碼，這時的拉力變為9N，經分析得出結論：斜面的機械效率與 無關．
（4）把第4次實驗數據與表中數據綜合分析可得出：斜面的機械效率只與 和 有關．
8．（2015?蘇州模擬）如圖所示，斜面長s=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，將一個重為150N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B．運動過程中物體克服摩擦力做了200J的功，求：
（1）運動過程中克服物體的重力做的功；
（2）斜面的機械效率；
（3）推力F的大小．
2016年06月08日1044569的斜面的機械效率
參考答案與試題解析
一．填空題（共5小題）
1．（2016?營口一模）如圖甲所示，用彈簧秤將重為3.9N的物塊從斜面的底端勻速拉至頂端，則物塊所受拉力為 2.6 N，已知斜面的高為2m，長為4m，則拉力做功為 10.4 J，斜面的機械效率為 75% ．若用圖乙所示裝置勻速提升該重物上升0.5m，當其機械效率與斜面相同時，豎直向上的拉力為 1.73 N，該過程所做的額外功為 0.65 J．
【專題】簡單機械；功、功率、機械效率．
2．（2015?曲靖）如圖所示，用一個長為1.2m的斜面將重為45N的物體沿斜面勻速拉到0.4m的高臺上，斜面的機械效率為60%，則把重物拉上高臺對做的有用功是 18 J；物體與斜面間的摩擦力是 10 N．
【專題】功、功率、機械效率．
3．（2015秋?銅陵校級期末）如圖所示，某同學將質量為50㎏的物體，用一平行于斜面向上的力從斜面底端勻速拉到頂端．若斜面長為5m，高為3m，在此過程中，拉力做功的效率為75%，則拉力的大小為 400 N，斜面對物體的摩擦力大小為 100 N．
【專題】計算題；功、功率、機械效率．
4．（2015春?江岸區期末）在斜面上拉一個重4.5N的物體到高處（如圖），沿斜邊向上的拉力為1.5N，斜面長1.2m、高0.3m．把重物直接提升h所做的功作為有用功，則有用功是 1.35 J，這個斜面的機械效率是 75% ，物體在斜面上受到的摩擦力是 0.375 N．
【專題】計算題；功、功率、機械效率．
5．（2015秋?連州市校級期中）如圖所示，斜面長S=10m，高h=4m．用沿斜面方向的50N的推力F，將一個重為100N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B．則運動過程中克服物體的重力做的功是 400 J；推力做的總功為 500 J，斜面的效率為 80% ．
【專題】計算題；功、功率、機械效率．
二．解答題（共3小題）
6．（2016?徐州一模）在探究“斜面的機械效率高低與斜面的傾斜程度有什么關系”的實驗中，用沿斜面向上的力F拉動小車，使小車從斜面底端勻速運動到斜面頂端，如圖所示．多次改變斜面傾斜程度，部分實驗數據記錄在下面的表格中，根據表格中數據回答下列問題：
（1）當斜面“最陡”時，沿斜面拉力為 6 N；木塊和斜面的內能共增加了 2 J；斜面的機械效率為 66.7 %．
（2）通過對上述實驗數據的分析，你認為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關系是：斜面越陡，需要的拉力越 大 ．
（3）根據上面實驗數據，你可以獲得該實驗探究的初步結論是： 在其它條件一定時，斜面的傾斜程度越大，斜面的機械效率越高 ．
【專題】實驗題；控制變量法．
7．（2016?長春模擬）在探究“斜面的機械效率”實驗時，用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉動物塊，實驗數據如下表：
（1）分析表中的數據可得出：斜面越緩越 省 力．
（2）接著進行第4次實驗，在斜面上鋪上棉布，使斜面變粗糙，保持斜面高和長分別是0.5m和1m，用彈簧測力計拉動同一物塊沿斜面向上做勻速直線運動，讀出此時彈簧測力計的示數為4.5N，他們測得這種情況下斜面的機械效率為 55.6% ．
（3）在第4次實驗的基礎上，在原來的物塊上放一個重5N的砝碼，這時的拉力變為9N，經分析得出結論：斜面的機械效率與 物重 無關．
（4）把第4次實驗數據與表中數據綜合分析可得出：斜面的機械效率只與 斜面的傾斜程度 和 斜面的粗糙程度 有關．
【專題】探究題；測量型實驗綜合題．
8．（2015?蘇州模擬）如圖所示，斜面長s=10m，高h=4m．用沿斜面方向的推力F，將一個重為150N的物體由斜面底端A勻速推到頂端B．運動過程中物體克服摩擦力做了200J的功，求：
（1）運動過程中克服物體的重力做的功；
（2）斜面的機械效率；
（3）推力F的大小．
【專題】計算題；功、功率、機械效率．
機械效率教學設計(5)
15.2機械效率
教學目標：
? 1．知識與技能
??? （1）知道有用功、額外功、總功的含義，指出它們之間的關系．
???????? 能結合實例認識什么是有用功、額外功、總功．理解機械效率的概念，知道機械效率小于1及沒有單位的原因．
??? （2）會利用公式η＝W有／W總進行有關計算．
?2．過程與方法
?（1）從生活實際出發，培養探究物理學的有關知識，深入認識事物的能力。?
