题文

下列关于杠杆或能量守恒的说法中，正确的是（　　） A．在使用杠杆的过程中，不可能既省力又省距离 B．天平是等臂杠杆，既省力又省距离 C．由能量守恒定律可知，永动机总是可以制造成功的 D．由能量守恒定律可知，滑轮组的机械效率可以超过100%

题型：单选题  难度：偏易

答案

A

据专家权威分析，试题“下列关于杠杆或能量守恒的说法中，正确的是（）A．在使用杠杆的过程..”主要考查你对  功的原理，滑轮（组）的机械效率，能量守恒定律，杠杆的分类  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功的原理滑轮（组）的机械效率能量守恒定律杠杆的分类

考点名称：功的原理

• 使用任何机械都不省功。

• 功的原理：
  1．忽略机械自重和摩擦时，使用简单机械所做的功等于不使用机械而直接用手做的功。或者说使用机械不省功。如果直接用手把重为G的物体提升一个高度h，手使用的力就是G，手移动的距离就是h。手做的功是W₁=G·h。如图所示，使用动滑轮，手用的力变了G/2(不考虑动滑轮的重及摩擦)，手移动的距离变了2h。
  
  使用动滑轮时手做的功Gh。可见，W₂=W₁，即有：使用机械时对物体做的功等于不使用机械时而直接对物体做的功。结论：在不考虑机械的重力和相关的摩擦力时，使用机械不省功——功的原理。
  
  2．功的原理对于任何机械都适用，它是成立在一种“理想化的状态”前提下的。例如，杠杆、滑轮都是不考虑机械自身的重力及工作时的摩擦力，而这些又都是客观存在的，所以在应用功的原理进行计算时，是一种“理想化”状态下的计算。
  
  3．使用简单机械可以省力，或者可以省距离，但省力必然费距离，省距离必然费力，即力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积是一个不变量。例如，动滑轮做功，由于有两根绳子承重，所以可以省一半的力，但绳端却要移动两倍的距离，因此，将功定义为力和物体在力的方向上移动的距离的乘积。有时使用机械，即不省力，也不费力，但可以使做功方便，如改变力的方向。

考点名称：滑轮（组）的机械效率

• 滑轮组的机械效率：
  

  有用功	W有用=Gh
  总功	W总=Fs W总=Gh+G动h (不计绳重，摩擦）
  额外功	W额外=W总-W有用 W额外=G动h (不计绳重，摩擦）
  机械效率	（n为承担重物绳的股数） (不计绳重,摩擦)

• 测量滑轮组的机械效率:
  ①器材：弹簧测力计、刻度尺、滑轮组
  ②原理：η=
  ③步骤：先用弹簧测力计测出物体的重力G，再按要求组装滑轮组，用弹簧测力计提起绳端匀速上升，测出作用于绳端的作用力F，确定重物和绳自由端的始、末位置，用刻度尺测出物体上升的距离h和绳子末端移动的距离s，再用公式求出滑轮组的机械效率η ；
  
  ④注意事项：一是要用弹簧测力计提起绳端匀速上升，二是要让绳端竖直上升。

• 提高滑轮组机械效率的方法:
  1．影响滑轮组机械效率的因素滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率；若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为。讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高；而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。
  
  2．提高滑轮组机械效率的方法
  (1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。
  (2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。
  (3)换用最简单的机械。

• 滑轮组拉物体水平前进时的机械效率：
  

  	W有用	W额外	W总	η
  拉力F、物重G、物体匀速移动时与地面摩擦力f、物体移动距离s物、拉力F移动距离s	W有用=f·s物	——	W总=F·s=F·ns物	n为绳子股数