3.4 简单机械 机械效率（课件 29张ppt）

(共30张PPT)
---机械效率
使用任何机械都不能省功．
功的原理
不省功的原因是什么？
因省力的机械必费距离，省距离的机械一定费力，而功（力×距离）不变，所以不能省功．
使用机械时，虽然不省功，但会做一些并不希望做的功。
F
用如图所示的滑轮组提升重为600牛的重物，动滑轮重20牛，则拉力要多大？（摩擦及绳的重力不计）
F＝1/2（G物＋G动） ＝1/2（600牛＋20牛）＝310牛
要使重物上升2米，绳子自由端需拉过几米？
s＝2h＝2×2米＝4米
拉力所做的功是多少焦？
W＝Fs＝310牛×4米＝1240焦
提升重物所做的功是多少焦？
W＝G物h＝600牛×2米＝1200焦
提升动滑轮所做的功是多少焦？
W＝G动h＝20牛×2米＝40焦
希望做的功
不希望做的功
某人用动滑轮将重为G1的米袋提升h高度。设动滑轮重G2，不考虑绳子重及滑轮摩擦，人的拉力所做的功为：
W=Fs=
=G1h+G2h
G1h和G2h都是人所希望作的功么？
G1h是人拉米袋所作的功，属于有用功,G2h是人拉动滑轮所作的功，不是人所希望作的，属于额外功。
1、有用功：必需做的功
一、有用功与额外功
2、额外功：不需要但又不得不做的功
3、总功：有用功＋额外功
W总＝W有用＋W额外
克服摩擦所做的功
克服机械本身重力所做的功
注：通常总功指对机械所施加的动力所做的功
砂子重100N
体重400N
动滑轮重10N
桶重20N
口袋重5N
每层高3米
请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。
请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？
1 2 3
有用功（J）
额外功（J）
总功（J）
600
600
600
2520
3120
180
780
90
690
砂子重100牛,桶重20牛,
体重400牛,口袋重5牛,
动滑轮重10牛
如图,某人用动滑轮(重为G2)将物体(重为G1)提升h高度,不考虑绳重及滑轮轴心处的摩擦,人所做的功为
W=W1+W2
从能量转化的角度对各种功加以分析
总功=有用功+额外功
总功=人提供的能量
有用功=物体增加的势能
额外功=滑轮增加的势能
1、有用功跟总功的比值叫机械效率
(2)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,思考机械效率会大于１吗 为什么
公式：
(1)机械效率一般用百分数表示，没有单位
二、机械效率
起重机的机械效率是60%
它表示什么意思？
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%，也可以说有用功在总功中占有60%，另外的40％是额外功．
F
用如图所示的滑轮组提升重为600牛的重物，动滑轮重20牛，则拉力要多大？（摩擦及绳的重力不计）
拉力所做的功是多少焦？
W＝Fs＝310牛×4米＝1240焦
提升重物所做的功是多少焦？
W＝G物h＝600牛×2米＝1200焦
提升动滑轮所做的功是多少焦？
W＝G动h＝20牛×2米＝40焦
求：该滑轮组的机械效率
3、提高机械效率的方法
（2）减小机械自重来减少额外功
（1）减小机械间的摩擦力来减少额外功
机械效率的定义 ： 有用功跟总功的比值
课 堂 小 结

有用功 ：对人们有用的功
额外功 ：人们不需要但又不 得不做的功
总功 　 ：有用功与额外功的总和
公式：
∴ 　　永远小于1
练习
1、一台起重机将重3600牛的货物提高4米，如果额外功是9600焦，起重机做的有用功是多少 总功是多少 机械效率是多少
2、如图所示，滑轮组的机械效率为80％，设重1600牛的物体G匀速上升4米，求 (1)有用功；(2)总功；(3)拉力的大小。
1、用一个动滑轮把重100N的沙子提到9m高的脚手架上,所用的力是60N,那么做的总功是 J,有用功是 J ,机械效率是 。
2、用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的货物抬高20cm，手向下压杠杆的力是220N，手下降的高度是 cm，人做的总功是 J，有用功是 J，这根杠杆的机械效率是 。
1080
900
83.3%
40
88
80
90.9%
斜面
500牛
3米
F
你还有办法吗？
三、斜面 　　　－－一种可以省力的简单机械
斜面
L
h
G
F
A
C
B
FL
W动力=
W斜面克服阻力
=Ｇh
FL
=Ｇh
2.斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一。
3. 同一物体升高相同的高度，斜面越长越省力。
1.使用斜面可以省力.
斜面
测量斜面的机械效率
F
通过下图想想，测量斜面的机械效率，需要测量哪些量，需要哪些器材？
L
h
G
W总=FL
W有用=Gh
η=
FL
Gh
提出问题：斜面的机械效率与什么因素有关？
进行假设：
可能与斜面的粗糙程度有关
可能与斜面的倾斜程度有关
可能与物体的重力有关
……
进行实验，记录数据（注意：控制变量法)
(1)探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系时,控制斜面的粗糙程度和物体重力一定,改变斜面的倾斜程度。分别就较缓、较陡、最陡做三次
斜面倾斜程度 斜面
材料 小车重
G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉
力F/N 斜面长
s/m 有用功
W有/J 总功
W总/J 机械
效率
较缓 木板
较陡 木板
最陡 木板
(2)探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系时,控制斜面的倾斜程度和物体重力一定,改变斜面的粗糙程度。分别在毛巾、木板、玻璃斜面上做三次
斜面倾斜程度 斜面
材料 小车重
G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉
力F/N 斜面长
s/m 有用功
W有/J 总功
W总/J 机械
效率
较陡 毛巾
较陡 木板
较陡 玻璃
(3)探究斜面机械效率与物体重力的关系时,控制斜面的倾斜程度和粗糙程度一定,改变物体的重力。分别就较轻、较重、最重做三次
斜面倾斜程度 斜面
材料 小车重
G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉
力F/N 斜面长
s/m 有用功
W有/J 总功
W总/J 机械
效率
较陡 木板 较轻
较陡 木板 较重
较陡 木板 最重
总结：影响斜面的机械效率的因素有斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度、物体的重力。
1:在斜面的粗糙程度、物体重力一定时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高。
2.在斜面的倾斜程度、物体重力一定时,斜面越光滑,斜面的机械效率越高。
3.在斜面的倾斜程度、粗糙程度一定时,物体重力越大,斜面的机械效率越高。
总功W总=Fs
有用功W有用=Gh
额外功W额外=fs
机械效率
若斜面光滑,f=0
W总=W有用
W额外=0
Fs=Gh
Gh一定时,S越长，F越省力
斜面长18米, 高9米, 将一个重200牛顿的物体匀速从斜面底端拉到顶端时, 拉力与斜面平行, 如果用拉力为120牛顿. 求:
(1) 斜面的机械效率 (2) 额外功为多少焦耳
解：
W额外=W总-W有用
=2160J-1800J
=360J
斜面的应用
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．有用功总小于总功,所以机械效率总小于1
7．做的额外功一定时,总功越少,机械效率越高
判断：下面说法中是否正确．
3、一斜面长10米，高2米，用25牛的力沿斜面将重为100牛物体推上去，则（ ）
A、有用功是25焦，机械效率是25%
B、有用功是200焦，机械效率是25%
C、有用功是200焦，机械效率是80%
D、有用功是250焦，机械效率是20%
C