（2）經歷測量機械效率的過程，通過參與探究斜面的機械效率的活動，學習擬定簡單的科學探究計劃和實驗方案。
3．情感、態度與價值觀目標
（1）讓學生關注生產、生活中各種機械的機械效率，具有用機械效率來評價機械的意識。
（2）通過探究活動，進行充分的交流與合作，培養學生嚴謹求實的科學態度和團結協作的科學精神。
說明與建議
有用功和總功
首先讓學生看課本圖，弄明白三幅畫的意思，然后討論用圖中三種不同方法，把100N重的沙子運上三樓，哪種辦法最好。學生可能對第二、三兩種方法的區別不太理解，可引導學生注意桶的重量與口袋重量的不同。然后引導學生分析每種情況需要做的功，引出有用功、額外功、總功的概念。
想想議議
這里意在使學生加深了解有用功、額外功的概念。實際使用機械時，人們總是希望額外功少些。杠桿、起重機、電梯等所有機械都有一些是有用功，一些是額外功。通過討論，讓學生明白什么是有用功，什么是額外功。
機械效率
為了使學生明白為什么要引入機械效率這一概念，懂得機械效率的意義，在講述有用功和額外功之后，應強調指出，使用機械做功，為了工作需要以及不可避免地存在摩擦等原因，額外功是不可避免的。例如用水桶從井里提水，目的是把水提上來，所以提水的功是有用功，提桶的功是額外功，而為了把水提上來，水桶是不可缺少的。額外功是我們不需要的，它白白浪費能量，因此應盡量減小它。使用不同的機械來提起物體，我們希望做的額外功越少越好，或者說，有用功與總功越接近越好。不同機器這方面的差別，通常用有用功在總功中占的百分比來表示，叫做機械效率，給出機械效率的公式。一臺機器所做的有用功與總功越接近，這臺機器的機械效率就越高。
課本列舉了一個計算機械效率的例題，意在練習機械效率公式的應用，使學生加深認識有用功和總功的概念。
最后指出，提高機械效率有重要的經濟意義，可以減少能耗，降低生產成本，應對這個問題重視。還可以讓學生議議：除了用機械做功有個效率問題外，干別的事情有沒有效率問題，在更廣闊的背景下對效率問題有個初步觀念。
探究 斜面的機械效率
這個探究的目的是讓學生學習測量斜面的機械效率，通過探究加深對機械效率的理解，摩擦是影響機械效率的重要因素之一，同時讓學生進一步認識利用斜面也可以省力。
教師在引導學生提出問題后，要讓學生獨立完成探究過程。同時還可用粗糙程度不同的斜面，進一步探究摩擦對機械效率的影響。
動手動腦學物理
1．有用功是14400J，總功是24000J，機械效率是60％，起重機提升裝貨物用的容器所做的功、各部件之間的摩擦做功等都是額外功。
2．略。
3．提高機械效率的主要辦法是：改進機械的結構，例如提水時用容積較大而重量較輕的水桶等；按規程進行保養、合理使用以減小摩擦。
機械效率教學設計(6)
1. 在機器的穩定運轉時期，機器主軸的轉速可有兩種不同情況，即 勻速 穩定運轉和穩定運轉，在前一種情況，機器主軸速度是常數 ，在后一種情況，機器主軸速度是作周期性波動。
2. 機器中安裝飛輪的目的是降低速度波動
3. 某機器的主軸平均角速度，機器運轉的速度不均勻系數，則該機器的最大角速度等于102.5 rad/s，最小角速度等于
97.5 rad/s。
4. 某機器主軸的最大角速度，最小角速度，則該機器的主軸平均角速度等于195rad/s，機器運轉的速度不均勻系數等于0.05128 。
5. 機器等效動力學模型中的等效質量(轉動慣量)是根據動能相等(等效質量的動能等于機器所有運動構件的動能之和) 的原則進行轉化的，因而它的數值除了與各構件本身的質量（轉動慣量)有關外，還與各構件質心處速度、構件角速度與等效點的速度之比的平方有關，是機構位置的函數 。
6. 機器等效動力學模型中的等效力(矩)是根據 瞬時功率相等(等效力所產生的功率等于原機器上的外力和外力矩產生的功率之和)的原則進行轉化的，等效質量(轉動慣量)是根據動能相等(等效質量的動能等于機器所有運動構件的動能之和) 的原則進行轉化的。
7. 若機器處于起動(開車)階段，則機器的功能關系應是:輸入功大于輸出功和損失功之和，系統動能增加機器主軸轉速的變化情況將是:機器主軸的轉速大于它的初速，由零逐步增加到正常值。
8. 若機器處于停車階段，則機器的功能關系應是: 輸入功小于輸出功和損失功之和，系統動能減少機器主軸轉速的變化情況將是:機器主軸的轉速，由正常轉速逐步減小到零
9. 用飛輪進行調速時，若其它條件不變，則要求的速度不均勻系數越小，飛輪的轉動慣量將越 大 在滿足同樣的速度不均勻系數條件下，為了減小飛輪的轉動慣量，應將飛輪安裝在 高速 軸上。
10. 當機器中僅包含定傳動比 機構時，等效動力學模型中的等效質量(轉動慣量)是常量，若機器中包含變傳動比機構時，等效質量(轉動慣量)是機構位置的函數。
11. 設作用于機器從動件上的外力(矩)為常量，且當機器中僅包含定傳動比 機構時，等效到主動件上的等效動力學模型中的等效力(矩)亦是常量，若機器中包含變傳動比 機構時，等效力(矩)將是機構位置的函數。
12. 圖示為某機器的等效驅動力矩 和等效阻力矩 的線圖，其等效轉動慣量為常數，該機器在主軸位置角 等于（）時，主軸角速度達到，在主軸位置角等于()時，主軸角速度達到。
13. 圖示為某機器的等效驅動力矩 和等效阻力矩的線圖，其等效轉動慣量為常數，該機器在主軸位置角等于 2π時，主軸角速度達到 ,在主軸位置角等于時，主軸 角速度達到。
