认识简单机械——机械效率、斜面

浙江师范大学费冰认识简单机械——机械效率、斜面做功的两个必要因素是什么？功的计算公式是什么？简单机械的作用是什么？改变力的方向省距离省力使用简单机械的作用使用简单机械可以省力，或者省距离，能省功吗？复习回顾作用在物体上的力物体在力的方向上通过的距离W=Fs使用任何机械都不能省功．因省力的机械必费距离，省距离的机械一定费力，而功=力×距离，所以不能省功．相反，我们却发现使用机械时，会做一些并不希望做的功。复习回顾砂子重100N，体重400N，动滑轮重10N桶重20N，口袋重5N你会选哪种方法呢？某人用动滑轮将重为G1的米袋提升h高度。设动滑轮重G2，不考虑绳子重及滑轮摩擦，人所做的功为：W=Fs=1222GGh=G1h+G2h=W1+W2复习回顾有用功：使用机械时，对人们有用的功有用W额外功：人们不需要但又不得不做的功额W总功：有用功与额外功的总和，即W总=W有+W额总W注：通常总功指对机械所施加的动力所做的功W总=FsW有=Gh有用功、额外功、总功用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功？那部分是额外功？如果桶掉进井里，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？有用功、额外功的区分人使用下列动滑轮或滑轮组时，若考虑摩擦力和绳子的重力，要将重物升高h，所用的力F还应包括哪些？所做的额外功还有哪些？你希望额外功大些还是小些？(G物＋G动＋G绳＋F阻)12F=W=Fs(G物＋G动＋G绳＋F阻)×2h12==G物h+G动h+G绳h＋F阻h有用功额外功有用功、额外功的区分请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？砂子重100N体重400N动滑轮重10N桶重20N口袋重5N每层高3米用哪种方法好？1、有用功跟总功的比值叫机械效率(2)有用功总小于总功,所以机械效率总小于1看看刚才的数据,思考机械效率会大于１吗?为什么?公式：有总WW(1)机械效率一般用百分数表示，没有单位机械效率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%，也可以说有用功在总功中占有60%，另外的40％是额外功．机械效率用一动滑轮将重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有总120N18m2160JWFs解：答：有用功是1800J,总功是2160J,机械效率是83.3%有总1800J83.3%2160JWηW机械效率机械效率的定义：有用功跟总功的比值机械效率小结额有总WWW总有WW总有WW有用功：对人们有用的功有用W额外功：人们不需要但又不得不做的功额W总功：有用功与额外功的总和总W公式：∴永远小于1可以从下面2个方面提高机械效率：1、尽可能减少额外功;如:减小滑轮、绳子自重（如选用密度较小的材料等）。减小滑轮的摩擦力（如加润滑油、保持机械清洁等）。2、额外功不变时，增加有用功（增加提升物体的重力来增加有用）。提高机械效率FFＧ甲乙哪个机械效率高？刻度尺、钩码、弹簧测力计、如右图所示的滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。实验器材：GhFs＝×100％×100%η=W有用W总要测出滑轮组的机械效率，需要测出哪些物理量？需要用什么器材？怎样测量？实验步骤：1、用弹簧测力计称出钩码的重力G；2、按右图安装滑轮组，记下钩码和细绳自由端的位置；0123456789103、匀速拉动弹簧测力计使钩码升高到某一位置，从弹簧测力计读出拉力F的数值;实验装置图4、用刻度尺测出钩码上升的高度h和细绳自由端通过的距离s，填入记录表格中；5、算出有用功、总功、机械效率，填入表格中。5、按右图那样安装滑轮组，重复上述实验操作，测出相应数据。G/Nh/mW有用/JF1/Ns/mW总/Jη/%斜面一种可以省力的简单机械例：盘山公路－－斜面越缓越省力斜面斜面的应用LhGACBFLW动力=W斜面克服重力=ＧhFL=ＧhFhGL斜面F1l1=GhF2l2=GhhhF1F2在两个不同的光滑斜面上匀速拉小车，使小车从斜面的底部运动到顶端。F1l1=F2l2要使同一物体升高相同的高度，斜面越长越省力。斜面LhFG要测出斜面的机械效率，需要测出哪些物理量？需要用什么器材？怎样测量？×100%η=W有用W总GhFs＝×100%刻度尺、木块、弹簧测力计、长木板实验器材：实验示意图：斜面的机械效率2、量出木块移动的高度h1、用弹簧秤测出木块重力G3、沿斜面匀速拉动小木块，读出弹簧测力计的读数F实验步骤：4、用刻度尺量出木块移动的距离sG/Nh/mW有用/JF/Ns/mW总/Jη/%斜面的机械效率你认为斜面的机械效率可能跟哪些因素有关？请设计实验方案，检验你的猜测是否正确。×100%η=W有用W总G物hFs＝×100%影响斜面机械效率的可能因素：G物斜面的倾斜程度（物体上升的高度）斜面的长度探究斜面机械效率影响因素的实验方法：控制变量法斜面斜面的机械效率随堂练习1、沿着光滑的斜面用力F将重为=60牛重物推上斜面，如l=4.5米，h=1.5米，那么F=——牛。推力做功——焦耳。ABClhGF20902、把同一物体分别沿着光滑的斜面从底端匀速拉到顶端，所做的功（）A、沿AB斜面拉时最多B、沿AC斜面拉时最多C、沿AD斜面拉时最多D、沿AB、AC、AD斜面拉时一样多ABCD随堂练习3、一斜面高h=5米，倾角为30度，现在要把m=40千克的重物沿斜面从底端匀速拉到顶端。（1）若斜面是光滑的，求推力F。（2）若斜面的机械效率为75%，求将重物匀速拉到顶端过程中克服摩擦力所做的功？mhF30度196牛653.3焦随堂练习4、如图10所示，用一滑轮组拉着重8×104牛的汽车沿水平方向匀速移动，汽车所受的阻力为车重的0.03倍，此滑轮组的机械效率为80%。（1）求拉力F为多少牛？（2）若汽车移动的速度为0.2米/秒，1分钟内拉力F所做的功（滑轮和绳的自重不计，且绳足够长）。随堂练习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．有用功总小于总功,所以机械效率总小于17．做的额外功一定时,总功越少,机械效率越高判断：下面说法中是否正确．