11.3如何提高机械效率(共36张PPT)

(共36张PPT)
11.3如何提高机械效率
什么是功？做功的两要素是什么？
作用在物体上的力与物体在力的方向上通过距离的乘积，就是这个力对物体做的机械功，简称功。
做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在力的方向上通过了一段距离
温故知新
认识几个功的名称
请看黑板的例子：
已知木块重100N,滑轮重10N，不计绳重和摩擦，要把木块提高一米，拉力F要多大？绳子自由端要向上拉多少米 滑轮被拉动了多少米？
（1）有用功：克服重物的重力所做的功。
即：W有用 = G·h。
（2）额外功（W额外）：克服动滑轮和绳子重力所做的功，还有克服摩擦力所要做的功。
一、什么是有用功、额外功和总功
（3）总功：动力F对机械所做的功。
即：W总 = F·S
（4）总功（W总）=有用功（W有用）+额外功（W额外）：
小明用100N的力把20N重的桶从10m深的井中匀速提水上来时，小明所做的有用功是
J，额外功是 J，总功是 J；
如果桶掉到井里，小明同样用100N的力从井里匀速把桶捞上来时，则小明做的有用功是
J,额外功是 J，总功是 J。
练一练：
800
200
1000
800
200
1000
我们总希望，有用功占总功中的份额越大越好
1、定义：有用功跟总功的比值，叫做机械效率。
友情提醒：正确理解机械效率，关键是明确三种功
２、表达式：
η= ———×100％
W有用
W总
二、什么是机械效率
例：通过一个动滑轮用100 牛的拉力提起重为160牛的重物，使重物提高50厘米。
（1）拉力做多少功？
（2）如用手直接提起做功多少？
（3）这个动滑轮的机械效率是多大？
（2）W手提=Gh=160N×0.5m=80J
（1）W拉力=Fs=100N×1m=100J
（3）η= W有用 /W总 ×100%
=（80J/100J）×100%=80%
答：（1）拉力做100J的功（2）如用手直接提起做80J的功（3）这个动滑轮的机械效率80%
F
绳子自由端通过的距离s=2h=2×0.5m=1m
总功
有用功
解：
忽略我的重力和摩擦，我的机械效率是等于1；其它任何情况，我的机械效率都小于1。
G
F
讨论：
Ｗ额外＞０，Ｗ总＞Ｗ有用　　所以η＜１
Ｗ额外＝０，Ｗ总＝Ｗ有用　　所以η＝１
（理想状态）
某台机器的机械效率是60%，是什么意思？
功率与机械效率的区别
1、 功率是指物体在单位时间内所做的功，即功率是表示做功快慢的物理量。
2、 有用功在总功中所占的比例叫机械效率 。
3、 功率和机械效率是描述机械的两种不同性能，两者间没有必然联系。（风牛马不相及！！！）
练习：如图所示，用滑轮组把重为80 N的货物提高2 m，所用的力为50 N，则这个滑轮组的机械效率是多大？
分析：对货物做的功是有用功，绳自由端的拉力F做的功是总功。
解： W有=G物h =80 N×2 m=160 J
W总=FS=F×2h =50 N×2×2 m =200 J
∴η=
×100% =80%
F
答：略
活动2：测算滑轮组的机械效率
　　 （1）、组装成如图所示的一个滑轮组，用它来提升重物G。所需器材是：
　　　动滑轮、定滑轮各2个，铁架台、测力计、刻度尺、细线、重物（钩码）。
　　 （2）、测算滑轮组工作时的机械效率需要测量哪些物理量？
　　　①重物G的重量；②重物G上升的高度；
　　　③拉力F的大小；④拉力移动的距离。
1、制定计划与设计实验：
2、进行实验与收集证据。
（1）、组装滑轮组
（2）、测物重G
（3）、测拉力F——利用滑轮组、弹簧测力计提起重物，注意要匀速提起，并观察测力计的示数，即 测出了拉力的大小。
（4）、测距离h——同时要有同学测出重物上升的距离。
（5）、把测得的三个数据填入表格，并计算有用功和总功。
使用弹簧测力计时首先要做的是什么呢？
用弹簧测力计测钩码的重力
钩码上升的高度（h）
细绳自由端通过的距离（s）
匀速拉动弹簧测力计使钩码升高到某一位置处，从弹簧测力计读出拉力F的数值。
实验次数 物体重量G/N 提升高度h/m 拉力F/N 拉力移动的距离s/m
1
2
3
数据记录：
有用功
W有/J
机械效率η
总功
W总/J
当改变物重时，用同一滑轮组提不同重物时
的机械效率是不同的，且重物越重其机械效率越
高。原因是克服动滑轮重力及摩擦力基本不变，而有用功占总功的比例越高。
提高滑轮组机械效率的措施：
（1）提高所提重物的重力；
（2）尽量减轻动滑轮的重力；
（3）减小各种摩擦。
结论：
分析利用机械做功时的有用功、额外功、总功。
机械
功
F
钩码
沙
F
木箱
F
木块
目的
W有用
W总
W额外
提钩码
提沙
提木箱
拉木块
G码h码
G沙h
G箱h
f S木
FhF
FS
FS
FS
的原因
克服杠杆
重和摩擦
克服动滑轮重、桶重和摩擦
克服摩擦
fS
克服绳子和轴间摩擦
从表中你发现W有用和W总的计算有什么规律？
小结：
有用功跟总功的比值叫机械效率