14. 機器運轉出現周期性速度波動的原因是 C 。
(A)機器中存在往復運動構件，慣性力難以平衡；
(B)機器中各回轉構件的質量分布不均勻；
(C)在等效轉動慣量為常數時，各瞬時驅動功率和阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期；
(D)機器中各運動副的位置布置不合理。15. 機器中安裝飛輪的一個原因是為了C (A)消除速度波動； (B)達到穩定運轉；
(C)減小速度波動； (D)使慣性力得到平衡，減小機器振動。
16. 設機器的等效轉動慣量為常數，其等效驅動力矩和等效阻抗力矩的變化如圖示，可判斷該機器的運轉情況應是 B。
(A)勻速穩定運轉； (B)變速穩定運轉；
(C)加速過程； (D)減速過程。
17.圖示傳動系統中，已知如以齒輪4為等效構件，則齒輪1的等效轉動慣量將是它自身轉動慣量的 B 。
(A)12倍； (B)144倍；
(C) (D)1/144。
18. 圖示傳動系統中，已知如以齒輪1為等效構件，則齒輪4的等效轉動慣量將是它自身轉動慣量的D 。
A)12倍； (B)144倍；
(C) (D)1/144。
19. 圖示傳動系統中，已知如以齒輪1為等效構件，則作用于輪1上力矩的等效力矩等于A 。
(A)12倍； (B)144倍；
(C) (D)1/144。
20. 圖示傳動系統中，已知如以輪1為等效構件，則作用于輪4上力矩的等效力矩等于C 。
(A)12； (B)144；
(C) ;(D)。
21. 在最大盈虧和機器運轉速度不均勻系數不變前提下，將飛輪安裝軸的轉速提高一倍，則飛輪的轉動慣量將等于D 。
(A) 2；(B)4；(C) (D)注：為原飛輪的轉動慣量 22. 如果不改變機器主軸的平均角速度，也不改變等效驅動力矩和等效阻抗力矩的變化規律，擬將機器運轉速度不均勻系數從0.10降到0.01，則飛輪的轉動慣量將近似等于A (A)10；(B)100；(C) (D)注： 為原飛輪轉動慣量。
23. 有三個機械系統，它們主軸的和分別是：
(A)1025rad/s，975rad/s;(B)512.5rad/s，487.5rad/s;(C)525rad/s，475rad/s;
其中運轉最不均勻的是運轉最均勻的是 A、B 。
35. 在圖示曲柄滑塊機構中，設已知各構件的尺寸、質量、質心位置、轉動慣量，構件1的角速度。又設該機構上作用有常量外力(矩)、、。試： (1)寫出在圖示位置時，以構件1為等效構件的等效力矩和等效轉動慣量的計算式。 (2)等效力矩和等效轉動慣量是常量還是變量？若是變量則需指出是機構什么參數的函數，為什么？
36. 圖示車床主軸箱系統中，帶輪半徑，各齒輪齒數為, ,各輪轉動慣量為，，，，作用在主軸Ⅲ上的阻力矩。當取軸Ⅰ為等效構件時，試求機構的等效轉動慣量和阻力矩的等效力矩。
37. 圖示為對心對稱曲柄滑塊機構，已知曲柄，曲柄對軸的轉動慣量為，滑塊及的質量為，連桿質量不計，工作阻力，現以曲柄為等效構件，分別求出當時的等效轉動慣量和等效阻力矩。
38. 在圖示導桿機構中，已知 mm, ,，導桿3對軸的轉動慣量，其它構件質量和轉動慣量忽略不計；作用在導桿3上的阻力矩，設取曲柄1為等效構件，求等效阻力矩和等效轉動慣量。
39. 如圖所示機構中，已知生產阻力，構件3的重量為，構件3的移動導路至點的距離為，其余構件質量不計。試寫出機構在圖示位置(構件1與水平線夾角為 )時，轉化到構件1上的等效阻力矩和等效轉動慣量的解析表達式。
40. 已知圖示輪系各齒輪的齒數為： = =20, = =40。各構件的轉動慣量為： ,。鼓輪半徑 m，吊起重量Q=1600N。如電動機的恒驅動力矩，試求：(1)起動時輪1的角加速度；(2)達到角速度所需的時間t。
41. 圖示機構中，齒輪1、2的齒數，， m， m，，滑塊的質量 kg，齒輪2繞軸線A的轉動慣量，忽略其他構件的質量和轉動慣量。又知作用在輪1上的驅動力矩 N，滑塊上作用有力 N。設機構在圖示位置起動，求起動時輪1的角加速度。
42. 在圖示機構中，， m，桿AB對軸A的轉動慣量， kg，忽略其他構件質量和轉動慣量。 N，，方向如圖示。設此機構在圖示位置起動，求構件1的角加速度 。
43. 圖示機構中，作用有驅動力N，工作阻力矩，曲柄AB長，它對軸A的轉動慣量,位置角，滑塊質量，忽略其他構件的質量，試求曲柄開始回轉時的角加速度 。
44. 圖示為齒輪一凸輪機構，已知齒輪1、2的齒數、和它們對其轉軸、的轉動慣量分別為、，凸輪為一偏心矩為e的圓盤，與齒輪2相連，凸輪對其質心的轉動慣量是，其質量為，從動桿4的質量為，作用在齒輪1上的驅動力矩M1＝M( ),作用在從動桿上的壓力為Q。若以軸上的構件(即齒輪2和凸輪)為等效構件,試求在此位置時： (1)等效轉動慣量；(2)等效力矩。
45. 在圖示機構中，齒輪2和曲柄固連在一起。已知 ，，，齒輪齒數，，轉動慣量，，構件4質量，阻力,試求： 1)阻力換算到軸上的等效力矩的大小與方向； (2)、、換算到軸上的等效轉動慣量J。
46. 如圖示提升機中，已知各輪的傳動比，，，。繩輪5"的半徑R＝200mm，重物A的重量G=50N，齒輪1、2和、4、5及對輪心的轉動慣量分別為，，,,行星輪2和的質量，其余各構件的轉動慣量和質量不計。試確定以構件1為等效構件時， (1)等效阻力矩； (2)等效轉動慣量J。
