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25张PPT)

(共25张PPT)
第3节 如何提高机械效率
第十一章 机械功与机械能
学习目标
1. 了解有用功、额外功和总功的概念，及它们之间的关系。
2. 知道机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算，会测算滑轮组的机械效率。
3. 知道实际机械的机械效率总是小于1，知道提高机械效率的方法和意义。
什么是有用功和额外功
一
G
F
提升重物是目的，是有用功。
要达到目的，完成有用功，必须施加力 F 对滑轮做功，是总功。
提升重物，要克服滑轮重力和摩擦而额外做功，否则不能完成任务。这个功不是目的而又不得不做，是额外功。
例如：滑轮
额外功
在做有用功的同时，人们不需要但又不得不做的功，叫做额外功。
有用功
我们要做的，必须做的功，叫做有用功。
实现目的而做的功
克服机械自身（如动滑轮、绳子）的重力和摩擦等而做的功
有用功加额外功是总共做的功，叫总功。
即：W总=W有用+W额外
总 功
动力对机械所做的功
要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。
哪种办法最好，哪种办法最不好？
什么是机械效率
一
人提沙子做功
对沙子做功
对桶做功
W1 = 600 J
克服自重做功
总功 3120J
额外功2520 J
沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N
桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三楼高 6 m
W2 = 120 J
W3 = 2400 J
有用功600 J
对沙子做功
W1 = 600 J
对桶做功
对动滑轮做功
有用功600J
额外功180J
沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N
桶重20 N 口袋重5 N 地面到三楼高6 m
人拉滑轮利用桶做功
W2 = 120 J
W3 = 60 J
总功 780 J
对沙子做功
对口袋做功
对动滑轮做功
人拉滑轮利用口袋做功
沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N
桶重20 N 口袋重5 N 地面到三楼高 6 m
W1 = 600 J
W2 = 30 J
W3 = 60 J
有用功600J
额外功90J
总功 690 J
这种办法最好！
有用功 额外功 总功
1 600J 2520J 3120J
2 600J 180J 780J
3 600J 90J 690J
19.2%
76.9%
86.9%
机械效率——有用功跟总功的比值。
注：机械效率一般用百分数表示，没有单位。
我们总希望，有用功占总功的份额越大越好。
公式：η＝　　　　　　　　　　
W有用
W总
W有用
W有用+W额外
＝
总结
G
F
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，忽略机械自重和摩擦
机械效率的数值会等于或大于1吗，为什么
实验原理
实验器材
注意事项
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。
测量滑轮组的机械效率
三
同一滑轮组的机械效率与提升重物的重力有关，重物重力越大，机械效率越高；
不同滑轮组的机械效率也不相同，滑轮越重，机械效率越低。
影响滑轮组机械效率的因素
摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间）
（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）
如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳
物重
（物重增加，机械效率提高）
动滑轮重
（动滑轮重减小，机械效率提高）
请谈谈我们可以采取哪些措施来提高机械效率
减小摩擦
减小机械本身的重力
增加物重
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。
机械效率
有用功
对人们有用的必须要做的功
并非我们需要但又不得不做的功
有用功与额外功的总和
有用功跟总功的比值叫做机械效率
机械效率总小于1
机械效率
额外功
总功
W有用
W总
η＝
随堂练习
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
×100%=
300J
×100%=90%
s
h
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=240N
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=Fns物=100N×3×4m=1200J
W有用
960J
η=
W总
×100%=
1200J
×100%=80%
S绳
S物
3.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
×100%=
1200J
×100%=70%
h
L
4.关于机械效率的下列说法中，正确的是（　 ）　
A．利用机械越省力，机械效率越高
B．机械做功越快，机械效率越高
C．有用功相同、总功越大机械效率越高
D．额外功相同、有用功越大的机械效率越高
5.下列说法中正确的是（　　）
A．省力的机械不能省功，机械越省力，其机械效率越高
B．做功越快的机械，虽然它做的功不一定多，但是其机械效率是越高的
C．做相同的额外功时，有用功越大的机械效率越高
D．机械效率越低的时候，做功一定是越慢的
D
C
6.用图中的甲、乙两种方式分别提升同一重物，使它们在相同时间内匀速升高相同的高度，拉力F甲、F乙的作用点移动的速度分别为V甲、V乙，滑轮的机械效率分别为η甲、η乙（不计绳重和摩擦），则（　　）
A．V甲＞V乙 η甲＞η乙 B．V甲＜V乙 η甲＞η乙
C．V甲＜V乙 η甲＜η乙 D． V甲＞V乙 η甲＝η乙
B
7.如图所示，搬运工人用滑轮将重为425N的重物匀速提升4m，所用拉力为250N，时间为20s．则此过程中有用功是　　　　　　J，额外功是　　　　J，拉力的功率是　　　　　　W，滑轮的机械效率是　　　　　　．
8.如图所示，建筑工人用250N的拉力沿竖直方向匀速拉起400N的重物，重物上升4m所用的时间为25s，此过程中工人所做的功是　　　　　　J，拉力的功率为　　　　　　W，滑轮的机械效率是　　　　　　．
（第7题） （第8题)
1700
300
100
85%
53.3%
3000
120