第3节-机械效率

义务教育教科书（人教）八年级物理下册直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同吗？G/Nh/mW直/JF/Ns/mW机/J20.10.21.20.20.24结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。推论：使用任何机械不省功。想一想：有哪些办法可以将沙子运上三楼？一、有用功、额外功、总功思考：提升物体的过程中动力（人）对哪些物体做了功？①3克服自重做功1对砂子做功2对桶做功②1对砂子做功2对桶做功③1对砂子做功2对桶做功3对动滑轮做功④1对砂子做功2对口袋做功3对动滑轮做功问题1：哪些功达到了我们做功的目的？有用功：满足我们做功的目的，对我们有价值的功.计作：W有用对重物（沙子）做的功。问题2：哪些功对我们没有价值，但又不得不做的功？1..桶、动滑轮、口袋等也随重物一起上升，也提升了它们.克服这些重力做的功2.此外，机械运转时都有摩擦克服机械的摩擦做的功额外功：对我们既无利用价值而又不得不做的功。计作：W额外1、有用功（W有用）：2、额外功（W额外）：3、总功（W总）：4、三者关系：对人们有用的功。W有＝Gh………提升物体人们不需要但又不得不做的功。有用功与额外功的总和W总＝FS……（运用机械时动力F所做的功）W总＝W有用＋W额外做功过程中，主要是克服机械的重量、辅助工具的重量和机械部件之间的摩擦力所做的额外功1、用水桶从井中提水时，所做的有用功是，额外功是，总功是；2、如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来的桶里带了一些水，有用功是，额外功是，总功是。克服水的重力做功克服桶的重力做功拉力所做的功克服桶的重力做功克服水的重力做功拉力所做的功随堂小练习算一算：算出有用功,额外功总功分别是多少？砂子重100N桶重20N人重400N地面到三楼高6m对砂做功对桶做功克服自重做功总功600J120J2400J=2520J=3120J有用功:额外功:砂子重100N桶重20N地面到三楼高6m有用功:额外功:总功:对砂子做功对桶做功人拉滑轮做功600J120J720J砂子重100N桶重20N动滑轮重10N地面到三楼高6m有用功:额外功:总功:对砂子做功600J对桶做功对动滑轮做功120J60J780J人拉滑轮做功=160J砂子重100N动滑轮重10N口袋重5N地面到三楼高6m有用功:对砂子做功600J额外功:对口袋做功30J对动滑轮做功60J总功:人拉滑轮做功690J=90J有用功相同时，希望额外功多好还是少好？请算出几种种办法中有用功在总功中占的百分比。19%77%87%83%二、机械效率有用功与总功的比值叫做机械效率。3、η一般用百分数表示，没有单位二、机械效率η2、公式：η读作“eta”%100总有WW1、机械效率：4、公式推导：有用有用额外6、理解：%100总有WW()01W额外实际情况……5.提高机械效率的方法有增加物体自重、减轻机械自身的重，加润滑油以减小摩擦等都可以提高机械效率.要找到一个做功过程中的有用功，我们必须先确定做功的目的，然后才可以确定有用功.若我们做功的目的是拉着物体匀速前进一段距离，则有用功W有=W手=F拉s拉=f摩s物.若我们做功的目的是提着物体匀速上升一定高度，则有用功W有=W手=F拉s拉=G物h物.例1、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？J1800m9N200hGW有%3.83J2160J1800J2160m18N120总有总WWsFW解：例2.如图所示，用弹簧测力计将重为3.9N的物块从斜面的底端匀速拉至顶端，则物块所受拉力为_____N，已知斜面的高为2m，长为4m，则拉力做功为_______J，斜面的机械效率为_______.例3.小李师傅用如图所示的滑轮组将沙子从地面提升到距离地面6m高的三楼，沙子的质量为50kg，装沙子的桶的质量为8kg，动滑轮的质量为2kg.若物体上升的速度为0.1m/s(忽略摩擦和绳重，g取10N/kg)求：(1)提升物体时绳子自由端的拉力.(2)拉力的功率.(3)滑轮组的机械效率.2.610.475％300N60W83.3％1.请你判断：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（）√√×××××随堂小练习2.湖北省第十四届运动会将于2014年10月8日在荆州市举行，目前各比赛场馆正在紧张的建设中.某场馆建设工地上，工人用如图所示的滑轮组将重2000N的物体A以0.4m/s的速度沿水平方向匀速向前拉动2m，拉力F大小为250N，物体A与地面间的滑动摩擦力大小是物体A重力的0.2倍，求：(1)物体A与地面间的滑动摩擦力大小是多少？(2)该滑轮组的机械效率是多少？(3)拉力F做功的功率是多少？3.如图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为10kW，重物重3500N，动滑轮重500N.机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略不计.(1)滑轮组的机械效率是多少？(2)若要求重物以1m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？400N80%200W87.5%9500N使用起重机提升重物时，有用功在总功中占有60%，另外的40％是额外功．起重机的机械效率是60%，它表示什么意思？三、一些机械的机械效率：汽油机机械效率22%~27%，机械效率是选择机械的一个重要指标在有用功相同时，机械效率高，①总功就少（消耗的汽油就少，有经济效益）②额外功就少（浪费少，汽车尾气就少，有社会意义，环保意义）四、测滑轮组的机械效率WGhWFs有总F实验原理实验器材注意事项弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码。竖直向上，缓慢拉动测力计。