11.3 如何提高机械效率课件 2022－2023学年沪粤版物理九年级上册(共35张PPT)

(共35张PPT)
温故知新
功的计算公式:
功率的计算公式:
P
W
t
=
F
W
s
=
s
W
F
=
P
W
t
=
t
W
P
=
F
W
s
=
F
P
V
=
11.3 如何提高机械效率
活动１
分析有用功与额外功
（a）用滑轮组提起重物
有用功：克服物体重力所做的功。即：W有 = G·h
一、什么是有用功与额外功
G
F
额外功（无用功）：克服动滑轮和绳子重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。
（b）利用挖掘机挖起泥土
有用功：克服泥土重力所做的功。 即：W有 = G·h。
额外功（无用功）：克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功。
提水
有价值的功；
对我们没用但又不得不做的功；
有用功与额外功的总和。
事例 目的 有用功 额外功 总功
1、用桶从井中提水
2、水桶掉进井里 要把桶捞起来
3、用书包把书背上楼
分析下列事例中的有用功、额外功、总功。（不考虑绳重和摩擦）
捞桶
背书
G水h
G桶h
G书h
G桶h
G水h
(G包+G人)h
= W总
+
= W总
+
= W总
+
1、有用功（W有用):
2、额外功( W额外):
3、总功( W总):
（动力对机械做的功。）
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
G沙h
G箱h
f S木
Fs
Fs
FL
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
fL
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？
塑料桶
铁桶
当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？为什么？
在使用机械时，人们总希望能量的利用率大一些，即：有用功在总功中所占的比例大一些。
200J
800J
10J
90J
甲
乙
有用功
额外功
二、什么是机械效率
机械效率＝
有用功
总功
机械效率：有用功跟总功的比值
●理解：a: η常用百分数表示；
b: η小于100%；
c: η没有单位。
公式：
思考：
机械效率的单位是什么？
答：机械效率是一个比值，没有单位.
机械效率能不能等于或大于1？
答：不能。因为使用机械总有额外功.
机械效率与功、功率有什么关系？
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 机械效率是指有用功在总功中所占的比例
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。
用来表示:做功的快慢.
功率越大表示:做功越快
用来表示：有用功占总功的比例.
一、功率
二、机械效率（η）
回顾
公式：
（即生活中所说的：工作质量.）
例1：通过一动滑轮用50 N的拉力提起重为80N的重物，使重物提高2m。
（1）拉力做多少功？
（2）如用手直接提起做功多少？
W手提=Gh=80N×2m=160J
W拉力=Fs=50N×4m=200J
机械效率呢？
F
绳子自由端通过的距离s=2h=2×2m=4m
总功
有用功
解：
＝80%
例2：某人用F=100N的力把重150N木箱从斜面底端沿斜面推到2m高处，斜面长4m，如图所示。求：这个人做的总功、有用功、斜面的效率。
2m
F=100N
4m
解： W总=F s =100N×4m=400J
答：
W有用=Gh =150N×2m=300J
×
实验原理：
所测物理量：
物重G、拉力F、重物上升的距离h、
弹簧测力计移动的距离S
测量仪器：
弹簧测力计、刻度尺
活动２
测算滑轮组的机械效率
实验步骤：
1、按图组装滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置
2、匀速竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码G升高，读出弹簧测力计的示数F,用刻度尺测出钩码上升的距离h和弹簧测力计移动的距离s
动画演示
某实验小组在“测滑轮组的机械效率”的实验中得到的数据如表所示，第1、2、3次实验装置如图中的甲、乙、丙所示。
甲
乙
丙
序号 钩码重G/N 测力计的示数F/N 钩码上升高度h/m 测力计移动距离s/m W总/J W有用/J 机械效率η
1 0.5 0.24 0.1 0.3
2 1.0 0.40 0.1 0.3
3 1.0 0.26 0.1 0.5
进行实验与收集证据：
69.4
％
83.3
％
76.9
％
0.072
0.05
0.120
0.1
0.130
0.1
(1)、比较1、2两次实验，可得的结论：
(2)、比较2、3两次实验，可得的结论：
不同的滑轮组机械效率不同，且在物重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低.
实验结论：
69.4
％
83.3
％
76.9
％
同一个滑轮组，在提升不同的重物时，其机械效率是不同的。（因为提升物体越重，所做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率越高。）
重温：
1、有用功：人们所需要的，根据目的来确定的
2、总功：等于动力所做的功，
W总=W有用 ＋W额外。
滑轮组的机械
效率的影响因素：
动滑轮重
被提升物体的重
绳重及绳与滑轮间的摩擦
一些机械的机械效率：
抽水机：60%－80%
柴油机： 28%－40%
起重机：40%－50%
滑轮组：50%－70%
1804年特雷维辛克发明的蒸汽机车．
蒸汽机的效率通常只有6%－15%．
你认为可以从哪些方面提高机械效率？
1、有用功相同时，减少额外功
2、额外功相同时，增加有用功
一是减轻机械自重
二是减小摩擦
途径
G
F
.
减小额外功的方法
4、解：W有用=Gh=720N×10m=7200J
由 得
答：
5、解：
（1）尽量减少机械自重
（2）尽量提高每一次提升物体的质量
（3）加强机械维护，经常保养，定时润 滑，减少摩擦。
对于如图所示的滑轮组，如果没
有刻度尺，能否测出该滑轮组的
机械效率？
帮帮忙
（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）利用现代科学技术，机械效率可以等于1 （ ）
（8）有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高（ ）
×
×
×
×
√
√
1.判断：下面说法中是否正确．
×
√
练一练
2.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。
解：
答：
3.如图所示，用滑轮组把重为80N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4m，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%
4、用如图的滑轮组水平地拉动物体．已知物重为1000N，物体与地面间的摩擦力是240N，当绳端的拉力是100N物体移动了4m时。求：有用功、总功和滑轮组的机械效率分别是多少？
解：
F物
f=240N
W有用=fS物=240N×4m=960J
W总=FS绳=F nS物=100N×3×4m=1200J
W有用
960J
η=
W总
=
1200J
=80%
S绳
S物
答：
5.如图所示，斜面高为1m，长为3m，工人用400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子推到车上,求：
（1）在这过程中推力做的有用功；
（2）在这过程中推力做的总功；
（3）斜面的机械效率。
解：
G物
F物
W有用=G物h=840N×1m=840J
W总=FS=400N×3m=1200J
F推
W有用
840J
η=
W总
=
1200J
=70%
h
s
答：
6、在“测滑轮组机械效率”的实验中，小强按正确方法操作，如图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据。
（1）由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为____J,人做的总功为____J。
钩码总重 G(N) 钩码上升高度h(m) 测力计拉力 F(N) 测力计移动距离s(m)
5 0.05 1.4 0.15
0.25
0.21
（2）对以上两个计算结果
进行比较，其不合理之处是
____________；结合测力
计放大图，可知小强的错误
是_________________。
（3）在该次实验中，所测滑
轮组的机械效率应该是______。
有用功大于总功
测力计的示数读错
92.6%
钩码总重 G(N) 钩码上升高度h(m) 测力计拉力F(N) 测力计移动距离s(m)
5 0.05 1.4 0.15
7.如图，用滑轮组匀速提起一个重为350N的物体，物体在10s内上升了1m，人拉绳子的力为250N。（不计绳重和摩擦）。求：
（1）人拉绳子做功的功率；
（2）动滑轮重；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）若用此滑轮提升450N的重物，
该滑轮组的机械效率又为多大？