八年级物理下册第十二章简单机械第3节机械效率课件1新版新人教版

第3节机械效率 1 做功的两个必要因素及计算公式 单位 2 功的原理是什么 算一算直接用手把100N的物体提高2m所作的功是多少 若通过一动滑轮用60N的拉力也把这一重物提高2m 拉力做的功是多少 想一想 W1 100N 2m 200J W2 60N 2m 2 240J 想想议议 要把重100N的沙子运上三楼 右图中画了三种办法 同学们讨论一下 哪种办法最好 哪种办法最不好 为什么 1 图中三幅画的意思是什么 把重100N的沙子运上三楼 图1是把沙子装在桶里用手提着它走上三楼 图2和图3都使用了动滑轮把沙子运上三楼 且图2是把沙子装在桶里 图3是把沙子装在袋子里 其中桶比袋子重 2 图中的三种办法 每种方法中人需做几部分功 运沙子上楼时都要克服沙子的重力做功 图1中还需要把沙子装在桶里 所以在提沙子的同时还需要把桶提上去 还必须克服自身的重力走上去 因此必须克服桶的重力和自身的重力做功 图3中提沙子的同时 还必须克服袋子的重力 动滑轮的重力 以及滑轮与轴之间的摩擦力做功 图2中 还需克服桶的重力 动滑轮的重力以及滑轮与轴之间的摩擦力做功 请思考下面的问题 克服沙子的重力所做的功 W1 100N 6m 600J 4 每种方法中人一共做了多少功 方法 100N 400N 20N 6m 3120J方法 100N 20N 10N 6m 780J方法 100N 5N 10N 6m 690J这三种方法的目的都是要运沙子上楼 因此把100N的沙子提高6m所做的功是有用功 而沙子装在桶里 袋子里 桶和袋子要由人或动滑轮提到楼上 所以要完成运沙子的有用功 就不得不把桶和袋子 人或动滑轮提高6m 这些功并非我们需要 但又不的不做 叫额外功 由此可知 选择第三种方法所做的额外功最少 3 那部分功是我们无论采用哪种方法都必须做的功 这部分功是多少焦耳 对人们没有用但又不得不额外做的功叫额外功2 有用功 人们在利用简单机械提起重物时 重物的重力是有用的阻力 克服这种有用的阻力所做的功叫有用功 它相当于不用机械直接用手所做的功 3 总功 根据功的原理知 动力对机械做的功一定等于机械克服全部阻力 包括有用阻力 额外阻力 做的功 我们把动力对机械做的功叫总功 它是有用功和额外功的和 即总功 动力对机械做的功 机械克服全部阻力做的功 有用功 额外功 1 额外功 摩擦是普遍存在的 我们利用简单机械工作的时候 不可避免地要克服摩擦阻力做功 机械本身有重力 在提起重物时 又不可避免地要同时提起机械的一部分部件 克服这部分阻力做功 这部分 上图的三种办法中第3种办法所做的额外功最少 而我们自然希望额外功越少越好 即有用功在总功中所占的比例越大越好 因此 第3种办法最好 所以 把有用功跟总功的比值叫机械效率 机械效率大表示有用功比总功的比值大 或者说 在有用功一定的情况下 机械效率大的机械所做的额外功少 如果用W总表示总功 W有用表示有用功 表示机械效率 则 4 机械效率 因为W有用和W总的单位都是焦耳 因此机械效率没有单位 任何机械本身都要受到重力的作用 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之外 都不可避免地要做额外功 这时动力所做的功就等于有用功和额外功的和 可见 W有用总小于W总 因此 机械效率总小于1 机械效率通常用百分数表示 例题 某人用如图所示的滑轮组提升2000牛的重物 所用的拉力是800牛 绳子自由端被拉下4米 1 这个人做的总功是多少焦 2 有用功是多少焦 