(共22张PPT)
五、机械效率
情景:小明家在四楼,买了一批木料,用动滑轮把木材拉上四楼。
思考:
手拉绳子做的功与动滑轮对物体做的功相等吗?
提出问题:
如图,手拉绳做的功与动滑轮
对钩码做的功相等吗?
猜测:
(1)为了验证猜想,我们
需要测出哪些物理量?
(3)设计记录数据的表格。
(2)手拉绳做的功
表达式为
;
动滑轮拉物体做的功
表达式为
.
Fs
Gh
G
“实验数据”:
次数
钩码的重G/N
钩码上升的高度h/m
手的拉力F/N
手移动的距离S/m
动滑轮对钩码做的功G·h
手拉绳做的功F·S
1
2
0.1
2
4
0.1
3
6
0.1
“想一想”:
1、手拉绳子所做的功和动滑轮拉钩码所做的功相等吗?
不相等。
F·s>G·h
2、为什么F·s>G·h呢?产生这一现象的原因是什么?
有摩擦,在提起重物时还要提起动滑轮,绳有重力
S=2h
0.2
0.2
0.2
实验次数
钩码的重力G∕N
钩码被提升的高度h∕m
动滑轮提升钩码所做的功W1∕J
人手对绳端的拉力F∕N
人手拉绳端移动的距离S∕m
人手拉绳子所做的功W2∕J
①
②
③
④
1.0
0.20
0.65
0.40
0.20
0.26
1.5
0.20
0.90
0.40
0.30
0.36
1.5
0.25
0.90
0.50
0.375
0.45
2.0
0.20
1.15
0.40
0.40
0.46
有用功
:使用机械时对人们有用的功
额外功
:人们不需要但又不得不做的功
总功
:
指动力对机械所做的功
有用功与额外功的总和,即
W总=W有+W额
一、有用功、额外功、总功
(机械对重物做的功)
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。
练一练:
有用功:
克服重物的重力所做的功:
额外功:
克服动滑轮的重力、克服绳与轮的摩擦、克服绳的重力所做的功
总功:
动力F所做的功
F
G
h
S
二、分析下列机械在使用过程中的有用功、额外功、总功
F
有用功:
克服重物的重力所做的功:
额外功:
克服绳与滑轮之间的摩擦所做的功以及克服绳的重力所做的功
总功:
动力F所做的功
G
有用功:
克服重物的重力所做的功:
额外功:
克服动滑轮的重力、克服绳与轮的摩擦、克服绳的重力所做的功
总功:
动力F所做的功
G
F
Ff
FN
有用功:
克服重物的重力所做的功:
额外功:
克服物体与斜面间的摩擦所做的功
总功:
动力F所做的功
S
h
二、
机
械
效
率
1.定义:有用功与总功的比值叫机械效率.
2.表达式:
没有!因为由于额外功的存在,总有W有用<W总
,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)定义:有用功与总功的比值,叫做机械效率。
如用字母η表示机械效率,则上式又可写成:
注意:(1)机械效率η没有单位,是一个比值
;
(2)对于实际机械,由于额外功的存在,总有
W有用<W总,因此η<100%。
4、机械效率
(2)表达式:
起重机的机械效率是40%~50%
滑轮组的机械效率是60%~80%
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是50%,也可以说有用功在总功中占有50%,另外的50%是额外功.
起重机的机械效率是50%,它表示什么意思?
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(
)
√
√
×
×
×
×
×
议一议,动滑轮的机械效率与哪些因素有关?
你认为如何才能提高它的机械效率?
分析:由机械效率公式
提高机械效率的方法
第一是减小额外功:
减小滑轮的轮与轴之间摩擦
减小动滑轮的自重
减小绳子的重力等
第二是增加有用功:
增加被提升的物体的重力
1.使用滑轮组提升钩码时,若钩码重增加了,则机械效率(
)
A.不变
B.增大
C.减小
D.都有可能
B
议一议
同样的滑轮组成3个滑轮组,如果把钩码提高到相同高度,在不计摩擦阻力的情况下,
1.甲、乙两滑轮组哪个机械效高?
2.甲、丙两滑轮组哪个机械效高?
η甲>η乙
η甲<η丙
例题: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?
已知:
G=240N;
F=100N;s=
30cm=0.3m
求:
W有;
η
解:由题h=
S=10cm
1
3
W有=Gh=240
N×0.1m=24J
W总=FS=100
N×0.3m=30J
η=
=
×100%=80%
W有
W总
24J
30J
F
2.用定滑轮、动滑轮、滑轮组分别提升同一重物到同样的高度时,在不计摩擦阻力的情况下,机械效率最高的是(
)
A.定滑轮
B.动滑轮
C.滑轮组
D.都一样
A
B
C
A
4、机械效率:
有用功跟总功的比值
小结:
1、有用功
:对人们有用的功
2、额外功
:人们不需要但又不
得不做的功
3、总功
:有用功与额外功的总和
公式:
永远小于1
5、影响滑轮组机械效率的因素:
物体重
动滑轮重、绳重、轮与轴之间的摩擦
课后讨论:
如何提高自行车的机械效率?