11.3如何提高机械效率

1、沪粤版 九年级上,11.3 如何提高机械效率,学习目标,1、知道什么是有用功，额外功和总功。 2、知道什么叫机械效率，知道计算公式， 知道机械效率点小于1。 3、知道提高机械效率的意义和主要方法。,新知导入,问题：你会选用哪种方法？,一、什么是有用功与额外功,有用功 W有用 ：对人们有用的功,上图中提沙子做的功,额外功 W额外 ：对人们既无利用价值又不 得不做的功,上图中由于克服机械自重和摩擦需要做的功,总功W总 ：有用功与额外功的总和,上图中人施加的力所做的功,新知讲解,分析有用功和额外功,（a）用滑轮组提起重物,有用功：克服重物重力所做的功。 即：W有 = Gh,额外功：克服动滑轮和绳子重

2、力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。,（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：克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。,分析下列事例中的有用功、额外功、总功。不考虑绳重和摩擦。,G水h+ G桶h,G水h,背书,捞桶,提水,G书h,G桶h,G桶h,G水h,G书包h+G人h,G水h+ G桶h,G书包h+ G书h +G人h,W有用,W总,W额外的原因,提钩码,G码h,Fs,提沙,G沙h,Fs,克服杠杆 重和摩擦,克服动滑轮重、桶重和摩擦,克服摩擦,fL,FL,G箱h,提木箱,从表中你发现W有用和W总的有什么关系？,W额外,小结,总功等于有用

3、功和额外功之和 即W总=W有+W额 由于存在额外功，即W额0，所以总功必定大于有用功，即 W总 W有,问题：你希望额外功多些好还是少些好？,二、什么是机械效率,使用机械做功时，额外功越少，有用功在总功中占的比例越大，机械的工作效率越高。,有用功W有与总功W总的比值叫机械效率。机械效率用表示。,有用功总小于总功，所以机械效率总小于1,机械效率是表征机械性能的重要标志,功率与机械效率的区别,1、判断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

4、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)利用现代科学技术，机械效率可以等于1 （ ） (8)有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高（ ）,课堂练习,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？,S=2h=2x9m=18m,解：,W有=Gh=200N9m=1800J W总=Fs=120N18m=2160J,答：做的有用功是1800J，总功是2160J，杠杆的机械效率是83.3%。,3、一物体质量为18kg，其所受重力为 _ N如图所示，小明用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m所用拉力为

5、200N此过程中，小明做的有用功是_ J，定滑轮的机械效率是 _，(取g10N/kg),180,90,360,4、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？,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,解：,W有用=F物h=G物h=270N1m=270J,W总=FS=Fnh=100N31m=300J,答：做的有用功是270J，总功是300J，杠杆的机械效率是90%。,5、用如图的滑轮组水平地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、

6、总功和滑轮组的机械效率分别是多少？,解：起重机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=F nS物=100N34m=1200J,答：做的有用功是960J，总功是1200J，杠杆的机械效率是80%。,6、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：W有用=F物S物=G物h=840N1m=840J,W总=FS=FL=400N3m=1200J,答：做的有用功是840J，总功是1200J，

7、杠杆的机械效率是70%。,7、如图，用滑轮组匀速提起一个重为350N的物体， 物体在10s内上升了1m，人拉绳子的力为250N。 （不计绳重和摩擦）。求： （1）人拉绳子做功的功率； （2）动滑轮重； （3）滑轮组的机械效率； （4）若用此滑轮提升450N的重物， 该滑轮组的机械效率又为多大？,解：,（1）W总=FS=250N2m=500J,（2）W有用=G物h=350N1m=350J W额=W总-W有=500J-350J=150J,(3),(4),动滑轮重力不变，及额外功不变,W有用=G物h=450N1m=450J,W额=150J,W总=W有+W额=450J+150J=600J,答：人拉绳子

8、的功率为100W，动滑轮重150N，杠杆的机械效率是70%，若用此滑轮提升450N的重物， 该滑轮组的机械效率75%。,信息浏览,起重机：40%50%,1804年特雷维辛克发明的蒸汽机车蒸汽机的效率通常只有6%15%,三、测算滑轮组的机械效率,1、实验原理？ 2、需要测哪些量？如何测？,用滑轮组提升物体，W有=Gh，W总=Fs，所以需要测出物重G 、拉力F、物体上升的高度h、绳子前进的距离S。,3、不测S和h能否算出滑轮组的机械效率？ 4、需要哪些实验器材？,5、设计出实验记录表格,刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2 m的细绳。,能,Gh,（1）测出一个钩码的重力 （2）在滑轮组