3 额外功是多少焦 4 这个滑轮组的机械效率是多少 已知 G 2000N F 800NS 4m求 W总W有用W额外 答 略 解 1 W总 F S 800N 4m 3200J 2 W有用 G h 2000N 1m 2000J 3 W额外 W总 W有用 3200J 2000J 1200J 62 5 1 例题中总功 有用功 额外功中哪些功一点都不能省 2 哪些功可以省一些 3 额外功是机械克服哪些阻力不得不做的功 有用功一点不能省 否则达不到目的 动滑轮的自重 绳子的重以及摩擦阻力 本题探讨 额外功可以想办法省一些 如减轻动滑轮重力减少动滑轮个数时 其额外功可以省一些 有用功不能省 而总功 有用功 额外功 这样总功也就可省一些 如何提高机械效率 减小机械自重 例如 动滑轮太重 使得滑轮组机械效率很低 换用较轻滑轮就可提高其机械效率 减小机械间的摩擦力 增大物体的重量 即在额外功不变的情况下增大有用功 我们总希望 有用功占总功中的份额越大越好 有用功 额外功 1 右图中圆面积表示总功 图中标出了有用功和额外功的比例 该机械的 巩固练习 2 机械效率越大的简单机械必定是 1 4 3 4 请思考 哪种方案机械效率高 例题 用一个动滑轮 将200N的物体匀速提升2m高 拉力F为120N 此动滑轮的机械效率是多少 分析 解题的关键是要注意用动滑轮提起重物时 动力F把绳子末端拉起的距离是被提起高度的2倍 即S 2h 已知 G 200N h 2m F 120N s 2h 4m 求 解 W有 Gh 200N 2m 400JW总 Fs 120N 4m 480J W有 W总 100 400J 480J 100 83 3 巩固练习 1 关于机械效率 以下说法正确的是 D 省力越多的机械 机械效率越高 C 做功越多的机械 机械效率越高 B 单位时间里做功越多的机械 机械效率越高 A 机械效率总小于 巩固练习 2 某机械的机械效率是75 这说明使用这一装置做功 D 额外功占总功的 4 C 总功是有用功的3倍 B 有用功是额外功的3倍 A 总功是额外功的 倍 巩固练习 3 为了提高滑轮组的机械效率 以下做法中正确的是 D 把滑轮做得更轻巧 减小滑轮在转动过程中的摩擦 C 增加承担物重的绳子股数 B 以较慢的速度匀速提升重物 A 以较快的速度匀速提升重物 巩固练习 巩固练习 用定滑轮 动滑轮 滑轮组分别提升同一重物时 在不计磨擦阻力的情况下 机械效率最高的是 定滑轮 动滑轮 滑轮组 都一样 用图所示的滑轮组将 牛的物体匀速提高 米 所用的拉力是 牛 求 绳子自由端移动的距离 有用功是多少 拉力所做的总功是多少 滑轮组的机械效率是多少 巩固练习 如图所示 某人用 牛的推力沿高为 米 长为 米的粗糙斜面把重为 牛的物体推到斜面顶端 问有用功是多少 人的推力所做的总功为多少 斜面的机械效率是多少 巩固练习 知识小结 一 机械的三种功 有用功 对人们有用的功 额外功 人们不需要但又不得不做的功总功 有用功与额外功的总和 二 机械效率 1 定义 有用功与总功的比值 2 公式讨论 h G 匀 匀速上升 F 动力对滑轮做功W Fs 对重物做功W Gh 提升我是目的 有利用价值 实现目的 必须由我对滑轮做功 要提升G 同时必须将我也提升 嘿 你要克服我的重力和摩擦而额外做功 否则你不能完成任务 对我们做功虽无利用价值但你又不得不做 回顾探讨 一 机械的有用功 额外功 总功 1 有用功 W有用 有利用价值的功 2 额外功 W额外 对人们没有利用价值而又不得不做的功 3 总功 W总 是动力对机械所做的功 想想议