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《機械功與機械能》疑難解析 一、機械效率的計算 機械效率反映的是機械在一次做功過程中有用功跟總功的比值。對于同一個機械，其機械效率不是固定不變的，用同一機械提起不同重力的物體，其機械效率往往不同。 例1 如圖1所示，質(zhì)量為60kg的工人用滑輪組提升重物，每個滑輪的重力均為50N。 （1）用滑輪組讓重力為250N的物體勻速上升2m的過程中，人做的有用功為多少？ （2）若繩子能夠承受的最大拉力為400N，重物提升過程中繩子重和摩擦對應(yīng)的額外功始終占總功的10%，求滑輪組的最大機械效率。 圖 1 解析 （1）提升重物做的功是有用功 （2）當(dāng)以繩子能夠承受的最大拉力提升物體時，滑輪組的機械效率最大，由圖可知n=2，s=2h 拉力做的總功 克服動滑輪重力做的額外功 重物提升過程中繩子重和摩擦對應(yīng)的額外功 滑輪組做的有用功 滑輪組的最大機械效率 二、判斷機械能的變化與轉(zhuǎn)化 圖 2 判斷動能、勢能的變化，通常根據(jù)動能、勢能的決定因素，采用控制變量法分析。只有動能、勢能的相互轉(zhuǎn)化，無其他形式的能量參與，如題目說明“不計空氣阻力”或“不計摩擦”等，機械能守恒；若有其他形式的能量參與轉(zhuǎn)化時，則機械能不守恒。 例2 如圖2所示，滑板運動員從高處平臺的末端水平飛出，落在水平地面上。若不計空氣的阻力，則運動員在下落過程中（ ） A.重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，機械能增大 B.重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，機械能不變 C.動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，機械能增大 D.動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，機械能減小 解析 運動員在下落過程中質(zhì)量不變，高度減小，重力勢能減小，不計空氣的阻力，只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，所以運動員的動能增大，速度增大，運動員的機械能不變。 答案 B 三、圖象與功、能知識的綜合 將圖象與功、能知識相結(jié)合，主要考查同學(xué)們綜合分析能力。解答時結(jié)合題意理解圖象的含義，根據(jù)圖象反映出物理事實和過程，運用相關(guān)物理規(guī)律，建立各物理量之間關(guān)系的表達式，充分利用已知量、過程量等相關(guān)信息來進行求解。 圖 3 例3 在探究“汽車的速度”的實驗中，甲、乙兩輛相同的汽車在同一水平地面上做直線運動的圖象如圖3所示。由圖可知，甲車的動能_________（選填“大于”、“小于”或“等于”）乙車的動能；經(jīng)過相同的時間，甲、乙兩車牽引力做的功之比為__________。（空氣阻力忽略不計） 解析 （1）分析兩車運動的s-t圖象，甲的速度為，乙的速度為根據(jù)題意兩車的質(zhì)量相等，因為甲的速度較小，所以甲的動能較小。 （2）甲、乙兩車都做勻速直線運動，說明受力平衡，由于兩車在同一水平地面上做直線運動，受到的摩擦力相等，甲、乙兩車牽引力的關(guān)系是 相同時間牽引力做的功之比為 答案 小于 1∶4