如何提高机械效率

上节课，我们学习了功率，大家思考一下，从哪几个方面来学习功率的？复习回顾1、4月23日，南宁市某商场举行首届跑楼梯比赛，共有500多名选手参加。若要比较参赛者的功率大小，需测出的物理量是A．登楼所用的时间B．参赛者的体重，所登楼层的高度C．参赛者的体重，所登楼层的高度以及登楼所用的时间D．参赛者的体重，所登楼层的高度，登楼所用的时间以及参赛者通过的路程2、甲、乙两个集装箱质量相同，用起重机将甲集装箱以0.5m/s的速度提升10m。再将乙集装箱以1m/s的速度提升到相同的高度，那么起重机（）A．第一次做功多，功率大B．第二次做功多，功率大C．两次做功一样多，功率一样大D．两次做功一样多，第二次功率大3、正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W，那么在一天时间内心脏做功约J。这些功可把一个质量为60kg的人匀速提高m。（g取10N/kg）4、体重相同的甲、乙两同学，同时开始登山，甲同学先到山顶，乙同学后到山顶，则（）A．甲同学比乙同学做的功多，甲同学比乙同学的功率大B．甲同学比乙同学做的功少，甲同学比乙同学的功率大C．甲同学与乙同学做的功相等，他们的功率也相等D．甲同学与乙同学做的功相等，甲同学比乙同学的功率大在这三幅图中，人们的目的是什么？活动１分析有用功与额外功（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=G·h一、什么是有用功与额外功GF额外功（无用功）：克服动滑轮和绳子重力所做的功，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=G·h。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。提水为达到我们目的而做的功；对我们没用但又不得不做的功；有用功与额外功的总和。事例目的有用功额外功总功1、用桶从井中提水2、水桶掉进井里要把桶捞起来3、用书包把书背上楼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hG桶hG书hG桶hG水h(G包+G人)h==W总+=W总+=W总+1、有用功（W有用):2、额外功(W额外):3、总功(W总):分析利用机械做功时的有用功、额外功、总功。机械功F钩码沙F木箱F木块目的W有用W总W额外提钩码提沙提木箱拉木块G码hG沙hG箱hfS木FsFsFLFs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？额外功有用功额外功有用功在使用机械时，人们总希望能量的利用率大一些，即：有用功在总功中所占的比例大一些。200J800J10J90J甲乙有用功额外功二、什么是机械效率如果我把这个比例叫做机械效率，那么机械效率等于什么？表达式：机械效率＝有用功总功机械效率：有用功跟总功的比值●理解：a:η常用百分数表示；b:η小于100%；c:η没有单位。•思考：机械效率的单位是什么？•答：机械效率是一个比值，没有单位机械效率能不能等于1？答：不能。因为使用机械总有额外功机械效率低，则说明这机械做功少，对吗？答：不对。说明有用功在总功中所占的比例小。功率与机械效率的区别•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。活动２测算滑轮组的机械效率FG次数物重（G）（N）轮重（G）（N）拉力（F）（N）拉力通过距离（s）（m）重物上升高度（h）（m）机械效率（η）121241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？W手提=Gh=80N×2m=160JW拉力=Fs=50N×4m=200J机械效率呢？F绳子自由端通过的距离s=2h=2×2m=4m总功有用功解：＝80%例2：某人用F=100N的力把木箱从斜面底端沿斜面推到2m高处，斜面长4m，如图所示。这个人做了多少功？2mF=100N解：W=Fs=100N×4m=400J答：这个人做了400J的功。如果要求有用功，则要知什么？假设木箱重150N，则有用功和机械效率各是多少？总功一些机械的机械效率：抽水机：60%－80%柴油机：28%－40%起重机：40%－50%滑轮组：50%－70%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%．你认为可以从哪些方面提高机械效率？1、有用功相同时，减少额外功2、额外功相同时，增加有用功一是减轻机械自重二是减小摩擦途径GF.减小额外功的方法有用功:有利用价值的功.总功:动力对机械做的功.额外功:对人们没有利用价值而又不得不做的功.定义：有用功跟总功的比值.一、三功二、机械效率（η）公式：η＝Ｗ有用Ｗ总Ｗ有用Ｗ有用＋Ｗ额外×＝额外有用总WWW三功的关系η1.滑轮组机械效率计算1、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=270N×1m=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=100N×3×1m=300JW有用270Jη=W总%=300J%=90%Sh滑轮组机械效率计算2、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、总功和滑轮组的机械效率分别是多少？解：F物f=100N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fW有用=F物S物=fS物=240N×4m=960JW总=FS绳=FnS物=100N×3×4m=1200JW有用960Jη=W总%=1200J%=80%S绳S物斜面机械效率的计算：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=840N×1m=840JW总=FS=FL=400N×3m=1200JF拉W有用840Jη=W总%=1200J%=70%hL这节课你学到了什么：W有用η=W总%W有用W总直接对物体所做的功动力（人所出的力）所做的功W有用=F物S物W总=FSF物S物SF物S物SF物hF拉L这节课你学到了什么：W有用η=W总%F物S物SF物S物SF物hF拉LW有用η=W总%=%=GhFSGhFnhGFn=%%W有用η=W总%=%=F物S物FSfS物FnS物fFn=%%W有用η=W总%=%=F物S物FSG物hFL%（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）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（）××××√√1.判断：下面说法中是否正确．×√2：如图所示，用滑轮组把重为80N的物体匀速提起。(1)在不计绳重、动滑轮重和摩擦的情况下，拉力F的大小是N；(2)若实际的拉力为50N，匀速将物体提高4m，则拉力所做的功是J，滑轮组的机械效率是。竖直放置的滑轮组4040080%水平放置的滑轮组3：如图所示，滑轮组自重及摩擦不计。物体A重300N，在F＝4N的拉力作用下，物体以5m/s的速度匀速运动。则物体在运动过程中受的阻力是N；5s内滑轮组对物体A做的功是J；拉力F的功率为W。1230060斜面4：斜面也是一种简单机械。如图所示，已知斜面上木箱的质量m=40kg，人对木箱的拉力F=75N，斜面长s=4m，斜面高h=O．5m。求：①木箱受到的重力(g取10N／kg)；②斜面的机械效率。解：（1）G=mg=40kg×10N／kg=400N（2）W有用η=W总%=%=F物S物FSG物hFL%=400N×0.5m75N×4m=66.67%1.一物体质量为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200N．此过程中，小明做的有用功是____J，定滑轮的机械效率是，(取g＝10N/kg)18036090％F物2.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？3.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。4.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？5.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？6.如图所示，规格完全相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提升重为G1和G2的两个物体，不考虑绳重及摩擦，比较它们的省力情况和机械效率。A.若G1=G2，则F1F2，甲的机械效率高B.若G1=G2，则F1F2，甲的机械效率高C.若G1G2，则F1F2，甲、乙的机械效率相同D.若G1G2，则F1F2，乙的机械效率高答案：D8.如图所示，A物体在水平地面上做匀速直线运动，已知绕过动滑轮的弹簧测力计上的示数为12N，滑轮的机械效率为75％求A物体所到地面摩擦力大小？答案：18N7.在下图中，物体A在地面匀速运动，地面对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？答案:80％本节我们学习了哪些内容？