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:机械效率会不会大于１呢？为什么？
公式：
机械效率一般用百分数表示，没有单位
一些机械的机械效率：
抽水机：60%－80%
柴油机： 28%－40%
起重机
40%－50%
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（ ）
√
√
×
×
×
×
×
　　例2 ：如图，利用滑轮组匀速提升重960N的重物，所用拉力为600N，物体升高1m，不计绳重与摩擦，则：
1、人做的总功是多少？
Ｆ
s＝1m×2=2m
W总＝Fs =600N×2m=1200J
2、人做的额外功是多少？
W有用＝Gh =960N×1m=960J
W额外＝W总－W有用＝1200J－960J＝240J
3、滑轮组的机械效率是多少？
例3：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;L= 30cm=0.3m
求: W有; η
解: h= L=0.1m
1
3
W有=Gh=240 N×0.1m=24J
W总=FL=100 N×0.3m=30J
η= = ×100%=80%
W有
W总
24J
30J
F
G
例 4： 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？
解：
求： W有用 、 W总 、 η
已知：G=200N h=9m F=120N s=2h=2 9m=18m
×
答：有用功是1800J，总功是2160J，机械效率是83.3﹪
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，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
练一练：
1.比较下列三个滑轮组机械效率的大小，并简要说明理由．
G
G
G
G
甲
乙
丙
分析：甲、乙的有用功相等，但乙的额外功更多，所以η甲 ＞η乙；
甲、丙的额外功差不多，但丙的有用功更多，所以η丙 ＞η甲．
∴ η丙 ＞η甲＞η乙
练习：
2.如图所示，规格完全相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提升重为G1和G2的两个物体，不考虑绳重及摩擦，比较它们的省力情况和机械效率。
A.若G1=G2，则 F1B.若G1=G2，则 F1>F2，甲的机械效率高
C.若G1F2，甲、乙的机械效率相同
D .若G1答案：D
3.如图所示，使用滑轮组提升重物，物重G=1000N，拉力F=250N，将重物提高2m（绳在拉伸过程中不伸长），求：（1）有用功W有=？总功 W总=？机械效率η=？
（2）若绳子自由端提升的速度为0.5m/s，在5秒钟内重物升高多少米？
答案：（1）2000J；2500J；80％ （2）0.5m
4.某人用右图装置滑轮组（不及所有摩擦）提升一重物，在自由端所用拉力F=200N，若η=80 ％.求： (1)物体的重力G物=？
（2）动滑轮的重力G动
（3）若物体重力为1000N，该滑轮组的机械效率为多少？
答案：（1）800N （2）200N （3）83.3 ％
机械效率拓展训练
6.如图所示，A物体在水平地面上做匀速直线运动，已知绕过动滑轮的弹簧测力计上的示数为12N，滑轮的机械效率为75％求A物体所到地面摩擦力大小？
答案：18N
5.在下图中，物体A在地面匀速运动，对面对A的摩擦力是8N，物体移动的距离是2m，A物体的重力是9N，弹簧测力计示数是F=5N，求滑轮组的机械效率？
答案:80 ％
某人用F=100 N的力把木箱从斜面底端沿斜面推到2 m高处，斜面长4m，如图所示。这个人做了多少功？
2m
F=100 N
4 m
如果要求有用功，则要知什么？
假设木箱重150N，则有用功和机械效率各是多少？
2.如图所示，用滑轮组把重为80 N的物体匀速提起。(1)在不计绳重、动滑轮重和摩擦的情况下，拉力F的大小是 N；(2)若实际的拉力为50N，匀速将物体提高4 m，则拉力所做的功是 J，滑轮组的机械效率是 。
竖直放置的滑轮组
40
400
80%
水平放置的滑轮组
3.如图所示，滑轮组自重及摩擦不计。物体A重300 N，在F＝4 N的拉力作用下，物体以5 m/s的速度匀速运动。则物体在运动过程中受的阻力是 N；5 s内滑轮组
对物体A做的功是 J；拉力F的功率为 W。
12
300
60
总结这节课你学到了什么：
W有用
η=
W总
%
W有用
W总
直接对物体所做的功
动力（人所出的力）所做的功
W有用=F物s物
W总=Fs
F物
s物
s
F物
s物
s
F物
h
F拉
L
W有用
η=
W总
%
F物
s物
s
F物
s物
s
F物
h
F拉
L
W有用
η=
W总
%=
%=
Gh
Fs
Gh
Fnh
G
nF
=
%
%
W有用
η=
W总
%=
%=
F物s物
Fs
fs物
Fns物
f
nF
=
%
%
W有用
η=
W总
%=
%=
F物s物
Fs
G物h
FL
%