12.3 机械效率 (共31张PPT)人教版物理 八年级下册

(共31张PPT)
12.3机械效率
复习提问:
1.做功的两个必要因素是什么
2.功的计算公式和单位
3 通过一动滑轮用60 牛的拉力提起重 为100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=Gh=100N×2m=200J
W拉=FS=60N×4m=240J
为什么利用机械做的功大于不用机械直接用手做的功呢 ？
F
S=2h=2×2m=4m
解:
由图可知：n=2
机械的三种功
要提升G，同时必须将本滑轮也提升。这时要克服滑轮重力和摩擦而额外做功，否则你不能完成任务。本功无利用价值而又不得不做，是额外功。
提升重物G是目的，有利用价值，是有用功
要实现目的，完成有用功,必须施加动力F对滑轮做功，是总功
请你判断
★用水桶从井中提水时，所做的有用功是
，额外功是 ，总
功是 ；
如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来
的桶里带了一些水，有用功是 ，
额外功是 ，总功是 。
人提沙子做功
对砂子做功
对桶做功
克服自身重力
做功
人拉滑轮做功
对砂子做功
对桶做功
对动滑轮做功
人拉滑轮做功
对砂子做功
对口袋做功
对动滑轮做功
人提沙子做功
①对砂子做功
②对桶做功
600J
③克服自重
做功
总功3120J
额外功2520J
砂子重100N 人重400N 桶重20N 地面到三楼高6 m
120J
2400J
有用功600J
人拉滑轮做功
①对砂子做功
600J
②对桶做功
③对动滑轮
做功
砂子重100N 桶重20N 动滑轮重10N 地面到三楼高6 m
有用功600J
额外功180J
总功780J
人拉滑轮做功
①对砂子做功
②对口袋做功
③对动滑轮
做功
600J
砂子重100N 动滑轮重10N 口袋重5N 地面到三楼高6 m
有用功600J
额外功90J
总功690J

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
一　　功
功
总功有两种计算方法：
㈠　W总＝ W有用 ＋W额外
㈡　拉力做的功：W总＝ FS
你知道生活中的 一词吗？
种子的发芽率、树的成活率
粉笔利用率
时间的利用率
“率”
上述的几个“率”=有用的量/总量
表示事物某一方面的优劣。
二 机械效率
有用功跟总功的比值叫机械效率
答:有用功总小于总功，所以机械效率总小于1
公式：
机械效率一般用百分数表示，没有单位
思考:机械效率会大于１吗？为什么？
理想情况：忽略机械重力和摩擦，则机械效率等于1。其它任何情况，机械效率都小于1。
起重机的机械效率是60%,它表示什么意义？
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的比例是60%，另外的40％是额外功．
离心式水泵60%－80%
柴油机28%－37%
起重机40%－50%
汽油机 22%－27%
电动机 80%－90%．
燃气轮机 20%30%．
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%．
空气喷气发动机 50%－60%
例题:起重机把质量为0.6t的重物提升了3m,而它的电动
机所做的功是3.4×104J,起重机的效率是多少
解: 起重机提升重物所用的力等于物体所受的重力
F=G=mg=0.6 ×103 kg ×10 N / kg=6 × 103 N
起重机提升重物所做的功是有用功
W有用 = G h=6 × 103 N ×3m=1.8 × 104 J
起重机的电机所做的功是总功
W总=3.4× 104J
起重机的机械效率是:
=
___________
1.8 × 104 J
3.4 × 104 J
=53
★一人用50牛的力压杠杆，在2s内把重150N的物体升高了0.2m，人手下降0.8m，则人对杠杆做功____，杠杆对物体做功_____，杠杆的机械效率为_____。
★用定滑轮、动滑轮和滑轮组分别提起同一重物，若不计摩擦和绳的重力，则三种情况下的机械效率（ ）
A.动滑轮最高 B.滑轮组最高
C.定滑轮最高 D.三者相同
影响滑轮组机械效率的因素
1、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦
（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）
2 、所提升的物重
（物重增加，机械效率也提高）
3、动滑轮的自重
（减少动滑轮的重力，机械效率也提高）
请你思考
如何提高机械效率 ？
▲改进机械的结构，减小机械自重
▲ 减小机械间的摩擦力。
请你思考
　　例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。
例如：加强机械运动部位的润滑.
