机械效率--

第十二章简单机械12.3机械效率导入新课如图用弹簧测力计将G=4N的两个钩码匀速提升1m的高度，两次拉力所做的功相同吗？为什么？F1=4NF2=2.2N不相同。使用动滑轮的弹簧测力计其拉力所做的功会多一些。这是因为使用了动滑轮，不仅要克服钩码的重做功，还要克服动滑轮的重力和绳子与滑轮之间的摩擦做功，所以其拉力所做的功会多一些。可见使用机械做功时，尽管它会给我们带来如省力，或者省距离等有利因素，也会给我们带来一些不利的一面，机械存在着效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。新课讲授一、机械效率1、有用功、额外功、总功（1）有用功：使用机械时对人们有用的功例如：克服重力所做的功就是有用功。W有=Gh(2)、额外功：人们不需要但又不得不做的功例如：克服动滑轮重力和绳子与滑轮之间的摩擦所做的功。思考：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?目的：提水提水所做的功是有用功;对绳子和水桶所做的功为额外功(3)、总功：有用功与额外功的总和叫总功。W总=W有+W额如图：手的拉力所做的功就是总功思考：1、如图所示，用滑轮组拉动物体由A到B，物体前进了一段距离S。所做的功哪部分是有用功?哪部分是额外功?哪部分是总功？解析：（1）要拉动物体，必须克服物体与支持面间的摩擦力，所以克服支持面与物体间的摩擦力做的功，就是有用功。（2）而克服绳与滑轮间的摩擦力做的功是额外功。（3）动力F（即拉力）做的功是总功。思考2:如果桶掉到水里,从水里捞桶的时候,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?哪部分是总功?目的：捞桶提水桶所做的功是有用功;提水所做的功是额外功。捞桶过程中拉力所做的功为总功2、机械效率机械效率通常用百分率表示没有单位。（1）定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率。η=W有W总×100%（2）表达式为：有用功总小于总功，所以机械效率总小于100%即：η1思考:机械效率会大于100%吗？为什么？使用滑轮组提升重物时所做的有用功跟总功的比值是80%，也可以说有用功在总功中占有80%，另外的20％是额外功．滑轮组的械效率是80%，它表示什么意思？典型例题例题：用一动滑轮，将200N的物体匀速提升2m高，拉力F为120N，此滑轮的机械效率是多少？已知：G=200N、h=2m、F=120N、s=2h=4m求：η解：W有=Gh=200N×2m=400ＪW总=Fs=120N×4m=480Ｊη=W总W有×100%=400Ｊ480Ｊ×100%≈83.3%答：滑轮组的机械效率约为83.3%如果前面例题中用动滑轮提起的物体重是400N，那么机械效率还是83.3%吗？也就是说，对一个机械来说，它的机械效率是恒定不变的吗？下面我们通过测滑轮组的机械效率的实验来探究一下。二、实验探究：机械效率总是一定的吗？2、实验器材：刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。3、实验步骤：实验：测滑轮组的机械效率1、实验原理:η=W有W总×100%（1）、把滑轮组安装好，测出物体重力的值，并记录表中。hS（2）匀速拉动弹簧秤使钩码升高到某一位置处，从弹簧秤读出拉力F的数值；细绳自由端通过的距离（s）钩码上升的高度（h）（3）、分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。（4）、再换成两个钩码重复上面的实验记录结果。4、记录数据的表格，并做好记录。拉力F/N弹簧测力计上升的距离s/m总功W总/J钩码重G/N钩码上升高度h/m有用功W有/J机械效率η0.60.31.00.10.80.452.00.15请计算出总功、有用功、和机械效率0.180.360.10.355.6%83.3%5、实验结论：同一滑轮提升重物时，重物越重，滑轮的机械效率就越高。在生产中，人们利用多种方式提高机械效率但都不能使其达到100%，皮带传动的机械效率是94%-98%。怎样提高机械效率呢？如何提高机械效率(1).减少机械自重.(2).减少机械的摩擦等来减小额外功.(3).在额外功一定时,增大有用功三、斜面的机械效率探究斜面的机械效率1、猜想：（1）斜面的机械效率可能和斜面的倾斜程度有关。