二、机械效率

机械效率,提出问题,学生讨论,学生讨论,对砂子做功,对空桶做功,克服自身重力做功,并不需要做但又不得不做的功,对人们有用必须做的功,他的目的是：,把沙子运上三楼,手提水桶提沙子,一、有用功和额外功,1.有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功,2.额外功（W额）：为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功,3.总功（W总）：动力所做的所有功,即有用功与额外功的总和,W总=W有+W额,用水桶从井中提水的时候,所做的功哪部分是有用功,哪部分是额外功?,提水所做的功是有用功;提水桶所做的功是额外功。,如果桶掉到井里,从井里捞桶的时候,捞上的桶里带了一些水,这种情况下哪部分是有用功,哪部分是额外功?,提水桶所做的功是有用功;提水所做的功是额外功。,想一想；议一议：,对砂子做功,对空桶做功,对动滑轮做功,议一议：,对砂子做功,对口袋做功,对动滑轮做功,另两种提沙方法中做的有用功、额外功、总功分别是哪些？,动滑轮提水桶提沙子,动滑轮提口袋提沙子,理解机械的三种功,克服动滑轮重力和摩擦而额外做功，额外功。,提升物体G是目的,有利用价值,是有用功,动力F对滑轮做功，动力所做的是总功,如：用竖直方向上的滑轮提升物体G,无论采取那种方法都必须做的功。即：为达到目的所必须做的功。,（1）举高重物时：,W有用=G物h,W有=f摩擦S物,（2）在粗糙水平面上移动物体时：,有用功,并非人们需要但又不得不做的功,（1）克服机械自重做功：,W额外=G动滑轮h,使用动滑轮或滑轮组时：,（2）克服机械间的摩擦做功：,使用斜面时：,W额外=f摩擦L,额外功,动力对机械所做的功.有用功和额外功的和等于总功。,W总=W有用+W额外,公式（1）：,公式（2）：,W总=F动力S动力,作用在机械上的动力,动力作用点移动的距离,总功,二、机械效率,（1）机械效率通常用百分数表示，没有单位.,1.定义：有用功跟总功的比值叫机械效率（）,（2）机械效率总小于1.,（因为有用功总小于总功）,2.公式：,%,3.特点：,W有1=G沙h,三种提沙方法中的W有、W额、W总分别为多少？,方法2：,方法3：,W额1=（G桶+G人）h,W总1=（W有1+W额1）,方法1：,=100N6m,=600J,=(20N+400N)6m,=2520J,=3120J,W有2=G沙h=600J,W额2=（G桶+G轮）h,W总2=（W有2+W额2）,=(20N+10N)6m,=180J,=780J,W有3=G沙h=600J,W额3=（G袋+G轮）h,W总3=（W有3+W额3）,=(5N+10N)6m,=90J,=690J,算一算：,三种提沙方法中的机械效率分别为多少？,W有1=G沙h,方法2：,方法3：,W额1=（G桶+G人）h,W总1=（W有1+W额1）,方法1：,=100N6m,=600J,=(20N+400N)6m,=2520J,=3120J,W有2=G沙h=600J,W额2=（G桶+G轮）h,W总2=（W有2+W额2）,=(20N+10N)6m,=180J,=780J,W有3=G沙h=600J,W额3=（G袋+G轮）h,W总3=（W有3+W额3）,=(5N+10N)6m,=90J,=690J,再算算：,有用功相同，额外功越少机械效率越高,起重机的机械效率是60%,它表示什么意思？,1.使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比60%2.也可以说有用功在总功中占有60%，另外额外功占40,4.机械效率的意义,有用功所占总功的比例越大，机械效率越高。,机械效率与是否省力做功的多少.功率大小.提升高度.绳子的绕法.无关。,例1.用一动滑轮将货物400N的货物匀速提到高2m，所用拉力是250N，求有用功、额外功.总功和动滑轮的机械效率各是多少？,W额=W总W有=1000J800J=200J,三.例题,例2.用一动滑轮将重200N的砂子提到9m高的脚手架上，所用力是120N，求有用功、总功机械效率各是多少？,解：,请你判断：1.下面说法中是否正确？1有用功越多，机械效率越高（）2额外功越少，机械效率越高（）3物体做功越慢，机械效率越低（）4做总功越多，机械效率越低（）5做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（）6做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（）7机械效率越高，越省力（）,练习,2.一台起重机将重600N的货物提高4m.如果额外功是9600J，起重机的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？,练习,解：,W总=W额+W有=,%,=,1如图所示，建筑工地上，工人用一个动滑轮将重720N的重物匀速提升5m，工人所用拉力为450N，求：（1）工人做的总功（2）该动滑轮的机械效率（）不考虑摩擦，求动滑轮的重（）提升的物体重为，该动滑轮的机械效率为多少？,2如图所示，在50N的水平拉力F作用下,重800的物体沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间滑动摩擦力为120.