2022年秋九年级上沪粤版物理 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
预习与检测一
什么有用功、额外功和总功的含义，以及他们之间的关系。
活动１
分析有用功与额外功
（a）用滑轮组提起重物
有用功：克服重物重力所做的功。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）利用挖掘机搬
运泥土
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
为达到我们目的而做的功；
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):
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？
预习与检测二
知道机械效率，会用机械效率进行简单的计算，会测算滑轮组的机械效率。
知道实际机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
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
如果我把这个比例叫做机械效率，那么机械效率等于什么？
表达式：
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。
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1？
答：不能。因为使用机械总有额外功
机械效率低，则说明这机械做功少，对吗？
答：不对 。说明有用功在总功中所占的比例小。
活动２
测算滑轮组的机械效率
F
G
次数 物重
（G）（N） 轮重（G）（N） 拉力（F）（N） 拉力通过距离（s）（m） 重物上升高度（h）（m） 机械效率（η）
1 2 1
2 4 1
例1：通过一动滑轮用50 牛的拉力提起重为80牛的重物，使重物提高2米。
（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的力把木箱从斜面底端沿斜面推到2m高处，斜面长4m，如图所示。这个人做了多少功？
2m
F=100N
4m
解： W =F s
=100N×4m
=400J
答： 这个人做了400J的功。
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？
总功
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
这节课你学到了什么：
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
Fn
=
%
%
W有用
η=
W总
%=
%=
F物S物
FS
fS物
FnS物
f
Fn
=
%
%
W有用
η=
W总
%=
%=
F物S物
FS
G物h
FL
%
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
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%．
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。
有用功:有利用价值的功.
总 功:动力对机械做的功.
额外功:对人们没有利用价值而又不 得不做的功.
定 义：有用功跟总功的比值.
一、三功
二、机械效率（η）
公 式：η＝　　　　　　　　　　
Ｗ有用
Ｗ总
Ｗ有用
Ｗ有用＋Ｗ额外
×＝
三功的关系
η<1.
滑轮组机械效率计算
1、如图所示，用滑轮组把重为270N的货物匀速提到1m高的楼上，所用拉力100N，则有用功、总功和滑轮组的机械效率分别是多少？
解：
W有用=F物h=G物h=270N×1m=270J
起重机匀速提升重物所用的力F物等于物体所受的重力G物
G物
F物
W总=FS=Fnh=100N×3×1m=300J
W有用
270J
η=
W总
%=
300J
%=90%
S
h
滑轮组机械效率计算
2、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=100N
起重机匀速拉动重物所用的力F物等于物体所受的摩擦力f
W有用=F物S物=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
斜面机械效率的计算：
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
工人匀速提升重物所用的力F物等于物体所受的重力G物
W有用=F物S物=G物h=840N×1m=840J
W总=FS=FL=400N×3m=1200J
F拉
W有用
840J
η=
W总
%=
1200J
%=70%
h
L
（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．
×
√
2：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%
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300N，在F＝4N的拉力作用下，物体以5m/s的速度匀速运动。则物体在运动过程中受的阻力是 N；5s内滑轮组对物体A做的功是 J；拉力F的功率为 W。
12
300
60
斜面
4：斜面也是一种简单机械。如图所示，已知斜面上木箱的质量m=40kg，人对木箱的拉力F=75 N，斜面长s=4 m，斜面高h=O．5 m。求：
①木箱受到的重力(g取10 N／kg)；
②斜面的机械效率。
解：
（1）G=mg=40kg×10 N／kg=400N
（2）
W有用
η=
W总
%=
%=
F物S物
FS
G物h
FL
%
=
400N×0.5m
75N×4m
=66.67%
1.一物体质量为18kg，其所受重力为 N．如图所示，小明用定滑轮将该物体在4s内匀速提高2m．所用拉力为200N．此过程中，小明做的有用功是____ J，定滑轮的机械效率是 ，(取g＝10N/kg)
180
360
90％
F物
2.用一个动滑轮把500N的重物 提高1m，所用的拉力是300N，
在此过程中有用功为多少？
总功为多少？
动滑轮的机械效率为多少？
3.利用如图所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计.求:（1）W总=？（2）W有用=？ (3) W额外= (4)η= (5) G动=
G
F
.
答案: (1) W总= 240J;
(2) W有用= 180J;
(3) W额外= 60J;
(4) η = 75％;
(5) G动=60N。
4.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？
5.小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m，杠杆的另一端将320N的重物提高了0.5m，他做的有用功是多少？总功是多少？杠杆的机械效率是多少？
6.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
8.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
7.在下图中，物体A在地面匀速运动，对面对A的摩擦力是8N，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 ％
教学目标
1.了解有用功、额外功和总功的含义，以及他们之间的关系。
2.知道机械效率，会用机械效率进行简单的计算，会测算滑轮组的机械效率。
3.知道实际机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
作业与导学
课后2.3.4
导学：什么是能、动能、势能？知道动能、势能的影响因素？知道动能和势能可以相互转化。