11章 五、机械效率

你知道生活中的一词吗？•种子的发芽率、树的成活率•粉笔利用率•时间的利用率上述的几个“率”=有用的量/总量表示事物某一方面的优劣。要把一个物体运到高处，有哪些方法？用手直接把物体提上去．用杠杆把物体提上去．用动滑轮或滑轮组……使用简单机械能达到怎样的目的？改变力的方向省距离省力使用机械对物体做功和直接对物体做功，他们所做的功究竟有什么关系？思考：我家住在四楼，买了一批木料，可以直接用手拉到四楼，也可以使用动滑轮，使用动滑轮的作用为了。省力www:用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗？实验目的:再探动滑轮：实验器材:实验注意事项:比较利用动滑轮提升物体与直接提升物体做功的多少铁架台、动滑轮、钩码、弹簧测力计、刻度尺、细线测量的物理量:物体的重力G物体上升的高度h作用在绳子上的力F绳子移动的距离S匀速拉动绳子拉力竖直向上实验表格设计:再探动滑轮：测量次数F/Ns/mG/Nh/mFs/JGh/J⑴⑵⑶⑷思考:利用动滑轮提升物体所做的功与直接提升物体的做功不等的原因是什么?利用动滑轮提升物体时，除了对物体做功，还不得不对动滑轮做功。F/Ns/mG/Nh/mFs/JGh/J①1220.821.6②1.5230.832.4③2240.843.2再探斜面：思考:利用斜面提升物体所做的功与直接提升物体的做功不等的原因是什么?利用斜面提升物体时，除了对物体做功，还不得不克服斜面的摩擦力做功。有用功W有用：总功W总：有用功、额外功与总功：额外功W额外：总功有用功额外功＝＋＝＋W总W有用W额外使用机械时，实现目的所做的功人们不需要，但又不得不做的功动力对机械所做的功有用功、额外功与总功：额外功:提升物体目的:提升物体所做的功G物h有用功:提升动滑轮所做的功G0h总功:人对动滑轮所做的功Fs总功有用功额外功＝＋＝＋W总W有用W额外有用功、额外功与总功：额外功:提升物体目的:提升物体所做的功Gh有用功:克服斜面摩擦所做的功fs总功:人拉物体所做的功Fs总功有用功额外功＝＋＝＋W总W有用W额外有用功、额外功与总功：F/Fss/额外功:移动物体目的:克服摩擦所做的功fs物有用功:克服滑轮轴之摩擦所做的功总功:人对滑轮组所做的功Fs总功有用功额外功＝＋＝＋W总W有用W额外用水桶从井中提水的过程，所做的功哪部分是有用功？哪部分是额外功？一、水桶打水:二、打捞水桶一水桶掉入井中，将其打捞上来，桶中有水，在此过程中所做的功哪部分是有用功？哪部分是额外功？有用功、额外功与总功：有用功跟总功的比值叫机械效率有用功总小于总功,所以机械效率总小于1公式：(1)机械效率一般用百分数表示，没有单位机械效率(2)思考：机械效率会大于１吗?为什么?η机械效率=×100%有用功总功η=×100%W有用W总例1．下列关于机械效率的说法正确的是()A.机械效率可以提高到100％B．机械效率总小于1C．功率大的机械，机械效率高D．机械效率越高，有用功就越多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%．机械效率有用功在总功中占有60%，另外的40％是额外功．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)η=?(5)G动=?GF.答案:(1)W总=240J;(2)W有用=180J;(3)W额外=60J;(4)η=75％;(5)G动=60N。某人用如图所示的滑轮组提升2000牛的重物，使用的拉力是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？FG工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示，汽车车厢底板高度h=1.5m，斜面长度s＝3m，现用力F沿着斜面把重力G=1800N的重物匀速拉到车上，若不计摩擦，拉力F为_____N；若实际拉力F′＝1200N，则该斜面的机械效率是%90075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：80%528nFfnSFSfWWη＝总有用总结：水平拉动时：nFfη＝竖直拉动时：nFGη＝FAF.作业二：1．某工人利用动滑轮在20s内将3000N的物体匀速提高4m，已知这个动滑轮的机械效率是80％，求：(1)这名工人所做的总功是多少焦?(2)他所做的额外功是多少焦？(3)他的输出功率是多少瓦?有用功、额外功与总功：某人用动滑轮将重为100N的沙子提升6m高度。口袋重5N，动滑轮重10N，不考虑绳子重及滑轮摩擦，则有用功、额外功及总功各是多少？