11.3如何提高机械效率PPT幻灯片

1,11.3如何提高机械效率,2,功的原理是什么？,使用任何机械都不省功。,什么是功？功的两要素是什么？,作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做了功。,功的两个必要因素：作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过一段距离,温故知新,3,机械功原理告诉我们：使用任何机械都不能省功。在实际使用机械做功时，动力对机械做的功，都是我们需要的功吗？,下面看到一个问题:,4,G=80N,F=85N,h=1.5m,s=1.5m,请计算：1、提升方块，克服重力所做的功是多少？,W=Gh=80N1.5m=120J,2、拉力F所做的功又是多少？,W=FS=85N1.5m=127.5J,可见，使用机械做功时，有些功是我们需要的，有些功没有实用价值而我们又不得不额外做。,5,一。什么是有用功与额外功,6,（a）用滑轮组提起重物,什么是有用功与额外功,7,1.使用滑轮组做功的目的是什么？,2.使用机械做功的过程中动力对哪些物体做了功？,3.哪些功起到了积极作用，即达到了我们做功的目的,为了提升重物（G）,a.动力通过机械提升了重物。对重物做了功,b.动滑轮随重物一起上升也提升了动滑轮.对动滑轮做了功,c.动力克服了滑轮之间的摩擦做了功d.克服绳子重力做了功,a.对重物做的功。,有用功：满足我们做功的目的，对我们有价值的功.记作：W有用,W有用=G.h,8,使用机械做功的过程中动力对哪些物体做了功？,a.动力通过机械提升了重物。对重物做了功,b.动滑轮随重物一起上升也提升了动滑轮.对动滑轮做了功,c.动力克服了滑轮之间的摩擦做了功d.克服绳子重力做了功,4.哪些功对我们没有价值，但又不得不做的功,b.动滑轮随重物一起上升也提升了动滑轮.对动滑轮做的功,c.动力克服了滑轮之间的摩擦做了功d.克服绳子重力做了功,额外功：对我们既无利用价值而又不得不做的功记作：W额外,9,（b）利用挖掘机搬运泥土,有用功：克服泥土重力所做的功。即：W有=Gh。,额外功（无用功）：克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。,什么是有用功与额外功,10,总功W总：动力对机械做的功，通常指人对机械做的功。,三者的关系：总功等于有用功与额外功的总和。,三功的关系,11,机械的三种功,动力对机械所做的功,根据功的原理,W有Gh,W额G动h,W额f摩s,W额G绳h,12,提水,分析下列事例中的有用功、额外功、总功。（不考虑绳重和摩擦）。,捞桶,背书,G水h,G桶h,G书h,G桶h,G水h,(G包+G人)h,=,想想议议,13,分析利用机械做功时的有用功、额外功、总功。,功,目的,W有用,W总,W额外,提钩码,提沙,提木箱,拉木块,G码h,G沙h,G箱h,fS木,Fs,Fs,FL,Fs,的原因,克服杠杆重和摩擦,克服动滑轮重、桶重和摩擦,克服摩擦,fL,克服绳子和轴间摩擦,从表中你发现W有用和W总的计算有什么规律？,什么是有用功与额外功,14,什么是有用功与额外功,15,人提沙子做功,1.对砂子做功,2.对桶做功,3.克服自重做功,人拉滑轮做功,1.对砂子做功,2.对桶做功,3.对动滑轮做功,人拉滑轮做功,1.对砂子做功,2.对口袋做功,3.对动滑轮做功,16,请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？,你希望额外功多些还是少些呢？,17,请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。,用哪种方法好？,600,600,600,2520,3120,180,780,90,690,19.2,76.9,87.0,18,图中运砂的三种方法的有用功是什么？有什么特点？,哪一种额外功最小?,例返,额外功最小,19,想想看,、使用机械做功时，是有用功多些好，还是额外功多些好？,、除了必须克服机械本身某部分的自重做额外功外，还有哪些因素导致我们必须做一些额外功？,20,使用机械做功时，由于（1）机械自身重（2)摩擦的存在因此，额外功不可避免。,21,二、什么是机械效率,我们总希望，使用机械做功时，有用功占总功中的份额越大越好,1、定义：有用功跟总功的比值，叫做机械效率。