则滑轮组的机械效率为_；若物体的速度为0.2m/s,则拉力做功的功率为,3.用它们分别将重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为甲、乙。则F甲_F乙甲_乙（选填“”、“”或“”）,4.利用如图所示装置将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力为F=50N，则该装置的机械效率为（）A.40%B.50%C.80%D.100%,理解机械的三种功,克服动滑轮重力和摩擦而额外做功，额外功。,提升物体G是目的,有利用价值,是有用功,动力F对滑轮做功，动力所做的是总功,如：用竖直方向上的滑轮提升物体G,在测定滑轮组机械效率的实验中：,根据的原理是_。,实验中需要的测量工具有_和_。,需要直接测量的物理量有：绳端的拉力F、_、_和_。,注意事项：实验时拉力的方向应尽量_，且应在钩码_的过程中读取拉力的大小。,=W有W总,刻度尺,弹簧测力器,物体重G,物体上升距离h,绳自由端移动距离S,竖直向上,匀速移动,同一滑轮组提不同的重物，机械效率是否相同？,思考题：如果没有刻度尺，不能测量h和s，还能否测滑轮组的机械效率？,实验数据：,0.5,1.0,0.1,0.3,2.0,0.1,0.9,0.3,0.15,0.1,66.7%,0.27,0.2,74.1%,拉力F（N）,使用相同的滑轮组提升不同的物体时，物体越重,则机械效率越高。,不同滑轮组，提相同的重物，机械效率是否相同？,4.0,4.0,1.5,1.2,0.1,0.1,0.3,0.5,0.4,0.4,0.45,0.60,88.9%,66.7%,提升相同的物体，动滑轮越重，则机械效率越低。,结论:1使用相同的滑轮组提升不同的物体时，物体越重,则机械效率越高。2、提升相同的物体，动滑轮越重，则机械效率越低。3.与连接动滑轮的绳子段数(不计摩擦），与物体上升的高度无关,提高滑轮组机械效率的方法：1、提高物重2、减小动滑轮的重量,斜面也是经常使用的省力机械，那么，斜面的机械效率要与什么因素有关呢？,猜想：斜面的粗糙程度，斜面的倾斜程度，物体的重力,探究:,斜面的机械效率,1.把物体拉上斜面时,额外功是什么?,(克服物体与斜面之间的摩擦力而做功),2.探究一下光滑程度一样的斜面,当它的倾斜程度不同时斜面的机械效率是否相同.,请思考:,1.怎样计算总功?,W总=FS,2.怎样计算有用功?,W有用=Gh,3.实验中需要测量哪几个物理量?,改变木板的倾斜程度,再测量两次斜面的机械效率,实验前请猜想:,1.你认为省力多少与斜面的倾斜程度有什么关系?,2.斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系?,5.0,5.0,5.0,0.5,0.5,0.5,0.1,0.15,0.25,1.6,2.2,3.1,0.5,0.75,1.25,0.8,1.1,1.55,63%,68%,81%,光滑程度相同的斜面，越平缓越省力，机械效率越低。,斜面的机械效率与1、斜面的粗糙程度有关：同一斜面，拉同一物体，斜面越粗糙，效率越低；2、斜面的倾斜程度有关：粗糙程度相同，拉同一物体，斜面越陡（倾角越大），效率越高；3、所拉物体的重力有关：物重越大，机械效率越大。,1、下列有关机械效率的概念的叙述中正确的是（）A、机械效率越大，做功越快B、做有用功越多时，机械效率越大C、机械效率越大，又省力又省功D、机械效率越大，有用功占总功的比值越大,D,2、小均用动滑轮将质量为40kg的货物匀速提高了5m，他用250N的拉力拉了10s，下列说法正确的是：()（g取10N/kg）A有用功为200JB额外功为500JC动滑轮的机械效率为75%D小均的功率为200W,B,3、使用机械效率高的机械比效率低的机械相比，下列说法正确的是（）,A.更省力B.更省距离C.功率更高，节约时间D.有用功相同时更省功，节约能量E.使用更方便,D,3、在新农村建设中，为将批建材运到10m高的施工处，工人利用如图所示的滑轮组提升建材。装置中动滑轮重100N，工人每次匀速提升一箱重400N的建材，不计绳重和摩擦。试问：(1)每次提升建材时的有用功、额外功各是多少？(2)该滑轮组的机械效率是多少?（3）为加快施工进度，张师傅建议用电动机做动力替代人提升建材。为了安全，改装后每次可吊起四箱建材，建材匀速上升时的速度为0.4m/s。仓库中现有两台电动机，型号分别为“220V0.8kW”、“220V3kW”，请你通过计算说明应选哪台电动机才能使配置更为合理。,4、在不计绳重和摩擦的情况下利用如图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度若用F甲、F乙表示所需拉力，甲，乙表示甲、乙两装置的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功。A、F甲F乙，甲乙，W甲W乙B、F甲=F乙、甲乙，W甲W乙C、F甲F乙、甲乙，W甲W乙,5、如图所示，某人用一个滑轮组站在地面上把500N的货物经5s提高了2m，所用的力是300N。求（1）这个人做功是多少？（2）这个滑轮组的机械F效率是多少？,探究动滑轮的机械效率,一、影响动滑轮的机械效率的因素,减轻动滑轮自重,减小滑轮转轴间的摩擦力,增加提升