114机械效率

11.4机械效率知识回顾1、什么是功？2、功的计算式是什么？3、你如何理解功的原理？1、做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。2、功的计算公式：W=Fs把重物G提高h米！可以用力F直接对它做功；也可以利用动滑轮对它做功。这两种方法做功相等吗？hh那我们为什么还要使用动滑轮呢？用动滑轮可以省力！用动滑轮做功做功多！GGGGG/Nh/mW直/JF/Ns/mW轮/J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。使用动滑轮是否省功？议一议：为什么使用动滑轮后还要多做功？G=5N,G动滑轮=1N,h=10cm机械的三种功要提升G，同时必须将动滑轮也提升。要克服滑轮重和摩擦力额外多做功，否则不能完成任务。对滑轮做的功、克服摩擦做的功叫额外功。提升重物G是目的，对重物做的功叫有用功！动力F做的功，包括对重物做的功和对动滑轮做的功叫总功G/Nh/mW直/JF/Ns/mW机/J额外功：由于机械自重和摩擦等因素影响，而不得不做的功（无用付出）。有用功：直接对物体所做的功(工作目的)。总功：利用机械所做的功（实际付出）。概念三种功•1、有用功（W有）：对人们有用的功。W有＝Gh（竖直方向提升物体）W有＝fh（其它方向拉动物体）•2、额外功（W额）：对人们没用但又不得不做的功。•3、总功（W总）：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）•4、三者关系：W总＝W有＋W额5、总功、有用功、额外功的单位都是焦耳（J）。★用水桶从井中提水时，所做的有用功是，额外功是，总功是；如果桶掉到井里，从井里捞桶时，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你会选哪种方法呢？想想议议123123对沙子做功对桶做功对自己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请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？123123对沙子做功对桶做功对自己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600J2520J600J180J600J90J算出三种办法中有用功在总功中占的百分比。3120J780J690J123123对沙子做功对桶做功对自己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600J2520J600J180J600J90J3120J780J690J19%76%86%机械效率1.定义：有用功与总功的比值叫机械效率.总有WW2.公式:没有！使用任何机械都不可避免地要做额外功,因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1讨论：有没有机械效率为100%的机械？为什么？1、η常用百分数表示2、η总是小于100%3、η没有单位在使用机械时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%，也可以说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？一些机械的机械效率：一些机械的机械效率：抽水机：60%－80%柴油机：28%－40%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，机械效率越高（）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（）√√×××××如图所示：用80N的拉力,将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.例题1：F.如图所示：若物重500N，摩擦阻力为重力的0.2倍，在120N的拉力作用下物体以0.2m/s的速度匀速运动5s，求：1、有用功2、总功、3、机械效率例题2：知识小结一、机械的三种功：有用功——对人们有用的功总功——动力对机械所做的功额外功——对人们无用而又不得不做的功额外有用总WWW二、机械效率：1、定义：有用功与总功的比值。3、公式理解：2、公式：1、η常用百分数表示2、η小于100%3、η没有单位测滑轮组的机械效率实验探究：【实验目的】1．学习安装滑轮组。2．学习测滑轮组的机械效率。3．分析得出影响滑轮组机械效率的因素。4．分析得出提高滑轮组机械效率的方法。【实验原理】讨论：为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。实验器材：拉力F钩码重G钩码上升的高度h拉力通过的距离s1、使用弹簧测力要调零！2、使用弹簧测力测力时要匀速竖直向上拉！注意事项：你组装成的滑轮组！实验步骤：1.照图，把滑轮组和刻度尺安装好，测出钩码G的值，并记录表中。2.匀速竖直拉动弹簧测力计，使钩码G上升，读出弹簧测力计所示拉力F的值，从刻度尺读出钩码升高的距离h和弹簧测力计移动的距离S，记录数据在表格中。3.分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。