,公式：100%,100%,友情提醒：正确理解机械效率，关键是明确三种功,22,理解：a:没有单位；b:常用百分数表示；c:讨论：小于100%（1）。,讨论：,额外，总有用所以,额外，总有用所以（理想状态）机械效率是反映机械性能的一个重要指标，任何机械的机械效率总小于。,23,忽略我的重力和摩擦，我的机械效率是等于1；其它任何情况，我的机械效率都小于1。,24,起重机的机械效率是60%它表示什么意思？,使用起重机提升重物时,所做的有用功跟总功的比值是60%.也可以说有用功在总功中占有60%，另外的40是额外功.,25,什么是机械效率,思考：1、机械效率的单位是什么？2、机械效率能不能等于1？3、机械效率低，则说明这机械做功少，对吗？,答：机械效率是一个比值，没有单位,答：不能。因为使用机械总有额外功,答：不对。说明有用功在总功中所占的比例小。,26,1、功率是指物体在单位时间内所做的功，即功率是表示做功快慢的物理量。2、有用功在总功中所占的比例叫机械效率3、功率和机械效率是描述机械的两种不同性能，两者间没有必然联系。,什么是机械效率,27,判断：下面说法中是否正确1.做功多的机械，机械效率高2做总功越多，机械效率越低3做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高4做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高5用不同的滑轮组，做的有用功相同时，机械效率一定相同6因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于17做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高8有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高机械效率高的机械省功机械效率高的机械有用功占总功比值大,试一试：,28,例1：通过一动滑轮用50牛的拉力提起重为80牛的重物，使重物提高2米。（1）拉力做多少功？（2）如用手直接提起做功多少？,（2）W手提=Gh=80N2m=160J,W拉力=Fs=50N4m=200J,机械效率呢？,绳子自由端通过的距离s=2h=22m=4m,解（1）,80%,例题讲解,29,例2：如图所示，用滑轮组把重为270N的货物匀速提到1m高的楼上，所用拉力100N，则有用功、总功和滑轮组的机械效率分别是多少？,解：,W有用=F物h=G物h=270N1m=270J,起重机匀速提升重物所用的力F物等于物体所受的重力G物,G物,F物,W总=FS=Fnh=100N31m=300J,S,h,滑轮组机械效率计算,例题讲解,30,例3：用如图的滑轮组水平地匀速拉动物体已知物重为1000N，物体与地面间的摩擦力是240N，当绳端的拉力是100N物体移动了4m时。求：有用功、总功和滑轮组的机械效率分别是多少？,解：,F物,f=100N,滑轮组匀速拉动重物所用的力F物等于物体所受的摩擦力f,W有用=F物S物=fS物=240N4m=960J,W总=FS绳=FnS物=100N34m=1200J,S绳,S物,滑轮组机械效率计算,例题讲解,31,F做的功为总功,克服物体重力做功为有用功,克服滑轮重、绳重、摩擦力做功为额外功,F做的功为总功,克服物体所受摩擦力所做功为有用功,克服绳和轮、轮和轴间摩擦所做功为额外功,32,拓展如图所示，某人用机械效率为80%的滑轮组匀速提升重120N的物体，在2s内，绳的自由端移动了6m。求：(1)物体上升的高度和速度。(2)人的拉力。(3)人所做的额外功。,答：略,解：（1）由图知，承担物重的绳子段数n=3,W有Gh120牛2米240焦,所以：W额=W总W有300焦240焦=60焦,33,4、如图所示，斜面高为1m，长为3m，工人用400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子推到车上,求：（1）在这过程中推力做的有用功；（2）在这过程中推力做的总功；（3）斜面的机械效率。,解：,G物,F物,工人匀速提升重物所用的力F物等于物体所受的重力G物,W有用=F物S物=G物h=840N1m=840J,W总=FS=FL=400N3m=1200J,F拉,h,L,斜面机械效率的计算：,例题讲解,34,G,F,FL,W总=,W有,=h,所以：,FL=h,当斜面光滑（不计摩擦阻力时）,或,W额=0,思考二：如何探究斜面的机械效率,因为斜面Lh,所以FG,使用斜面可以省力.,35,实际的斜面往往是粗糙的，存在着摩擦,f,FL,W总=,W有,=h,所以：,FL=h+fL,W额=fL,因为：,36,什么是机械效率,37,活动2：测算滑轮组的机械效率,1、如图组装成一个滑轮组，用它来提升重物G。