47. 圖示一行星輪系起吊裝置。給定各輪的傳動比為 ， ，，,各輪質心均在相對轉動軸線上，,,，，重物W=100N，鼓輪半徑R=0.1m，試求： (1)以輪1為等效構件時的等效轉動慣量； (2)使重物等速上升，在輪1上應施加多大的力矩Md?(計算中不計摩擦)(3)所加力矩的方向如何？
48. 在圖示機構中，構件3的質量為，曲柄AB長為r，滑塊3的速度，為曲柄的角速度。當~時，阻力常數；當~時，阻力。驅動力矩M為常數。曲柄AB繞A軸的轉動慣量 ,不計構件2的質量及各運動副中的摩擦。設在時，曲柄的角速度為。求： （1）取曲柄為等效構件時的等效驅動力矩和等效阻力矩 ;（2）等效轉動慣量J； （3）在穩定運轉階段，作用在曲柄上的驅動力矩。
49. 圖示行星輪系中，三個雙聯行星輪均勻分布。各對齒輪的傳動比為： 。 m。齒輪1的轉動慣量，每個雙聯行星輪對其軸線的轉動慣量，系桿H的轉動慣量，每個雙聯齒輪的重量 N，齒輪1的初始角速度 rad/s。在輪1上作用有不變的驅動力矩 N?m，在系桿上作用有不變的阻力矩 N?m，當取齒輪1為等效構件時，求： 1〕等效轉動慣量（2〕等效力矩（3）齒輪1的角加速度 （4）要經過多少時間，齒輪1才從變為靜止不動？
50. 圖示機構中，已知齒輪1的齒數，齒輪2的齒數，桿2長，齒輪1、2對各自中心的轉動慣量分別為，，桿4的質量，忽略滑塊3的質量。齒輪1、2的角速度為。桿4的速度為。在桿4上作用有阻力，輪1上作用有驅動力矩，和均為常數。在時，且以齒輪1為等效構件，求： (1)等效轉動慣量和等效阻力矩 ;(2)齒輪1的角加速度 (3)根據、為常量，是否能判斷齒輪1的運動為等加速或等減速運動規律？為什么？
51. 在圖示機構中，已知齒輪1、2的齒數 ，其轉動慣量分別為，，導桿4對軸C的轉動慣量。其余構件質量不計。在輪1上作用有驅動力矩 N?m，在桿4上作用有阻力 N?m。又已知 m，其余尺寸見圖。試求在圖示位置起動時，與輪2固聯的桿AB的角加速度。
52. 如圖所示，已知等效到主軸上的等效驅動力矩 為常數， N?m，等效阻力矩 按直線遞減變化；在主軸上的等效轉動慣量J為常數，。穩定運動循環開始時主軸的轉角和角速度分別為和 rad/s。試求主軸轉到 時主軸的角速度和角加速度。此時主軸是加速還是減速運動？為什么？
53. 在圖示的剪床機構中，作用在主軸 上的等效阻力矩 的變化規律如圖所示，其大小為 N?m， N?m，軸 上施加的驅動力矩 為常量。主軸 的平均轉速為 r/min；要求的速度不均勻系數，大齒輪與曲柄固聯，對 的轉動慣量，大齒輪齒數 ，小齒輪齒數 。忽略小齒輪及連桿、滑塊的質量和轉動慣量。試求：（1）在穩定運動時驅動力矩 的大小；（2）在軸 上應加的飛輪轉動慣量 ；（3）如將飛輪裝在 軸上，所需的飛輪轉動慣量是增加還是減少？為什么？
54. 一機組作穩定運動，原動件的運動周期為 。若取原動件為等效構件，則等效阻力矩 如圖所示，等效驅動力矩 為常數。等效構件的平均轉速為 r/min，若忽略各構件的等效轉動慣量，只計裝在原動件上的飛輪轉動慣量，求：（1）等效驅動力矩 的大小；2）若速度不均勻系數，則等效構件的最大角速度和最小角速度為多少？它們相應的位置 各為何值？（3）最大盈虧功 ；（4）飛輪轉動慣量 。
55. 單缸四沖程發動機近似的等效輸出轉矩 如圖示。主軸為等效構件，其平均轉速 ，等效阻力矩 為常數。飛輪安裝在主軸上，除飛輪以外構件的質量不計。試求：（1）等效阻力矩 的大小和發動機的平均功率；（2）穩定運轉時 和 的位置；（3）最大盈虧功 ；4）欲使運轉速度不均勻系數 ，在主軸上安裝的飛輪的轉動慣量 ；（5）欲使飛輪的轉動慣量減小 ，仍保持原有的 值，應采取什么措施？
56. 已知機器在一個運動循環中主軸上等效阻力矩 的變化規律如圖示。設等效驅動力矩 為常數，主軸平均角速度 rad/s，許用運轉速度不均勻系數 。除飛輪外其它構件的質量不計。試求：（1）驅動力矩 ；（2）主軸角速度的最大值 和最小值 及其出現的位置（以 角表示〕；（3）最大盈虧功 ；（4）應裝在主軸上的飛輪轉動慣量 。
57. 某機械系統以其主軸為等效構件。已知主軸穩定運轉一個周期的等效阻力矩變化規律如圖所示。等效轉動慣量，平均角速度 rad/s，等效驅動力矩為常數。試求：（1）等效驅動力矩 ；（2）最大盈虧功 ；（3） 與 的位置和大小；（4）運轉速度不均勻系數 。
58. 一機械系統在穩定運轉的一個周期內，等效阻力矩 的變化規律如圖示，等效驅動力矩 為常數，等效轉動慣量，等效構件的平均轉速 r/min，試求：（1）等效構件上的驅動力矩 ；（2） 和 的位置；（3）最大盈虧功 ；4）運轉速度不均勻系數 ；（5）若要求，在等效構件上安裝飛輪的轉動慣量 應為多少？
59. 一機組在穩定運轉的一個周期中，等效驅動力矩和等效阻力矩的變化曲線如圖示，等效阻力矩為常數。兩曲線間圍成的各塊面積如下：，，，，，及，面積單位為mm2，圖中橫坐標比例尺，縱坐標比例尺，等效轉動慣量為常量。試求： （1）等效構件最大、最小角速度與的位置； （2）最大盈虧功。
