第十二章-第3节-机械效率

第十二章第３节机械效率要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。同学们讨论一下：哪种办法最好，哪种办法最不好，为什么？学生讨论学生讨论123123对沙子做功对桶做功克服重力做功对沙子做功对桶做功对滑轮做功对沙子做功对口袋做功对滑轮做功3m3m沙子重100N桶重20N体重400N口袋重5N动滑轮重10N方法2方法1方法3比较三种方法对沙子所做的功W沙和总共所做的功W总分别是多少？方法1：W沙1=G沙h=100N×6m=600JW总1=（W沙+W人+W桶）=(100N+400N+20N)×6m=3120J方法2：W沙2=G沙h=600JW总2=（W沙+W轮+W桶）=(100N+10N+20N)×6m=780J方法3：W沙2=G沙h=600JW总3=（W沙+W轮+W袋）=(100N+10N+5N)×6m=690J•对砂子做功•对空桶做功•克服自身重力做功并非人们需要，但又不得不做的功对人们有用必须做的功3m3m方法1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W有议一议：方法2：方法3：}W额}W总•对砂子做功•对口袋做功•对动滑轮做功W有}W额}W总另两种提沙方法中做的有用功、额外功、总功分别是哪些？方法2方法3动滑轮提水桶提沙子动滑轮提口袋提沙子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）hW总1=（W有1+W额1）方法1：=100N×6m=600J=(20N+400N)×6m=2520J=3120JW有2=G沙h=600JW额2=（G桶+G轮）hW总2=（W有2+W额2）=(20N+10N)×6m=180J=780JW有3=G沙h=600JW额3=（G袋+G轮）hW总3=（W有3+W额3）=(5N+10N)×6m=90J=690J3m3m沙子重100N桶重20N体重400N口袋重5N动滑轮重10N方法2方法1方法3算一算：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（η）（2）机械效率总小于1.（因为有用功总小于总功）2.公式：100总有用WW%3.特点：总额外总使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%。机械效率也可以反映机械对能量的利用率。一般情况下：滑轮组的机械效率为50%~70%起重机的机械效率为40%~50%抽水机的机械效率为60%~80%柴油机28%－37%起重机40%－50%汽油机22%－27%电动机80%－90%．离心式水泵60%－80%蒸汽机6%－15%．有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。如何提高机械效率？增大有用功减小额外功减轻机械重力减少摩擦阻力经常保养润滑尽量满载运行三种提沙方法中的机械效率η分别为多少？W有1=G沙h方法2：方法3：W额1=（G桶+G人）hW总1=（W有1+W额1）方法1：=100N×6m=600J=(20N+400N)×6m=2520J=3120JW有2=G沙h=600JW额2=（G桶+G轮）hW总2=（W有2+W额2）=(20N+10N)×6m=180J=780JW有3=G沙h=600JW额3=（G袋+G轮）hW总3=（W有3+W额3）=(5N+10N)×6m=90J=690Jη1=W有1W总1=}600J3120J=19.2%η2=W有2W总2}=600J780J=76.9%η3=W有3W总3}=600J690J=87.0%再算算：有用功相同，额外功越少机械效率越高请你判断：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.比较下列机械效率的高低1.用两个容积相同的塑料桶从井里打水A打一桶水B打半桶水2.用两个容积相同的桶从井里打一桶水A塑料桶B铁桶3.把一只木桶从井中捞上来A桶里有半桶水B桶里有满桶水4.电梯把乘客运上楼A电梯里有两个乘客B电梯里有八个乘客3．甲吊车电动机比乙吊车电动机的效率高，当它们分别匀速提升物体时，则（）A．甲吊车的电动机做的有用功较多B．乙吊车的电动机做的额外功较多C．甲吊车的电动机做功较快D．甲、乙两吊车做相同的有用功，乙耗电多4．甲、乙两机械的三种性能指标的对比如图（自中点O越向外，数值越大，例如m甲＜m乙），与乙机械相比，甲机械的（）A．额外功相同时，所消耗的能量更多B．机械效率较高C．做功较快D．额外功较大5．一台抽水机功率是10千瓦，用它来抽水灌田，1分钟能将7×104牛的水提到6米的水渠里，抽水机所做的功为，它的机械效率为。6．晓敏在观看杂技表演，有一项跳板节目引起了她的注意，如图所示，两名质量为60kg的男演员同时从3m高处自由下落到跳板的一端，站立于跳板另一端的一名质量为45kg的女演员被向上弹起4m高。晓敏利用所学的知识粗略地计算出跳板的机械效率为（）A．90%B．75%C．50%D．45%例1：如图所示的滑轮组匀速提升物体．已知物重G=240牛，手的拉力F=100牛，手上升距离为30厘米,则有用功为多少焦耳?该滑轮组的机械效率为多少?GF三、如何计算滑轮组竖直提升重物时的机械效率？把物体举高h绳子在拉力F作用下移动距离s所做的功W有=GhW总=FsWW有总归纳出计算方法：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？分析：使用动滑轮省了力，却费了距离，货物提高2m，绳子的自由端拉力通过的距离为4m，已知：G=400Nh=2mS=4mF=250N求：W有W额W总ηJ800m2N400hGW有解：sFW总J1000m4N250W额=W总—W有=1000J－800J=200J三.例题%80J1000J800总有WW7．如图所示，用滑轮组10s内将质量为80kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为240W．