《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

4. 把同样重100N的物体匀速向上提升,甲机械用时100s使物体升高$h_1,$乙机械用时300s使物体升高$h_2,$两机械做功情况的部分数据如图所示。
(1)甲的机械效率小于(选填“大于”“等于”或“小于”)乙的机械效率。
$(2)h_2= $0.9m,乙机械做的总功$W_2= $300J。
(3)甲机械做的有用功大于(选填“大于”“等于”或“小于”)乙机械做的有用功。

答案：
(1)小于
(2)0.9；300
(3)大于

5. 提高机械效率,能够更充分地发挥机械设备的作用。测量机械效率的实验装置如图所示(每个动滑轮重量相同,忽略摩擦及绳重)。

(1)实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
(2)实验过程中收集到甲、乙、丙三组实验数据,如下表所示。
|装置|钩码重/N|钩码上升的高度/m|弹簧测力计示数/N|绳子自由端移动的距离/m|
|甲|2|0.1|1.5|0.2|
|乙|2|0.1|1.0|0.3|
|丙|5|0.1|2.0|0.3|

计算：甲组实验的有用功为0.2J,机械效率为66.7%(结果精确到0.1%)。
(3)比较甲、乙两组的机械效率,它们的关系是：η甲=η乙。若提升相同物重到相同高度,与甲装置相比,乙装置的优势是省力；比较乙、丙两组的机械效率,它们的关系是：η乙＜η丙,影响它们机械效率高低的因素是提升物体的重力。

答案：
(1)竖直向上匀速
(2)解：甲组有用功$W_{有}=G_{甲}h_{甲}=2\,N × 0.1\,m=0.2\,J$
总功$W_{总}=F_{甲}s_{甲}=1.5\,N × 0.2\,m=0.3\,J$
机械效率$\eta_{甲}=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\%=\frac{0.2\,J}{0.3\,J} × 100\% \approx 66.7\%$
0.2；66.7%
(3)解：乙组总功$W_{总乙}=F_{乙}s_{乙}=1.0\,N × 0.3\,m=0.3\,J$，有用功$W_{有乙}=G_{乙}h_{乙}=2\,N × 0.1\,m=0.2\,J$，$\eta_{乙}=\frac{0.2}{0.3}×100\%\approx66.7\%$，故$\eta_{甲}=\eta_{乙}$；乙装置省力；丙组有用功$W_{有丙}=5\,N × 0.1\,m=0.5\,J$，总功$W_{总丙}=2.0\,N × 0.3\,m=0.6\,J$，$\eta_{丙}=\frac{0.5}{0.6}×100\%\approx83.3\%$，故$\eta_{乙}＜\eta_{丙}$；提升物体的重力
=；省力；＜；提升物体的重力

6.【古代科技】早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳,通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳,由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m,水桶的质量为1kg,在这一过程中,人做的总功为500J,g取10N/kg。求此次取水的过程中：

(1)人做的有用功。
(2)辘轳的机械效率。
(3)人克服井绳重力与摩擦阻力做的功。

答案：
(1)解：水的重力G水=m水g=10kg×10N/kg=100N，人做的有用功W有=G水h=100N×4m=400J。
(2)解：辘轳的机械效率η=W有/W总×100%=400J/500J×100%=80%。
(3)解：水桶的重力G桶=m桶g=1kg×10N/kg=10N，克服水桶重力做的功W额1=G桶h=10N×4m=40J，人克服井绳重力与摩擦阻力做的功W额2=W总-W有-W额1=500J-400J-40J=60J。