（2）斜面的机械效率可能和斜面的粗糙程度有关。2、实验器材：斜面、小木块、棉布、毛巾、弹簧测力计、刻度尺、铁架台h⑵实验步骤：①测量小木块的重量，记录数据；②把小木块用弹簧秤沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离S、木块上升的高度h。hFS③改变斜面的倾斜程度，重复步骤②。④改变斜面的粗糙程度铺上棉布、毛巾，重复步骤②。注意事项：①要匀速拉动物体;②拉力要与斜面平行;③及时记录数据。斜面倾斜程度斜面材料木块重量/N斜面高度/m有用功/J拉力/N斜面长/m总功/J机械效率较缓木板1N0.10.20.7较陡木板1N0.1750.30.7很陡木板1N0.240.40.7棉布1N0.240.50.7毛巾1N0.240.60.70.10.1750.240.240.140.280.140.350.4271.4%83.3%85.7%68.6%57.1%0.24（3）填入下表结论：斜面越陡，越不省力，机械效率越高。斜面的倾斜程度相同斜面越光滑,机械效率越高.η=W有W总=GhFS斜面机械效率:练习:某斜面长为S，高为h，有一重力为G的物体被拉力F沿斜面从底端匀速移至顶端。若物体所受阻力为f，则此时的有用功为____，总功为____，额外功为____，机械效率为____。GhFSfShFSGhFS1、起重机将0.9t的货物匀速提升10m的过程中所做的额外功是6×104J。该过程中起重机对货物做的功是()J,起重机机械效率是()。(g取10N/kg)课堂练习60%9×1042、关于机械效率,下列说法中正确的是()A.机械做功越快,机械效率越高B.机械所做的总功越少,机械效率越高C.机械做的有用功在总功中占的百分比越大,机械效率越高D.使用机械时,所用动力跟物重的比值越小,机械效率越高C3、如果把一个定滑轮改成动滑轮使用,如图所示，不计摩擦,下列说法中正确的是()A.可以省力,但不能省功B.可以省力,且提高机械效率C.可以省力,机械效率不变D.可以省力,也可以省功A4、不计摩擦和绳子质量,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组则()A.η组η动η定B.η定η动η组C.η动η定η组D.η定η组η动A5、下列关于机械效率的说法中,正确的是()A.额外功越小,机械效率越高B.有用功越大的机械,机械效率越高C.有用功总小于总功,所以机械效率总小于1D.越省力的机械,机械效率越高C1、有用功:对人们有用的功.3、总功:有用功与额外功的总和.2、额外功:对人们没有利用价值而又不得不做的功.4、机械效率：有用功跟总功的比值.一、机械效率二、测滑轮组的机械效率同一滑轮提升重物时，重物越重，滑轮的机械效率就越高。课堂小结一台起重机将重3600N的货物提高4m。如果额外功是9600J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？起重机在哪些方面消耗了额外功？解：起重机提高物体的力等于物体的重力F=G=3600N起重机提升重物所做的有用功W有=Fh=Gh=3600N×4m=14400J=1.44×104J起重机做的总功W总=W有+W额=14400J+9600J=2.4×104J因此，起重机的机械效率η=W有/W额=1.44×104J/2.4×104J=60%例用一动滑轮将重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：判断：下面说法中是否正确1.做功多的机械，机械效率高()2．做总功越多，机械效率越低()3．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高()4．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高()5．用不同的滑轮组，做的有用功相同时，机械效率一定相同()6．因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1()7．做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高()8．有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高()9.机械效率高的机械省功()10.机械效率高的机械有用功占总功比值大()