60. 在圖（a）所示的傳動機構中，1輪為主動件，其上作用的主動力矩為常數，2輪上作用有阻力矩，其值隨2輪的轉角作周期性變化：當2輪由轉至時，其變化關系如圖（b）所示；當2輪由轉至時，。1輪的平均角速度，兩輪的齒數為，。試求：（1）以1輪為等效構件時的等效阻力矩；（2）在穩定運轉階段的等效驅動力矩；（3）為減小速度波動，在1輪軸上裝置飛輪，若要求不均勻系數 =0.05，而不計1輪和2輪的轉動慣量時，問所加飛輪的轉動慣量為多大？
61. 某機械在穩定運轉的一個運動循環中，等效構件上等效阻力矩線圖如圖示。等效驅動力矩為常數，等效轉動慣量 ，平均角速度 ，要求運轉速度不均勻系數。試求（1）等效驅動力矩； （2）與的位置； （3）最大盈虧功； （4）應安裝飛輪的轉動慣量。
62. 在機器穩定運動的周期中，轉化到主軸上的等效驅動力矩的變化規律如圖示。設等效阻力矩為常數，各構件等效到主軸的等效轉動慣量kg?。要求機器的運轉速度不均勻系數，主軸的平均轉速 r/min，試求： （1）等效阻力矩；
（2）最大盈虧功； （3）安裝在主軸上的飛輪轉動慣量。
63. 某機械在穩定運轉的一個運動周期中，等效構件上的等效阻力矩線圖如圖示。等效驅動力矩為常數，等效轉動慣量 kg?，等效構件平均角速度 rad/s，運轉速度不均勻系數。試求：
（1）等效驅動力矩； （2）與的位置；
（3）最大盈虧功； （4）安裝在主軸（等效構件）上的飛輪轉動慣量。
64. 一穩定運轉的機械系統，以主軸為等效構件時，其等效阻力矩的變化規律如圖示。設等效驅動力矩為常數，運動周期。系統的等效轉動慣量J（不包括飛輪的轉動慣量）為常數, kg?。主軸平均轉速 r/min，運轉速度不均勻系數。試求（1）等效驅動力矩；（2）主軸最大和最小角速度的位置；（3）最大盈虧功； （4）安裝在主軸上的飛輪轉動慣量。
65. 已知一機組的主軸平均轉速 r/min，作用在其上的等效阻力矩如圖所示。設等效驅動力矩為常數，主軸為等效構件。除裝在主軸上的飛輪轉動慣量外，忽略其余構件的等效轉動慣量。機組的運轉速度不均勻系數。試求： （1）等效驅動力矩；（2）最大盈虧功； （3）主軸的最大角速度和最小角速度等于多少？發生在何處（即相應的主軸轉角為何值）？ （4）安裝在主軸上的飛輪轉動慣量。
66. 已知某機器主軸轉動一周為一個穩定運動循環。取主軸為等效構件，其等效阻力矩如圖所示，等效驅動力矩為常數，機器的等效轉動慣量為常數。試求： （1）等效驅動力矩；（2）主軸最大角速度和最小角速度對應的主軸轉角位置； （3）最大盈虧功； （4）為減小速度波動，可采取什么措施？
67. 某機器一個運動循環對應于等效構件轉一周。已知等效阻力矩的變化曲線如圖示，等效驅動力矩為常數，等效構件的平均轉速為 r/min，其運轉速度不均勻系數不超過0.02。忽略除飛輪以外的構件質量和轉動慣量。試求： （1）等效驅動力矩； （2）等效構件最大角速度和最小角速度的位置； （3）最大盈虧功； （4）裝在等效構件上的飛輪轉動慣量。
68. 已知某機器的運動周期為，等效阻力矩的變化規律如圖所示。若等效驅動力矩為常數，平均角速度 rad/s，等效轉動慣量 kg?。試求： （1）等效驅動力矩； （2）最大盈虧功； （3）最大和最小角速度和的位置；（4）運轉速度不均勻系數。
69. 已知機器一個運動循環內的等效阻力矩的變化曲線如圖示，其等效驅動力矩為恒定值，平均角速度 rad/s，要求運轉速度不均勻系數。若忽略除飛輪以外的等效轉動慣量，試問： （1）等效驅動力矩 =？ （2）等效構件的最大角速度和最小角速度發生在什么位置？ （3）最大盈虧功＝？ （4）安裝在等效構件上的飛輪轉動慣量的大小。
70. 某機械在穩定運轉時的一個運動循環中，等效阻力矩的變化規律如圖所示，設等效驅動力矩為常數，等效轉動慣量 kg?，主軸平均角速度 rad/s。試求： （1）等效驅動力矩； （2）最大盈虧功； （3）要求運轉速度不均勻系數，則安裝在等效構件上的飛輪轉動慣量應為多少？ （4）與的位置。
71. 圖示為等效力矩在穩定運動的一個周期中的變化規律，運動周期為 。設等效驅動力矩 為常數，等效構件(主軸)的平均轉速 r/min，許用速度不均勻系數 。若機器中除飛輪以外的構件的等效轉動慣量均略去不計，試求：（1）等效驅動力矩 ；（2） 與 出現的位置；（3）安裝在主軸上的飛輪轉動慣量 。
72. 已知機組在穩定運轉時期主軸上的等效阻力矩變化曲線 如圖所示，等效驅動力矩為常數，主軸的平均角速度 rad/s。為減小主軸的速度波動，現加裝一個飛輪，其轉動慣量 kg?，不計主軸及其它構件的質量和轉動慣量。試求：（1）等效驅動力矩 ；（2）運轉速度不均勻系數 ；（3）主軸的最大角速度 及最小角速度 ，它們發生在何處（即相應的 值）。
73. 某機械在穩定運轉階段內的一個運動循環中，其主軸上的等效阻力矩 如圖所示，等效驅動力矩 為常值，等效轉動慣量 kg?，平均角速度 rad/s，試求：（1）等效驅動力矩 ；（2） 和 的位置；（3）最大盈虧功 ；4）運轉速度不均勻系數 。
74. 某機械在穩定運動的一個周期中，作用在等效構件上的等效阻力矩 的變化規律如圖示，等效驅動力矩 為常數，平均角速度 rad/s，要求運轉速度不均勻系數 ，忽略除飛輪以外構件的等效轉動慣量。試求：（1）等效驅動力矩 ；（2）最大盈虧功 ；（3）應在等效構件上安裝的飛輪轉動慣量 。