G/Nh/mF/Ns/mW有/JW总/J123F实验1保持动滑轮重一定，改变钩码重力。结论：动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。G/Nh/mF/Ns/mW有/JW总/J122.条件：物重一定实验2保持钩码重力一定，改变动滑轮重。结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。FF课堂小结有用功总功额外功机械效率概念机械效率测定1．图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为_______N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动______cm,该滑轮组的机械效率为________。（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将_______（选填：“增大”、“减小”或“不变”）缓慢2.42483.3%增大2．在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如下表：⑴此实验所用滑轮的个数至少是____个，其中动滑轮有_____个。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______第一次的机械效率（选填“大于”、“小于”或“等于”）次数钩码重/N钩码上升高度/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计移动距离/cm12100.8402551.5203262.5%大于3.某实验小组利用如图所示的实验装置测滑轮组的机械效率，得到的实验数据如下表.实验次数钩码重G(N)钩码上升高度h(m)绳端拉力F(N)绳端移动距离s(m)机械效率η120.10.90.374.1%220.10.70.557.1%330.11.20.383.3%(1)从表中的实验数据可以分析得出：第一次实验数据是用______(填“甲”或“乙”)实验装置测得的.(2)分析比较第一次实验和第二次实验的数据可以得到的结论是___________________________________________.(3)分析比较第一次实验和第三次实验的数据可以得到的结论是___________________________________________.使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低使用同一滑轮组，增加钩码重，可以提高滑轮组的机械效率甲4.用如图甲的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系：(1)实验时，应______竖直向下拉动弹簧测力计.(2)改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像.分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越_____.(3)分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为______N.(忽略绳重和摩擦)5.小亮看到工人利用斜面把货物推到小车上，联想到物理课上学到的知识，提出了以下两个问题：①斜面越缓越省力，是不是机械效率高呢？②对于同一个滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高；对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？为了解决以上问题，小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录的部分实验数据如下表：实验次数斜面倾角物重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率η(%)①45°10.70.91______0.977.8②30°10.50.710.50.771.4③30°20.51.4111.4____(1)表格中缺少2个数据，请补充完整(保留一位小数).(2)在实验操作过程中，应沿斜面_______向上拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向_______移动(填“左”或“右”).(3)通过对比实验①②的数据，得出的结论是斜面越缓越省力，机械效率越_____.(4)通过对比实验的数据_______(填实验次数)，得出的结论是对于同一斜面，机械效率与所拉物体的重力______.匀速低30.771.4匀速左小②③无关6.某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2回答下列问题：(1)杠杆机械效率的表达式为η=____________.(用已知或测量的物理量符号表示)(2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是：________________.(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_______(填“变大”“变小”或“不变”).21FhGh×100%杠杆的自重变大7.如图所示是小明测量杠杆机械效率的实验情景(杠杆的重力忽略不计)：(1)请把表中相关的数据填写完整.物体重G/N物体上升的高度h/cm弹簧测力计的示数F/N弹簧测力计移动的竖直距离s/cm有用功W有/J总功W总/J机械效率η/%430(2)为提高本实验中杠杆的机械效率，请提一条合理的建议：________________________________.152.40.60.7283.3选择支点灵活的杠杆愚蠢的人总是为昨天悔恨，为明天祈祷，可惜的是少了今天的努力。