（g取10N/kg）（1）滑轮组的机械效率是多少？（2）利用此装置匀速提升其它货物，测得拉力大小为350N，额外功占总功的20%，则所提货物有多重？三、如何计算滑轮组水平拉动重物时的机械效率？例3：用如图所示的装置把重400N的物体匀速拉动3m。已知物体与地面的摩擦力为40N，所用的拉力F为25N。则该工人所做的有用功为_________J，总功为______J，该滑轮组的机械效率是___________。直接用手把物体拉动L所做的功绳子在拉力F作用下移动距离s所做的功W有=fLW总=FsWW有总归纳出计算方法：【针对训练】例4.如图所示，车重105N,车受到的摩擦力是车重的0.02倍，作用在绳自由端的拉力是600N，车在2秒前进的距离是0.2m，求：1、滑轮组的机械效率是多少？2、拉力的功率是多少？8．如图所示，水平拉力F1将所受重力为G的物体沿直线匀速拉动s1的距离，做功W1；如图，借用滑轮组，F2使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离s1，F2所拉绳端的上升距离为s2，做功W2．则（）思考1：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？思考2：不计绳重和摩擦，滑轮组机械效率还可以如何表示？思考3：利用滑轮组水平拉动物体，滑轮组机械效率如何表示？f9．如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为40N的物体。不计摩擦和绳重，则该动滑轮的机械效率（）A．小于80%B．等于80%C．大于80%D．无法确定10．用如图所示的装置提升重为700N的物体A，动滑轮受到的重力为100N，在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在5s内匀速竖直上升了0.8m。在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列结果不正确的是（）A．绳子移动的速度是0.32m/sB．拉力F的功率为64WC．5秒内对重物做功560JD．此装置提升物体A的机械效率为87.5%11．如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物。重物的重力为G1，动滑轮的重力为G2，装置的机械效率为η、不计绳子重力和一切摩擦，则拉力F的表达式不正确的是（）12．如图所示，用力F1将物体A匀速提升了h：若改用滑轮组把匀速提升相同高度h，拉力为F2，不计绳重和摩擦。下列有关此滑轮组的说法正确的是（）（多选）CBCD13．如图所示，利用动滑轮提升一个重为G的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为60%．要使此动滑轮的机械效率达到90%，则需要提升重力为G的物块的个数为（）A．3个B．4个C．5个D．6个14．如图所示的装置是实验室中的滑轮组，实验中摩擦和绳重产生的额外功始终占总功10%，要使该滑轮组的效率η满足40%≤η≤70%，此过程中绳子的最大拉力是100N，则所吊物体重力的范围是（）A．40N≤G≤210NB．48N≤G≤270NC．37.5N≤G≤240ND．48N≤G≤210N15．小王用如图的装置从水中打捞一装有贵重物品的箱子，已知该箱子的体积为0.25m3，质量为800kg，该箱子上表面距水面4m，动滑轮质量为10kg，绳重和摩擦不计。则①箱子上表面受到的水的压强为4×104Pa②箱子在水中所受浮力的大小为3×103N③救援队员拉绳子的力的大小为2000N④在箱子未拉出水面之前，该装置的机械效率为98.2%。以上结论正确的是（）A．③④B．①②C．②③D．①④16．用图示的动滑轮竖直向上提升物体，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦：（1）画出动力F的力臂L1；（2）若不考虑滑轮重，当所提重物为400N时，利用杠杆平衡条件，求拉力F的大小；（3）若滑轮的重不能忽略求当所提物体重G＝200N、滑轮重G0＝50N时的机械效率。四、如何计算在斜面上拉动重物时的机械效率？例5：如图所示，用平行于斜面、大小为1.25N的拉力F，将重为1.8N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，则这个过程中拉力做的有用功是_______J，额外功是J，机械效率是_______。归纳出计算方法：直接把物体拉升h物体在拉力F作用下移动距离L所做的功W有=GhW总=FLWW有总例题1、如图T8－2所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，有用功_____，总功_____，额外功_____，斜面的机械效率为______；木块所受的摩擦力为________N。4J5J1J80%1GhW有FsW总FshGWW物总有fs有总额-17．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用2m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为N，若实际用力为750N，斜面的机械效率为，重物受到的摩擦力为N．（g取10N/kg）。18．如图所示，在相同时间内将重物从水平面拉至梯形平台顶端，已知物重10N，F1＝20N，F2＝15N，平台高度h＝1m，斜面长LBA＝2m，LCD＝3m，则两次过程拉力做功功率P1P2，机械效率η1η2均选填“＞”、“＝”或“＜”），物体沿斜面AB运动过程中所受摩擦力大小为N．19．在如图所示的装置中，斜面长5m，高2m，现将质量为200kg的物体从斜面底端匀速拉到顶端，若滑轮的机械效率为80%，人作用于绳自由端的拉力为600N，求：（1）人做的总功是多少？（2）物体与斜面间的摩擦力是