3.4.4 简单机械（24张ppt）

(共24张PPT)
第四课时 机械效率
1. 有用功（W有）：提升重物的过程中，必须做的功。
2. 额外功（W额）：为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功。
3. 总功（W总）：
即有用功与额外功的总和。
s
h
W有 = G1h
人的拉力F（动力）对动滑轮（机械）所做的功
W总= F动力 S动力
一般不直接计算
（滑轮自重、摩擦等）
借助动滑轮用F的拉力将重为G1 的物体提升h 高度
F
G1
W总= W有+W额
总功=人提供的能量
有用功=重物增加的势能
额外功=动滑轮增加的势能
+
摩擦产生的内能
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。
区分有用功与额外功
工人用桶提沙子，将沙子运上二楼请分别计算出有用功、额外功和总功分别是多少？
一、有用功、额外功、总功
沙子重80 N ; 人体重400 N ; 桶重 20 N ; 地面到二楼高 6 m
3m
3m
对沙子做功
对桶做功
W1 = 480 J
克服自重做功
总功 3000J
额外功2520 J
W2 = 120 J
W3 = 2400 J
有用功480 J
你能算出有用功在总功中占的百分比吗？
W有用
W总
×100%
=
16%
480J
3000J
×100%
=
W总= W有+W额
①机械效率通常用百分率表示没有单位 。
②由于存在额外功，有用功总小于总功，所以机械效率总小于100% 即：η<1
二、机械效率
定义：有用功跟总功的比值。
公式：
【p97】 在使用机械工作时，有用功在总功中所占的比例越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率η。
音标/'i:t /，中文读音为“伊塔”
问题①：你希望额外功大一些还是小一些？
F
滑轮组的机械效率是78%，它表示什么意思？
使用滑轮组提升重物时所做的有用功跟总功的比值是78%，也可以说有用功在总功中占有78 %，另外的22％是额外功。
问题②：你用滑轮组提升重物的过程中，需要做哪些额外功？
①克服动滑轮自重做功 ； ②克服摩擦力做功
③克服绳子自身重力做功
额外功小一些较好。
A
1. 关于机械效率，以下说法正确的是（ ）
D. 省力越多的机械，机械效率越高
C. 做功越多的机械，机械效率越高
B. 单位时间里做功越多的机械，机械效率越高
A. 机械效率总小于1
2.某机械的机械效率是75%，这说明使用这一装置做功 ( )
D. 额外功占总功的3/4
C. 总功是有用功的3倍
B. 有用功是额外功的3倍
A. 总功是额外功的3倍
B
【例1】如图所示的动滑轮，用280牛的力提升重为400牛的重物，动滑轮重60牛，要使重物上升2米，求：该动滑轮的机械效率？（摩擦及绳的重力不计）
三、机械效率——动滑轮
总功 即拉力所做的功是：
W总 = Fs = 280牛×4米 = 1120焦
有用功 即提升重物所做的功是：
W有 = G物h = 400牛×2米 = 800焦
η
=
W有用
W总
×100%
=
800焦
1120焦
×100%
≈
71.4%
拉力移动距离为 s = 2h = 4米
四、机械效率——滑轮组
F
实验原理
注意事项
竖直向上，缓慢拉动测力计。
实验次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 拉力移动距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1 0.50 0.030 0.015 0.30 0.087 0.026 57.47%
2 1.00 0.030 0.030 0.40 0.091 0.036 88.69%
3 1.50 0.030 0.045 0.59 0.086 0.050 88.76%
四、机械效率——滑轮组
结论：
同一滑轮组, 提升物重越大，机械效率越高。
η =
=
关于测量滑轮组机械效率的几点说明：
=
=
=
1.在测滑轮组的机械效率时，可以不测量S和h；
2.若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重时：
F=(G+G动)/n
η =
G+G动
G
η=
即：
即：
η=
G+G动
G
F
结论①：动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。
结论②：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。
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，机械效率也提高）
动滑轮重
（动滑轮重减小，机械效率也提高）
影响滑轮组机械效率的因素
例2 （2019 荆门）如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是（　　）
①A物体比B物体轻
②提升A的拉力较大
③提升A所做的额外功较少
④提升A做的有用功较多
A．只有①③ B．只有②④
C．只有②③ D．只有①④
A更重
B
提升A的拉力较大
提升A做的有用功较多
例3（2019 福建）工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为 （　　）
A．10% B．45%
C．80% D．90%
D
3. 如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300 N的物体，拉力F的大小为30 N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45 N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为 (　　)
A. 45 N、50%　
B. 45 N、75%
C. 60 N、50%　
D. 60 N、75%
B
f=45N
五、机械效率——斜面
如图斜放的平板构成了一个斜面.
为什么搬运货物时要用斜面？
斜面也是一种简单机械，利用它可以更省力地将货物从低处搬运到高处。
五、机械效率——斜面
h
l
f
F
G
N
W有用=G·h
W总=F·l
W额外=f·l
不做功
即：
η=
FL
Gh
计算斜面的机械效率我们需要测量哪些量？
斜面的机械效率与
1. 斜面的粗糙程度有关：同一斜面，拉同一物体，斜面越粗糙，拉力越大，效率越低。
2. 斜面的倾斜程度有关：粗糙程度相同，拉同一物体，斜面越陡（倾角越大），拉力越大，效率越高。
实验时沿斜面匀速拉动木块，并在拉动中读出拉力的大小。
探究：影响斜面机械效率的因素
4.如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s，经过t=10s，货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：
（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功；
（2）汽车对绳的拉力大小；
（3）斜面的机械效率。
解：（1）t时间内汽车对绳的拉力所做的功：
W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J；
（2）由图知，n=3，拉力端移动速度：v=3v物=3×2m/s=6m/s，
由P=Fv可得汽车对绳的拉力大小：
（3）不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物做的功等于汽车对绳的拉力所做的功，即W总=1.2×106J：
斜面的机械效率：
种子的发芽率
树的成活率
油烟净化率
工作效率
“率”：比例；两个相关的数在一定条件下相比所得的值
你知道生活中含 的词吗？
“率”
3m
3m
3m
工人用桶提沙子，将沙子运上二楼
他的真正目的是：
把沙子运上二楼
对空桶做功
克服自身重力做功
对人们有用必须做的功
为了把沙子运上二楼额外做的事：
并不需要做但又不得不做的功
有用功
额外功
从功是能量转化的量度的角度，对有用功、额外功和总功进行分析。
（3）、总功（ W总）
重物增加的势能
人增加的势能
桶增加的势能
人提供的能量