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第十二章 简单机械
第三节 机械效率
A
F
学习目标
1.会结合实际分析有用功、额外功和总功。
2.能说出机械效率的含义,且清楚机械效率总小于1。
3.会利用机械效率的公式进行计算。
新课引入
想一想:有哪些办法可以将沙子运上三楼?
一、有用功、额外功、总功
1.有用功 :使用机械时对人们有用的功
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,即
W总=W有+W额
一、有用功、额外功、总功
例1、用水桶从井中提水时,
所做的有用功是 ,
额外功是 ,
总功是 ;
例2、如果桶掉到井里,从井里捞桶时,捞上来的桶里带了一些水,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
二、机械效率
有用功跟总功的比值叫机械效率(η)。
(2)由于W额必然存在,机械效率总小于1。
(1)机械效率是一个百分数,没有单位。
(3)理想机械的机械效率等于1。
1.定义:
2.公式:
3.特点:
三、滑轮组的机械效率
G物
F拉
W有 = h
G物
n F
(不计绳重和摩擦力)
S=nh
F拉
G物
W总
= F s
或
拉力F做功的功率:
1.在空气中提升重物
三、滑轮组的机械效率
例1、如图所示,是一个工人用滑轮组提升重物,工人用100 N的拉力将重为300 N 的重物匀速提升1 m,需要的时间是2 s。根据以上信息,计算相关的物理量。
(1)动滑轮的重力;(2)绳子自由端移动的速度;
(3)拉力F做的有用功;(4)拉力F做的功;
(5)拉力F做功的功率;(6)拉力F做的额外功;
(7)滑轮组的机械效率;
(8)若用此滑轮组提升400N的重物,机械效率为多少?
三、滑轮组的机械效率
例2.小夏利用如图所示的滑轮组,将重量为300N的物体,在10s内匀速提升了4m。已知他自身的重量为600N,对绳子施加的拉力F=200N,两脚与地面接触的总面积S=400cm2,求:(1)拉力F做的功率;(2)该滑轮组的机械效率;(3)小夏在拉动物体的过程中对地面的压强。
三、滑轮组的机械效率
2.在液体中提升重物
F
F拉
三、滑轮组的机械效率
例3.如图所示,用滑轮组提升浸没在水中的边长为1m的正方体重物,重为2.6×104N,以0.1m/s匀速上升,重物在露出水面后,拉力F为1×104N,不计绳重及摩擦,求:(g取10N/kg)(1)重物在露出水面前受到的浮力;
(2)动滑轮的重;(3)当重物完全露出水面前,滑轮组的机械效率;(4)当重物完全露出水面后,滑轮组的机械效率。
三、滑轮组的机械效率
3.水平使用滑轮组
f
F拉
(不计绳重和摩擦力)
S绳=ns物
三、滑轮组的机械效率
例4.如图所示,在40N的水平拉力F作用下,重200N的物体沿水平地面向左匀速直线运动了2m,物体与地面的滑动摩擦力为90N。求:(1)拉力所做的有用功;(2)滑轮组的机械效率。
三、滑轮组的机械效率
例5.一辆重为6×104N的的汽车不慎陷入泥坑,司机用图所示的滑轮组将汽车拖出,已知整个过程中,水平拉力是1×104N,汽车10s内沿水平方向匀速移动了4m,滑轮组的机械效率为80%,求:(1)拉力F做的总功;
(2)拉力F做功的功率;
(3)滑轮组做的有用功。
三、滑轮组的机械效率
4.斜面
W总 = FL
W有用= Gh
W额外 = fL
=
W有用
W总
×100%
=
G物h上升
F拉L
×100%
=
G物h上升
Gh+fL
×100%
三、滑轮组的机械效率
例6.在美丽乡村建设中,政府为某村购置一批健身器材。工人在往车上搬运装有健身器材的箱子时,先用长木板搭了一个3m长的斜面,再用推力F=500N把120kg的箱子沿斜面匀速推到1m高的车厢上,用时10s,如图。求:(1)工人推箱子做的有用功;(2)工人所做的总功的功率;(3)斜面的机械效率;(4)箱子受到的摩擦力。
三、滑轮组的机械效率
弹簧测力计、刻度尺、
铁架台、滑轮、细线、钩码
竖直向上,缓慢拉动测力计
实验原理
实验器材
注意事项
物体的重力G
拉力F
物体上升高度h
拉力移动距离S
需要测量的量
三、滑轮组的机械效率
影响滑轮组机械效率的因素
1、滑轮组轮与轴轮与绳之间的摩擦
(减小摩擦可以减少额外功,提高机械效率)
2 、所提升的物重
(物重增加,机械效率也提高)
3、动滑轮的自重
(减少动滑轮的重力,机械效率也提高)
总结:
三、滑轮组的机械效率
关于滑轮组的机械效率
同一个滑轮组提起不同重力的重物时,重物的重力越大,机械效率越高
不同的滑轮组提起相同重力的重物时,滑轮组中动滑轮的重力越大,机械效率越低
课堂小结
机械效率
有用功和总功的比值η=——
影响滑轮组机械效率的因素
摩擦
有用功、额外功和总功
机械效率总小于1
提升的重物的重力
动滑轮的重力
基本概念
计算公式
W有
W总
规律
课堂巩固
G
F
G
F
1、使用下面的两个滑轮组,提升相同的重物,提升相同的高度,哪个机械效率大?
动滑轮个数较少,自重轻,绳子股数少,摩擦也小,额外功较少
动滑轮个数较多,绳子股数多,额外功较多
将相同重物提升相同
高度,做有用功相同
故左边的机械效率大
课堂巩固
2.关于机械效率的说法中正确的是( )
A.越省力的机械,效率越高
B.做有用功越多的机械,效率越高
C.做相同的功,额外功的值越小,效率越高
D.做功越快的机械,效率越高
C
共筑孩子成才路主题家长会
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