高中物理 第1章 功和功率 第4讲 人与机械课件 鲁科版必修2.ppt

第1章 功和功率 第4讲人与机械 目标定位1 知道机械的额定功率和机械效率的物理意义 能熟练计算机械效率 2 理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量 它们之间无必然的联系 3 了解现代机械的发展水平及使用 栏目索引contentspage 一 功率与机械效率 1 机械效率 1 定义 有用功与的比值或与总功率的比值 2 公式 3 物理意义 表示机械做功或利用该机械实现能量转化的程度 总功 有用功率 有效 2 功率与机械效率 两者是从不同方面反映机械性能的物理量 它们之间没有必然的联系 功率大 表示机械 机械效率高 表示机械对的利用率高 总能量 做功快 二 机械的使用 轻松 有效 智能化 想一想要行驶一段较长的路程 人们通常选择一种合适的代步方式 如骑自行车 坐汽车或高铁等 人们选择以车代步的目的是什么 答案既省力又提高速度 使人们更舒适 一 对机械效率的理解及计算 1 机械效率是机械性能好坏的重要指标之一 机械效率越高 机械越节能 能量利用率越高 2 机械效率与功率的区别 3 求解机械效率的步骤和方法 1 对机械进行受力分析和运动状态分析 找出动力和阻力 尤其注意分清有用阻力和无用阻力 2 根据功的公式求解动力做的功 总功 有效阻力做的功 有用功 无效阻力做的功 额外功 3 有用功与总功的比值就是机械的机械效率 例1如图1所示 利用轻滑轮将一质量为100kg的物体沿倾角 37 的斜面以速度v 0 5m s匀速拉至高为h 1 5m的斜面顶端 sin37 0 6 cos37 0 8 斜面与物体间的动摩擦因数为 0 2 试求 取g 10n kg 图1 1 此过程中拉力f的功率是多少 解析该物体受到重力mg 斜面支持力n 摩擦力f 拉力f作用 因为物体沿斜面匀速向上运动 所以垂直斜面方向的支持力n mgcos37 沿斜面方向2f f mgsin37 又f n 匀速运动时 拉力f的功率p f v f 2v 380 2 0 5w 380w 答案380w 2 这一过程机械效率是多少 保留两位有效数字 沿拉力的方向通过的距离l 2s 5m总功w总 fl 380 5j 1900j有用功w有用 wg mgh 100 10 1 5j 1500j 答案79 针对训练不计一切摩擦 用如图2所示的机械把装有50kg苹果的水果筐 匀速的提升到10m高处 已知水果筐的质量为2kg 求运送苹果的机械效率 g 10m s2 结果保留两位有效数字 图2 解析本题的有用功为w有用 m果gh 50 10 10j 5 103j额外功为w额外 m筐gh 2 10 10j 2 102j 总功为w总 w有用 w额外 5 2 103j 答案96 二 提高机械效率的方法 1 当总功一定时 机械所做的有用功越多 或额外功越少 机械效率就越高 当有用功一定时 机械所做的总功越少或额外功越少 机械效率就越高 2 要提高机械效率 通常是通过减少额外功来实现的 在无法减少额外功的情况下 则采用增大有用功的方式来实现 3 机械的机械效率不能无限地提高 由于摩擦力的存在 机械的实际效率一定小于1 例2如图3所示 不计任何摩擦 分别用甲 乙 丙 丁四个装置把同一个物体匀速提升到同一高度 其中机械效率最小的是 图3 a 甲b 乙c 丙d 丁 解析根据题目条件可知 设物体的重力为g 每个动滑轮的重力为g0 在把物体匀速提升到同一高度的过程中 克服重力所做的功等于有用功 四种情况下所做的有用功相同 均为w有用 gh 使用甲装置时 拉力所做的总功为w1 gh 机械效率为 1 1 使用乙装置时 拉力所做的总功为 使用丙装置时 拉力所做的功为 机械效率为 使用丁装置时 拉力所做的功为 由此可以看出 丁的机械效率最小 故选d 答案d 1 有两个人利用斜面共同将木箱拉上汽车 为了提高斜面的机械效率 下列做法中可取的是 a 以较快的速度将木箱匀速拉上汽车b 以较慢的速度将木箱匀速拉上汽车c 改由一个人匀速将木箱拉上汽车d 板长不变 改用光滑的斜面板将木箱匀速拉上汽车 提高机械效率的方法 解析无论是两人还是一人匀速将木箱拉上汽车 所做的有用功是相同的 都等于木箱的重力与木箱上升高度的乘积 要提高斜面的机械效率 只有减小额外功 也就是要减小摩擦阻力所做的功 因此 选项d正确 其他选项均错 答案d 2 下列说法正确的是 a 机械只能在额定功率下工作b 机械效率越大 说明有用功率越大c 功率的大小与机械效率的大小无关d 随着科技的发展机械效率有可能达到100 对机械效率的理解及计算 解析机械实际工作的功率可以小于或等于额定功率 a错 功率与机械效率无必然联系 b错 c对 克服额外阻力而做的无用功总是存在的 故机械效率不可能达到100 d错 答案c 3 某台机器消耗的能量是1250j 它对外做了1000j的有用功 则这台机器的机械效率是 a 70 b 75 c 80 d 90 解析根据机械效率的定义 选项c正确 c 4 如图4所示 某工人用滑轮组往3m高的平台上运送沙土 已知沙土的质量为40kg 箱子与动滑轮共重100n 不计绳重和摩擦 工人匀速拉动绳索 则此过程中工人做的有用功是多少 此滑轮组的机械效率是多大 g取10m s2