W总＝Fs＝(100+15)N/2×6m×2＝690JW有用＝F1s1＝Gh＝100N×6m＝600JW额外＝F2s2＝G0h＝(10+5)N×6m＝90J砂子重100N体重400N动滑轮重10N桶重20N口袋重5N每层高3米你会选哪种方法呢？为什么？有用功、额外功与总功：请分别计算出有用功、额外功和总功分别是多少？请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。1．机械效率越高，越省力；2．机械效率越高，做的有用功越多；3．机械效率越高，做功的功率越大4．因为有用功总小于总功,所以机械效率总小于15．额外功在总功中的比率越小,机械效率越高试一试：下面说法中是否正确．机械效率（√）（×）（√）（×）（×）测量次数F/Ns/mG/Nh/mFs/JGh/Jη①2.50.240.154②30.350.150.90.75③3.50.260.10.70.6机械效率计算同一动滑轮在不同情况下的机械效率？你有什么发现？80%83.3%85.7%（1）同一动滑轮的机械效率不是固定不变的。（2）动滑轮的机械效率随着被提升物体的重力增大而变大。机械效率议一议：动滑轮的机械效率与哪些因素有关？如何提高动滑轮的机械效率？1.减小动滑轮自重来减少额外功3.增加提升物体的重力来增加有用功2.减小机械间的摩擦力来减少额外功用甲乙两个滑轮组提升同一物体，哪个机械效率高？为了提高机械效率，下列各种措施中有效的是（）A．有用功一定，增大总功B．总功一定，增大额外功C．有用功一定，减小额外功D．额外功一定，减小总功有额额有有总有ＷＷ１＋１＝＋ＷＷＷ＝WWC例2．如图所示，在50N的水平拉力F作用下,重800Ｎ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120Ｎ.则滑轮组的机械效率为_______；若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为___________J．例3．各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体情况具体分析。具体分析右图中三种做功情况(设滑轮规格相同)，产生额外功最多的应是____图。若钩码(m=50g)在三种情况中均被提高1米，各种情况机械做的有用功均为_____，由此可判断出_______图的机械效率最大。(g取10N/Kg)作业一：．1.在“测定动滑轮机械效率”的实验中，用同一滑轮进行了两次实验，实验数据如下：•(⑴实验中应拉弹簧测力计．⑵第一次实验测得滑轮组的机械效率为_______；第二次实验时滑轮组的机械效率(选填“大于”、“小于”或“等于”）第一次实验时的机械效率．⑶若不计摩擦，该动滑轮的重为__________。实验次数钩码重G/N钩码上升高度h/cm测力计示数F/N测力计移动距离s/cm12101.5202553.010４．实验：某同学在做测定滑轮组的机械效率实验中，按下面的步骤操作：(1)，按图甲那样，将滑轮组安装好，记下钩码和弹簧秤的位置。图中所挂钩码重1牛。(2)，匀速拉动弹簧秤使钩码G升高，如图乙所示。从弹簧秤读出拉力F的值是0.5牛，钩码提升的高度和弹簧秤移动的距离S可在图背景上的刻度线读出。请你将有关的实验数据填入下表并算出机械效率。G（牛）H（米）W有用（焦）F（牛）S（米）W总（焦）（%）3．如图所示，小冯分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为ηl，用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2，若不计绳重与摩擦，则()A．Wl=W2ηl=η2B．W1=W2ηlη2C.W1W2η1η2D.W1W2ηlη24．如图所示，用滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m／s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N。若每只滑轮重1N，绳与滑轮间的摩擦不计，则该滑轮组的机械效率为________，在2s内拉力F做的功为__________J。2．用图示的装置提水，已知动滑轮重4N，桶重6N，桶中的水重50N，摩擦不计，则装置的机械效率为_________。3．如图所示，用一个动滑轮拉动一个物体A以0.5m／s的速度在水平面匀速运动，物体A重为20N，受到的摩擦力是物重的0.2倍，水平拉力F为2.5N，则在2s内拉力做的功是_______J，滑轮的机械效率是_____(不计滑轮重力)。小结：