75. 一多缸發動機驅動某工作機時，其等效驅動力矩 和等效阻力矩 與等效構件的轉角 的關系如圖示。圖中畫出穩定運轉時期一個運動周期的變化。兩曲線之間的各塊面積標注在圖中，單位 。圖的橫坐標比例 rad/mm，縱坐標比例尺為 N?m/mm。等效轉動慣量為常數。試求：（1）等效構件的最大、最小角速度 、 所對應的轉角，說明并標注在圖上。（2）最大盈虧功 。
76. 圖示為一機器的等效驅動力矩 和等效阻力矩 的線圖，圖中陰影面積表示盈虧功，其大小用所標明的數字表示，單位為J，設等效轉動慣量為常數，試確定：（1） 和 的位置；（2）最大盈虧功 ；
77. 某機器在穩定運轉的一個周期中的等效驅動力矩 和等效阻力矩 如圖所示。由 和 所圍成的各塊面積所代表的功分別為 J， J， J， J， J，設等效轉動慣量為常數，試確定：（1）最大及最小角速度 和 對應的等效構件的轉角 在什么位置？（2）機器的最大盈虧功是多少？
78. 某機器在穩定運動階段的一個運動周期中，等效驅動力矩 （實線）和等效阻力矩（虛線）曲線如圖示。兩曲線所圍成的各塊面積上標出的數字表示相應的盈虧功的絕對值（J），設等效轉動慣量 為常數，試求：（1）等效構件的最大、最小角速度 、 分別位于何處（相應的轉角位置）？（2）最大盈虧功 。
79. 在圖示的傳動機構中，輪1為主動件，其上作用有驅動力矩 =常數，輪2上作用有阻力矩 ，它隨輪2轉角 的變化關系示于圖b中。輪1的平均角速度 rad/s，兩輪的齒數為 。試求：（1）以輪1為等效構件時，等效阻力矩 ；（2）在穩定運轉階段（運動周期為輪2轉 ），驅動力矩 的大小；（3）最大盈虧功 ；（4）為減小輪1的速度波動，在輪1軸上安裝飛輪，若要求速度不均勻系數 ，而不計輪1、2的轉動慣量時，所加飛輪的轉動慣量 至少應為多少？5）如將飛輪裝在輪2軸上，所需飛輪轉動慣量是多少？是增加還是減少？為什么？
80. 已知一齒輪傳動機構，其中 ，在齒輪4上有一工作阻力矩 ，在其一個工作循環（ ）中， 的變化如圖示。輪1為主動輪。如加在輪1上的驅動力矩 為常數，試求：（1）在機器穩定運轉時， 的大小應是多少？并畫出以輪1為等效構件時的等效力矩- 、- 曲線；（2）最大盈虧功 ；（3）設各輪對其轉動中心的轉動慣量分別為，,如輪1的平均角速度 rad/s，其速度不均勻系數 ，則安裝在輪1上的 飛輪轉動慣量 ?（4）如將飛輪裝在輪4軸上，則所需飛輪轉動慣量是增加還是減少？為什么？
機械效率教學設計(7)
1.機械效率：（1）公式：η＝ η＝
（2）提升機械效率的方法：①.有用功一定時，減小額外功；
②．額外功一定時，增加有用功； ③．減小摩擦
2.滑輪組機械效率公式：①S=nh ②（不計f）nF＝G物＋G動
③η＝ 注意：在水中時是G－F浮 躺著用時是f
3.斜面機械效率：①η＝ h是斜面高，L是斜面長
②結論：在物重和斜面粗糙程度一定時，斜面越陡，機械效率越高；
在物重和斜面粗糙程度一定時，斜面越陡，拉力越大。
4.杠桿機械效率：η＝ 其中＝ 5.水泵機械效率：η＝
6測滑輪組機械效率：（1）①應豎直向上勻速拉動 ②可省略刻度尺，η＝
③若靜止記數，少了因克服f做的額外功，η變大。
（2）影響滑輪組機械效率的因素：
①物重 同一個滑輪組，物體越重，機械效率越高；
②動滑輪重 提升相同物體，動滑輪越輕，機械效率越高；
③滑輪與軸、繩與滑輪之間的摩擦。
1.機械效率：（1）公式：η＝ η＝
（2）提升機械效率的方法：①.有用功一定時，減小額外功；
②．額外功一定時，增加有用功； ③．減小摩擦
2.滑輪組機械效率公式：①S=nh ②（不計f）nF＝G物＋G動
③η＝ 注意：在水中時是G－F浮 躺著用時是f
3.斜面機械效率：①η＝ h是斜面高，L是斜面長
②結論：在物重和斜面粗糙程度一定時，斜面越陡，機械效率越高；
在物重和斜面粗糙程度一定時，斜面越陡，拉力越大。
4.杠桿機械效率：η＝ 其中＝ 5.水泵機械效率：η＝
6測滑輪組機械效率：（1）①應豎直向上勻速拉動 ②可省略刻度尺，η＝
③若靜止記數，少了因克服f做的額外功，η變大。
（2）影響滑輪組機械效率的因素：
①物重 同一個滑輪組，物體越重，機械效率越高；
②動滑輪重 提升相同物體，動滑輪越輕，機械效率越高；
③滑輪與軸、繩與滑輪之間的摩擦。
機械效率教學設計(8)
教師學科教案[20 -20學年度第—學期]
任教學科：
任教年級：
任教老師：
xx市實驗學校
?- 二〕r——
課題：《機械效率》
科目：物理
教學對象：初三 課時：1課時
提供者：吳翠
單位：廣昌縣塘坊中學
一、教學內容分析
《機械效率》選自義務教育課程標準實驗教科書九年級《物理》第十四章 ，是初中物理力
學部分的重要內容，同時又是九年級物理知識的重點。通過本節課的學習可以加深對功的原 理的理解,是物理知識與生活實際聯系的范例，是一節集物理現象、物理概念、物理規律于一 體的、充分為學生提供實踐空間和方法的課，其中有用功、額外功、總功是本節課的難點，機 械效率是本節課的重點。
學習者分析：通過上一節《功》的學習，學生已經知道了功的原理：使用任何機械都不省功， 但是并不能深刻理解這句話，本節課就是要進一步的加深對功的原理的理解，理解不省功的原 因，通過學習能識別在使用機械時的有用功、額外功、總功。由于有用功、額外功和總功較 抽象,學生不易理解，是本節課的難點，通過實驗由同學們自己體驗使用機械和不用機械所做 的功，加深對功的原理的理解，同時也使有用功、總功、額外功的概念由抽象變得具體 ，有利于 難點的突破，使機械效率的教學變得水到渠成。
