题目
以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如下图所示。辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。已知吊桶的质量是2kg，容积是8×10-3 m3；井中水面到地面的高度为5 m，水的密度是1.0×103 kg / m3。不计摩擦及绳和摇柄质量。取g＝10N/ kg。（1）当人通过辘轳用20s的时间，将装满水的吊桶从水面匀速提升到地面时，人所做的有用功是多少？人所做有用功的功率是多大？该机械的机械效率是多少？
（2）当人通过辘轳将装半桶水（体积为4×10-3 m3）的吊桶匀速提升到地面时，该机械的机械效率是多少？
（3）根据上面的计算结果，提出改进吊桶的办法，以提高该机械的机械效率。
（4）请列举使用该机械比人直接提升吊桶的好处。（答出两条即可） |
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题型：计算题难度：中档来源：山东省中考真题
所属题型：计算题
试题难度系数：中档
答案
考点梳理
初中三年级物理试题“以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如下图所示。辘轳的”旨在考查同学们对
机械效率的计算、
功率的计算、
增大或减小机械效率的方法、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初三物理。
- 机械效率的计算
- 功率的计算
- 增大或减小机械效率的方法
考点名称：机械效率的计算
机械效率
机械效率是指任何机械本身都受到力的作用，相对运动的零件间又存在摩擦，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功。这时动力所做的总功等于有用功加额外功。机械效率用来衡量机械对机械能有效利用的程度，只考虑机械能传递过程中的摩擦损失，而不考虑由非机械能转变成机械能过程中的能量损失。
机械效率的计算公式
机械效率指有用功与总功的比值，用符号η表示，计算公式为η=W有/W总*100%，用符号η表示。
功、功率和机械效率的比较
影响机械效率的因素
1.从额外功考虑——机械自重、机械的摩擦影响机械效率。例如，我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水。
2.从有用功考虑——例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高。
考点名称：功率的计算
功率：单位时间里完成的，叫做功率，表示作功快慢程度的物理量，通常用P表示，故功率等于作用力与物体受力点速度的标量积。
功率的计算公式
功率可分为电功率，力的功率等，故计算公式也有所不同。
电功率计算公式：P=W/t =UI;在纯电阻电路中，根据欧姆定律U=IR代入P=UI中还可以得到：P=I²R=(U²)/R
在动力学中：功率计算公式：1.P=W/t(平均功率)2.P=FV;P=Fvcosa(瞬时功率)
因为W=F(f力)×S(s位移)(功的定义式)，所以求功率的公式也可推导出P=F·v：P=W /t=F*S/t=F*V(此公式适用于物体做匀速直线运动)
功率计算公式的应用
例：用杠杆来撬一重为2400 N的大石块，当手在5 s内用300 N的力按杠杆，将杠杆一端压下1.6 m，大石块被举高多少m?人做功的功率为多大?(不计杠杆的重力和摩擦)
思路导航：(1)解答此题的关键是能够想到功的原理，往往有同学会用杠杆原理来解答此题，存在这种错误的同学主要是没有正确理解什么是力臂，题中给出的1.6 m是动力沿动力的方向通过的距离，而不是动力臂，题中要求的大石块被举高的高度恰好就是阻力沿阻力方向通过的距离。人对杠杆做的功即动力对杠杆做的功W1=Fs=300 N×1.6 m=480 J(注意：F和s对应)，根据功的原理，W1=W2。
W2=G物h=2400 N×h. 480 J=2400×h，解得：h=0.2 m。
(2)人做功的功率就是动力做功的功率为96 W。
方法指导：利用杠杆做功时，在杠杆平衡的时候，根据功的原理和杠杆原理。
考点名称：增大或减小机械效率的方法
机械效率的意义
(1)机械效率是反映机械性能的优劣的重要标志之一。总功等于有用功与额外功之和，因而有用功只占总功的一部分。显然，有用功所占比例越大，机械对总功的利用率就越高，机械的性能就越好。物理中，用机械效率来表示机械对总功得了利用率。
(2)在计算机械效率时，注意物理量名称所标示的意义。总功：即动力对机械所做的功，称之为动力功，也叫输入功。理想机械：W总=W有用，W输入=W输出，W动=W阻。实际机械：W总=W有用+W额外，W输入=W输出+W额外，W动=W有用阻力+W无用阻力。
增大机械效率的方法
机械效率=有用功/总功，而总功=有用功+无用功
1、减小机械质量
2、提高工作效率:减少动力臂的长度(给力点到转动中心点的距离).
3、提高机械效率:就是想方设法地减少摩擦力和无用功.减少摩擦力可以通过使转动中心部分始终保持良好的润滑,就是该部分经常有机油存在;减少无用功就是选用高强度的杠杆,使其横截面积变小、重量变轻.
以滑轮为例，有用功：这个机械提的重物做的功，无用功：提重物时要提机械(把滑轮提起，及绳子与滑轮的摩擦力)做的功，所以无用功越小机械效率愈大 ...
减少机械效率的方法
机械效率=有用功/总功，而总功=有用功+无用功
1、增大机械质量
2、减少工作效率:增大动力臂的长度(给力点到转动中心点的距离).
3、减少机械效率:就是想方设法地增加摩擦力和无用功.增加摩擦力可以通过使转动中心部分始终保持摩擦,增加无用功就是选用低强度的杠杆,使其横截面积变大、重量变重。
机械效率解题思路及方法
机械效率是学生学习的重点和难点，它把《简单机械》和《功》这两章内容紧密地联系起来，综合性较强，学生较难理解。下面谈一谈解答机械效率问题的基本思路：
1. 首先应认真审题，搞清题目中的物理现象及过程。
2. 计算有用功、额外功和总功。
根据人们使用机械的不同，有用功的计算也不尽相同。例如：若使用机械的目的是提升重物，那么克服物体的重力做的功就是有用功。设重物的重力为G，提升的高度为h，则;如果使用机械的目的是在水平面上平移重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功就是有用功。设摩擦力为X，物体移动的距离为s，则。额外功是指对人们无用但又不得不额外做的功。由于滑轮与轴之间和绳与滑轮之间的摩擦以及机械的自重总是客观存在的，因此额外功总是不可避免的。而总功是人们作用在机械上的动力所做的功。设动力为F，动力使物体移动的距离为s，则;如果动力对机械做功的功率为P，做功的时间为t，则w=Pt.
3. 运用机械效率公式。