9、甲（一动一静）上挂两个钩码，记下钩码和 绳子自由端的位置。匀速拉动弹簧测力计，使钩码上 升一定高度，读出测力计示数，用刻度尺测出钩码上 升高度和绳自由端移动距离 （3）在滑轮组乙上（两动两静）挂 两个钩码重复上述实验 （4）在滑轮组乙上挂四个钩码重复 上述实验 （5）记录数据，并计算三次实验的 机械效率,6、实验步骤,实验的注意事项 （1）钩码上升的高度H，可由竖直放置在钩码旁的刻度尺读出，以钩码下端为标准 （2）拉力F由弹簧测力计的示数读出，实验时要匀速拉动弹簧测力计，在拉动中读数，弹簧不要和外壳摩擦。 （3）测量自由端移动的距离时，可事先在细绳自由端上做标志，再拉动弹簧测力计，使滑轮组提升

10、重物，用刻度尺量出钩码上升的高低后，再测出细绳标志移动的距离。,7、进行实验,8、分析讨论 （1） 比较两次两种滑轮组有什么不同？机械效率有何差异？ （2）分析影响滑轮组机械效率的因素是什么？,动滑轮个数不同,提升相同的重物，动滑轮越重，机械效率越低,A、物体的重力。同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高 B、动滑轮重，提升相同的重物，动滑轮越重，机械效率越低 C、摩擦（滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦），减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率,3、如何提高机械效率 ？ A、改进机械的结构，减小机械自重 例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，换用较轻 滑轮就可提高其机械效率。 B、减小机械间的摩

11、擦力 例如：加强机械运动部位的润滑。,拓展提高,1、广州图中剪刀剪纸的机械效率为80%，这表示() A若作用在剪刀上的动力是1 N，则阻力是0.8 N B若作用在剪刀上的阻力是1 N，则动力是0.8 N C若作用在剪刀上的动力做功1 J，则有0.2 J 的功用于剪纸 D若作用在剪刀上的动力做功1 J， 则有0.8 J 的功用于剪纸,D,2、一个人利用如图所示的滑轮组提起一个重2 400 N的重物，所用的拉力是500 N绳子自由端被拉下4 m下列说法正确的是( ) A.总功是9 600 J，机械效率是21% B.有用功是1 200 J，机械效率是60% C.有用功是2 400 J,机械效率是83

12、% D.总功是2 000 J机械效率是50%,B,3、小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m，杠杆的另一端将320N的重物提高了0.5m， 他做的有用功是多少？总功是多少？杠杆的机械效率是多少？,解：W有=Gh=320N0.5m=160J W总=FS=100N2m=200J,答：做的有用功是160J，总功是200J，杠杆的机械效率是75%。,4、用一个动滑轮把500N的重物 提高1m，所用的拉力是300N， 在此过程中有用功为多少？总功为多少？动滑轮的机械效率为多少？,解：W有=Gh=5000N1m=500J W总=FS=300N2m=600J,答：做的有用功是500J，总功是600

13、J，杠杆的机械效率是83.3%。,5.在下图中，物体A在地面匀速运动，对面对A的摩擦力是8N，A物体的重力是9N，弹簧测力计示数是F=5N，求滑轮组的机械效率？,解：W有用=F物S物=fS物=8NSm=8sJ,W总=FS绳=F nS物=5N2Sm=10sJ,答：动滑轮的机械效率是80%。,6、利用如图所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计。 求: （1）W总=？ （2）W有用=？ (3) W额外=? (4)=? (5) G动=?,解：,W总=FS=80N3m=240J,W有用=G物h=180N1m=180J W额=W总-W有=240J-180J=60J,答：做的有用功是160J，总功是240J，杠杆的机械效率是75%，动滑轮重150N。,7.（2017潍坊）如图所示，斜面长s=1.5m，高h=0.3m。建筑工人将重G=500N的货物箱，用绳子从地面匀速拉到顶端时，沿斜面向上的拉力F=150N。忽略绳子重力。求： （1）该过程拉力F做的功； （2）该装置的机械效率； （3）货物箱在斜面上受的摩擦力大小。,解：W有用=Gh=500N0.3m=150J,W总=FS=150N1.5m=225J,W额=W总-W有=225J150J =75J,答：拉力做的功是225J，机械效率是66.