4.再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。甲乙丙钩码重G/N224钩码上升高度h/m0.10.10.1有用功W有/J0.20.20.4拉力F/N0.80.61绳端移动距离S/m0.30.50.5总功W总/J0.240.30.5机械效率83.3%66.7%80%比较甲和乙得出结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。比较乙和丙得出结论：动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。比较滑轮组有什么不同？机械效率有何差异？分析影响滑轮组机械效率的因素是什么？影响滑轮组机械效率的因素•1、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦•2、动滑轮的自重•3、所提升的物重•4、机械效率与省力多少无关、与功率大小无关、与重物被提升的高度无关！100%总有WW%100FSGh%100FnhGh%100nFG提高机械效率的方法2、改进机械的结构，减小机械自重1、减小机械间的摩擦力。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。例如：加强机械运动部位的润滑.3、增加物重。机械效率的综合计算1、总功的计算方法：一、基本公式及推导：（1）、W总=FsS=nh（坚直方向）S=nS物（水平方向）F=(G物+G动)1n（3）、W总=P总t2、有用功的计算方法：（1）、W有=G物h(坚直方向提升物体做功）（2）、W有=fs物(水平方向拉动物体做功）（2）、W总=W有+W额S物=S1nS物=V物tf--摩擦力（4）、有总WW（3）、W有=W总—W额（4）、W有=P有t（5）、W有=W总3、额外功的计算方法：（1）、W额=G动h(滑轮组坚直方向提升物体做功）（2）、W额=fL(斜面提升物体做功）（3）、W额=W总－W有2、机械效率的计算方法：（1）、100%总有WW（3）、100%额有有WWW（4）、W额=W总（1－）（2）、100%nFG物（4）、100%动物物GGG（5）、100%总有PP（6）、100%实际理想FF二、如何分辨哪些是有用功、哪些是总功？2、在利用滑轮组拉动物体做功时，滑轮组的挂钩克服物体与水平面的摩擦力做的功是有用功，可用W有=fs物来计算；绳子自由端的拉力所做的功是总功，可用W总=Fs来计算。其中s=ns物、s物=v物t、V绳=nV物1、在利用滑轮组提升重物时，滑轮组的挂钩对重物做的功是有用功，可用W有=G物h来计算；绳子自由端的拉力所做的功是总功，可用W总=Fs来计算。其中s=nhh=V物tV绳=nV物3、起重机、抽水机克服物重所做的功是有用功，可用W有=Gh来计算。汽车匀速行驶时，克服地面和空气阻力所做的功是有用功，可用W有=fs来计算。4、汽车、起重机、抽水机等机械做功时，一般消耗功率、输入功率、额定功率都是指总功率，输出功率、实际功率指有用功率。例题1：如图:用滑轮组，把重100N的物体匀速提高3m，作用在绳子自由端的拉力为60N，求：（1）滑轮组的机械效率；（2）若用该动滑轮来提升重为180N的物体时，作用在绳子自由端的拉力为多大？此时，滑轮组的机械效率是多少？（不计绳重及摩擦）FG典型例题例题2：如图，重900N的货物，与地面的接触面积为0.5m2（1）货物对水平地面的压强多大？（2）如图1乙，一工人用滑轮组提升货物。10s内货物匀速上升了3m，则工人拉绳子的速度为多大？（3）若动滑轮重G动=300N（不计绳重和摩擦），工人所用的拉力为多大？工人所做的功为多少？滑轮组的机械效率多大？（4）若用该装置提起1200N的货物，那么货物上升3m，工人所做的功是多少？甲乙例题3：一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如下图所示。若车重为8×104N，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问：（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？（2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1m/s，则司机做功的功率是多少？例题4：如图所示，斜面长10m，高2m，工人要沿斜面把重1500N的物体匀速拉到斜面顶端，若斜面的机械效率为75%，求：（1）工人做的有用功、总功、和额外功；（2）工人所用的拉力和物体与斜面的摩擦力。例题5：在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下表所示。次数钩码重G/N钩码上升的高度h/cm弹簧测力计的示数F/N弹簧测力计移动的距离s/cm1250.6252481.1G1、在表格的空格处，填上合适的数据。2、在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组。3、第1次实验测得滑轮组的机械效率为______。4、如果将重为3N的钩码挂在同一滑轮组下，根据题中已有的信息可以估算出这时滑轮组的机械效率值应在______范围内。