所需器材是：动滑轮、定滑轮各2个，铁架台、测力计、刻度尺、细线、重物（钩码）。,2、测算滑轮组工作时的机械效率。需要测量哪些物理量？重物G的重量；重物G上升的高度；拉力F的大小；拉力移动的距离。,38,3、设计实验。,4、进行实验与收集证据。,5、分析与论证。这个滑轮组提升重18N的重物时的机械效率是90%。6.视频,有用功W有用/J,机械效率,总功W总/J,18,0.5,9,5,2,10,90%,39,探讨,如何提高机械效率?,40,三提高机械效率,那么，什么因素会影响机械的效率呢？怎样来提高机械效率？,41,a、当总功一定时：做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高；b、当有用功一定时：做的额外功越少，则总功越少，机械效率越高；c、当额外功一定时：做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率越高,由公式：=,100%,可从三个方面来看：,42,你认为可以从哪些方面提高机械效率？,一。减少额外功,1.是减轻机械自重;,2.是减小摩擦,途径,43,1、减小机械自重,例如：动滑轮太重，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。,2、在滑轮转轴处加润滑油，减小机械间的摩擦力。,一：减少额外功,途径,44,3、在机械允许的范围内，每次尽可能吊起更重的物体。,二：增大有用功,途径,45,提高滑轮组的机械效率可采用的方法是：减轻动滑轮的重量；在滑轮转轴处加润滑油，减小摩擦；在机械允许的范围内，每次尽可能吊起更重的物体。,46,例5：用如图所示的器材来测滑轮组的机械效率，其钩码重为G。（1）在图中画出滑轮组最省力的绕线方式；（2）实验原理：_（3）要使用的测量工具是_和_。（4）要测量的物理量是_、_、_；,弹簧测力计,刻度尺,F,G,h,47,滑轮组机械效率的计算公式:,48,知识小结,一、机械的三种功：有用功有利用价值的功。总功动力对机械所做的功。额外功对人们无利用价值而又不得不做的功。,二、机械效率：1、定义：有用功与总功的比值。,2、公式讨论：,49,50,1、关于机械效率，以下说法正确的是：(),D、有用功越多，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1；,知识应用,A,51,2、为了提高滑轮组的机械效率，以下做法中正确的是：,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；,D、把滑轮做得更轻巧，减小滑轮在转动过程中的摩擦；,52,2、某机械的机械效率是75%，这说明：,D、额外功占总功的3/4。,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3倍；,53,1因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1()2做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高()3有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高()4.械效率高的机械有用功与总功比值大(),3.判断正误：,54,1、小红在升国旗时，感到向下拉绳子所用的力要比直接提起国旗所用的力大很多。她想到，升国旗采用的定滑轮械效率是不是很低呢？她用了一个量程合适的弹簧测力计，用下列步骤测出了升旗装置的机械效率。（1）请你把下列步骤填写完整：（a）用弹簧测力计测出国旗受到的重力G（b）用弹簧测力计_向下拉动绳子，读出弹簧测力计示数F;（c）定滑轮的机械效率表达式为=_（2）如要提高该装置的机械效率，你有什么办法？请你说出一条。（国旗质量不允许改变）,做一做：,从物理走向生活,匀速,加润滑油（或减小摩擦、减轻挂国旗所用的小杆的重力等）,55,做一做：,从物理走向生活,从物理走向生活,2、小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组