【初二物理机械效率例题】在初中物理的学习中,机械效率是一个重要的知识点,它用来衡量机械在做功过程中能量的利用情况。机械效率越高,说明有用功占总功的比例越大,机械越省力、越高效。
为了帮助同学们更好地理解和掌握这一概念,以下是一些典型的初二物理机械效率例题,并附上详细的解答过程和总结表格。
一、例题解析
例题1:滑轮组提升重物
一个滑轮组将质量为20kg的物体匀速提升5m,拉力为150N,绳子自由端移动了15m。求滑轮组的机械效率。
解题思路:
- 物体所受重力:
$ G = m \times g = 20kg \times 10N/kg = 200N $
- 有用功:
$ W_{有用} = G \times h = 200N \times 5m = 1000J $
- 总功:
$ W_{总} = F \times s = 150N \times 15m = 2250J $
- 机械效率:
$ \eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} \times 100\% = \frac{1000}{2250} \times 100\% \approx 44.4\% $
例题2:斜面提升物体
用一个斜面将重300N的物体匀速推上高2m的平台,斜面长6m,推力为150N。求斜面的机械效率。
解题思路:
- 有用功:
$ W_{有用} = G \times h = 300N \times 2m = 600J $
- 总功:
$ W_{总} = F \times s = 150N \times 6m = 900J $
- 机械效率:
$ \eta = \frac{600}{900} \times 100\% = 66.7\% $
例题3:杠杆提升重物
一个杠杆将重200N的物体提升1m,动力为100N,动力臂长2m,阻力臂长1m。求杠杆的机械效率。
解题思路:
- 有用功:
$ W_{有用} = G \times h = 200N \times 1m = 200J $
- 动力所做的功(总功):
$ W_{总} = F_{动} \times s_{动} = 100N \times 2m = 200J $
- 机械效率:
$ \eta = \frac{200}{200} \times 100\% = 100\% $
> 注意: 此题中杠杆是理想杠杆(不考虑摩擦),因此机械效率为100%。
二、总结表格
题目类型 | 有用功 (J) | 总功 (J) | 机械效率 (%) |
滑轮组 | 1000 | 2250 | 44.4 |
斜面 | 600 | 900 | 66.7 |
杠杆 | 200 | 200 | 100 |
三、知识点小结
- 有用功:对物体直接做的功,即克服物体重力或阻力所做的功。
- 总功:动力对机械所做的功,包括克服摩擦等额外功。
- 机械效率:有用功与总功的比值,表示机械的能量利用率。
- 影响因素:机械效率受摩擦力、机械结构等因素影响,一般小于100%。
通过这些例题可以看出,机械效率的计算关键在于正确区分有用功和总功,同时理解不同机械的工作原理。希望同学们能够通过练习加深对这一知识点的理解。