二、教學目標
知識與技能：能結合實例了解什么是有用功、額外功和總功，理解什么是機械效率。
過程與方法：通過參與探究斜面機械效率的活動，學習擬訂簡單的科學探究計劃和實驗方案。 1情感態度與價值觀：在實驗中培養合作精神，養成事實求是、尊重實驗結果的科學態度。
三、學習者特征分析
通過一年以來的學習，同學們儲備了一定量的物理基本知識， 掌握了一定的物理學習方法和 具有一定的實驗、實踐方法和能力。大部分同學能夠適應本節課的基本要求， 同時也應當主
意少數同學學習能力不足的現象。所以本節課的學習應當注意以下幾點：
1、 少一些高難度的理論分析和復雜的多步驟計算，盡量把抽象的知識生活化和形象 化，讓學生通過生活來理解知識，同時利用知識來解釋、指導生產、生活。
2、 適當的梯度和坡度，照顧不同學習能力層次的同學，讓所有同學都能夠參與學習 和思考，有收獲。
3、 讓學習走向生活，給學生預留一定的不同難度的課后實踐探究問題，培養實踐 能力。
4、 引導學生進行總結和反思，提升知識和能力的高度。
5、 根據本地學生實際學習情況，本節內容分為兩部分，兩個教學時進行。第一部 分讓學生通過簡單的實驗理解機械效率， 能夠對相關問題進行分析和計算， 達到對機械效率 的切實理解，掌握實驗探究各種機械效率的方法，為下一節實踐探究各種機械效率做好充分 準備。第二部分為實踐探究課，同學們應用上節所掌握的知識和方法及要求探究不同機械在 多種情況之下的機械效率，并且進行歸納總結，加深對機械效率的認識理解，同時能夠利用 所掌握和發現的知識去解決生產生活的實際問題。
四、教學策略選擇與設計
本堂課應該有以下幾點突出表現：
1、 教師成為學生們學習的引導者，巧妙和高效的引導學生發現問題和解決問題， 不應該成為知識的灌輸者，甚至教師要學會裝 不懂”讓學生教老師，體現學生在學習中的主 體地位，培養自我學習的能力。
2、 實驗、實踐和理論相結合，首先由生活發現問題，通過實驗探究歸納總結，解
決問題。然后上升到高層次的理論分析，最后又回歸到生產生活中。切實的體現物理科技知 識教育的價值和意義。
3、 師生之間具有良好的互動，教師能夠切實的掌握學生對于知識和能力的把握程 度，能夠隨機應變，及時調整教學方式及內容。
4、 巧妙鋪墊，預留學習內容，為下節實驗探究做好充分的準備。
五、教學重點及難點 重點：理解機械效率。
難點：探究斜面的機械效率及影響機械效率的因素
六、教學過程
教學環節
師生活動
設計意圖
設疑 導入
建筑工地上有一堆沙子，要把這堆沙子運到三 樓，你有哪些方法？請同學們思考討論， 將討論 結果記錄下來，看哪一組同學想的辦法最多？
激趣使學生樂于參與
一、有用功、額外功、總功
新課
教學
通過多媒體展示三種辦法并組織學生討論：
通過學生討論、思考、 比較、分析引出有用
在把沙子從一樓運上三樓的過程中，每種方法中
功、額外功、總功并獲
各對哪些物體做了功？
得三者之間關系的信
息
2、無論他采取哪種方法都必須做的功是他對什 么做的功？
丿息。
想想
議議
3、在幾種不同的方法中他不愿做但又不得不做 的功分別是什么？
師生共同理解三種功
二、機械效率
（一）、機械效率的概念、公式
在剛才所列的三種運沙方法中，你認為哪種方法 最好？哪種方法最差，為什么？
通過多媒體展示簡單機械做功時的圖片
引入機械效率概念
想想
討論、分析有用功占總功的比例
公式
議議
概念：有用功跟總功的比值
公式：n = w有用/ w總
（二）、機械效率的一些特征
組織學生討論：
1機械效率有單位嗎？
2、為什么機械效率沒有大于1的？
進一步理解機械效
3、用小數和百分數來表達機械效率，你認為那 種表達更好？育人猶如春風化雨，授業不惜蠟炬成灰
機械效率的三個特征：
七、教學評價設計
學生自評表
內容?項目
知識與技能
過程與方法
情感態度與價值觀
得分
創設情境，詩 意導入
2
3
5
查找信息，明 確目的
3
5
2
借鑒實例，指 導要點
3
5
2
模擬練筆，激 發創作
3
4
3
習作欣賞，展 現個性
2
5
3
課外延伸，鼓 勵創新
2
3
5
八、板書設計
有用功） +額
定義 ,
機視
/ _
公式 J
探究：斜宙
原理
外功CW ）=總功（W ）
「 特 征
/
磁率
握周途徑
j的機械效率
結論
九?教學反思
因為摩擦是影響機械效率的重要因素之一， 實驗中還可以使用粗糙程度不同的斜面， 進一步 探究摩擦對機械效率的影響，加深學生對機械效率的認識。
學生對允許情況下增加物重可以提高機械效率還存在疑惑， 課后通過習題加深學生對這一問
題的理解。
機械效率教學設計(9)
1（08梅州）將重物從長4m、高1m的斜面底部勻速推上斜面的頂端。已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的機械效率是75℅，則推力做的總功為________J，推力做的有用功為_______J，物體所受的重力為_________N。
?19(08欽州） 如圖10所示，斜面高為1m，長為3m，工人用400N沿斜面方向的力將重為840N的箱子推到車上,在這過程中推力做了 J的功,機械效率為 .
2、如圖所示，物體G 所受到的重力大小為40N。
（1）在拉力F1 的作用下使物體沿豎直方向勻速提高0.5m，求拉力F1
在這一過程中對物體所做的功。
（2）若將該物體放在傾角為300 的光滑斜面上，用平行于斜面的拉力
F2 使物體沿斜面勻速向上移動1m，此時拉力F2 的大小恰為20N，求
拉力F2 在這一過程中對物體所做的功。
（3）比較上述兩種情況，你能得出什么結論？
3.探究“斜面的機械效率”的實驗裝置如圖所示，某實驗小組提出了“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關”的猜想：
下表是該小組根據此猜想進行實驗所記錄的數據：
?⑴請將表格中空格處的數據填寫完整；⑵由以上表格小明得出“斜面越陡機械效率越高”的結論，要得到此結論需要控制不變的因素有：
①___________________________②__________________________③____________________________
⑶分析表格中的實驗數據還可推知：高度相同的斜面，越長越___________（填“省力”或“費力”）；斜面在我們生活中的應用有_____________________（只寫出一條即可）。
4??? （08長春）（08長春）（5分）物理活動課上，同學們騎自行車經過一個斜坡，小明沿直線奔向坡頂，小紅則沿著“S”形路線騎向坡頂。到達坡頂時兩人很有感慨地進行了一番對話，如圖15所示。
（１）為了驗證小明的說法，他們設計實驗測量斜面的機械效率：
①如圖16所示，選用的器材有長木板、木塊１、木塊２各一個，還需要的測量工具是刻度尺和____________。
②在實驗過程中應拉動木塊1應做___________運動。
③他們進行了甲、乙、丙三次操作：
??
?以上三次操作過程，能驗證小明說法的兩次操作是_______________。
④如果小明的說法正確，你選擇的兩次操作中機械效率的大小關系是_________。
（２）小紅的做法所依據的物理知識在實際中還有什么應用，請舉出一例：______________。
5、（09 天津）天津在支援四川德陽地區抗震救災活動中，一輛滿載物資的總重為G 牛頓的運輸車，將物資沿ABCD 路線運至D 處，AB 段海拔高度為h。米，CD 段海拔高度為h2 米，如圖l4 甲所示。在整個運輸過程中，汽車以恒定速度v 米／秒運動，汽車t=0時經過A 處，tl 時經過B 處，t2 時經過C 處，在此過程中汽車牽引力功率P 隨時間，變化的圖象可簡化為圖l4 乙所示(P1、P2、tl 和t2 也為已知量)。
（1）請分析說明汽車在AB 段和BC 段運動時牽引力的大小關系。
（2）請朋已知量求汽車沿斜坡BC 段運動時所受總阻力的表達式(總阻力包括摩擦力和空氣阻力)。
題文
用100N的拉力沿長5m、高1m的斜面將300N的重物勻速拉到斜面頂端，求：（1）斜面的機械效率；（2）物體與斜面間摩擦力多大？
題型：問答題難度：中檔來源：不詳
答案（找作業答案--->>上魔方格）
（1）W有用=Gh=300N×1m=300J，
W總=Fs=100N×5m=500J，
η=
W有用
W總
=
300J
500J
=60%；
（2）∵W總=W有用+W額，
∴W額=W總-W有用=500J-300J=200J，
∵W額=fs，
∴f=
W額
s
=
200J
5m
=40N．
答：（1）斜面的機械效率為60%；
（2）物體與斜面間摩擦力為40N．
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考點梳理
據魔方格專家權威分析，試題“用100N的拉力沿長5m、高1m的斜面將300N的重物勻速拉到斜面頂端，..”主要考查你對??斜面的機械效率??等考點的理解。關于這些考點的“檔案”如下：
考點名稱：斜面的機械效率
?斜面的機械效率：
有用功
W有用=Gh
總功
W總=Fl
W總=Gh+fl
（f為摩擦力)
額外功
W額外=W總-W有用
W額外=fl
機械效率
?測量斜面的機械效率：
【實驗目的】：測量斜面的機械效率
【器材】斜面，鐵架臺，小車，彈簧秤，米尺
【操作】
（1）照圖那樣安裝好斜面，將小車放在斜面上。用彈簧秤緩慢地把小車拉上斜面，記下彈簧秤的示數F，測出小車沿斜面通過的距離L，用彈簧秤稱得小車重G，并測出小車上升的高度h，算出斜面的效率η1＝Gh／FL。
（2）把小車翻過來（輪子朝上）放在斜面上，重復上述實驗，根據實驗數據算出此時斜面效率η2。
（3）增大斜面的傾角，小車仍翻著放在斜面上重復實驗，算出斜面效率η3。
比較η1、η2、η3的大小，可知η1＞η2，η2＜η3。分析實驗結果可得：斜面的效率主要受斜面和小車間的摩擦的影響，在（1）中由于輪子和斜面間的滾動摩擦小，必需做的額外功少，效率就高。在（3）中，當傾角增大，車對斜面的壓力減小，從而摩擦也減小，因此效率比（2）時高。比較操作（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。
?提高斜面機械效率的方法:
???? 在其他條件一定時，斜面的傾斜程度越大，機械效率越高，斜面表面粗糙程度越大，機械效率越低；機械效率與物體重量無關，物體斜面之間接觸面大小無關。
例：如圖所示，斜面高為1m，長為3m，工人用 400N沿斜面方向的力將重為840N的箱子拉到汽車上，在這過程中拉力做了______J的功，機械效率為______。要提高該斜面的機械效鋁，應該_______。（寫出一條措施）
解析：，
提高機械效率的方法是減小總功，以增大有用功在總功中所占的比例。
答案：1200? 70%? 減小斜面的粗糙度