为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？
刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。
实验器材：
实验探究：滑轮组的机械效率总是一定的吗？
重力G、拉力F、绳子移动距离S、重物上升高度h
在测定滑轮组机械效率的实验中：
⑴根据的原理是_____________。
⑵实验中需要的测量工具有________和____________。
⑶需要直接测量的物理量有：绳端的拉力F、___________、__________和______________。
⑷实验时拉力的方向应尽量________，且应在钩码__________的过程中读取拉力的大小。
η=W有／W总
刻度尺
弹簧测力器
物体重G
物体上升距离h
绳自由端移动距离S
竖直向上
匀速移动
G
G
G
F
F
甲
乙
实验数据：
机械效率
有用功
W有用
（J）
鈎码上升高度
h（m)
鈎码重
G(N)
总功
W总
J
拉力移动距离
S（m)
拉力
F（N）
0.5
1.0
0.1
0.3
2.0
0.1
0.9
0.3
0.15
0.1
66.7%
0.27
0.2
74.1%
结论：用相同结构的滑轮组提升不同的重物，物体越重，机械效率越高。
4.0
4.0
1.5
1.2
0.1
0.1
0.3
0.5
0.4
0.4
0.45
0.60
88.9%
66.7%
结论：用不同结构的滑轮组提升相同的重物，动滑轮越重，机械效率越低。
结论:
①任何一个机械的机械效率都不是固定的。
②使用相同的滑轮组做功时，其额外功是相同的，提升不同的物体时，物体越重，做的有用功越多，则机械效率越高。
③使用不同的滑轮组做功时，提升相同的物体，其有用功相等，动滑轮个数越多，则额外功越多，总功越大，则机械效率越低。
探究:
斜面的机
械效率
1.把物体拉上斜面
时,额外功是什么
(克服物体与斜面
之间的摩擦力而做
功)
2.探究一下光滑程度一样的斜面,当它的倾斜程度不同
时 斜面的机械效率是否相同.
请思考:
1.怎样计算总功
W总= F S
2.怎样计算有用功
W有用 = G h
3.实验中需要测量哪几个物理量
改变木板的倾斜程度,再测量两次斜面的机械效率
实验前请猜想:
1.你认为省力多少与斜面的倾斜程度有什么关系
2.斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系
最陡
较陡
较缓
机械效率
总功
W总/J
有用功
W有/J
斜面长s/m
沿斜面拉力F/N
斜面高度h/m
小车重量G/N
斜面的倾斜程度
5.0
5.0
5.0
0.5
0.5
0.5
0.1
0.15
0.25
1.6
2.2
3.1
0.5
0.75
1.25
0.8
1.1
1.55
63%
68%
81%
FS=Gh
光滑程度相同的斜面，越平缓越省力，机械效率越低。
2.如图所示，为使重为1500N的物体匀速移动到长100m斜面的顶端，若斜面的高为10m.需用180N的推力，则这个斜面的机械效率是多少？
例题： 某人用如图所示的滑轮组提升2000牛的重物，所用的拉力是800牛，绳子自由端被拉下4米。（1）这个人做的总功是多少焦？（2）有用功是多少焦？（3）额外功是多少焦？（4）这个滑轮组的机械效率是多少？
已知：G=2000 N,F=800N S=4m
求： W总 W有用 W额外 η
答：（略）
F
G
解(1)W总=F·S=800N×4m=3200J
(2)W有用=G·h=2000N×1m=2000J
(3)W额外= W总－ W有用=3200J －2000J=1200J
(4) η =
W有用
W总
×
100％=
2000J
3200J
× 100％
=62.5％
例３，如图8－3所示，用滑轮组拉动物体由A到B，物体前进了一段距离S。要拉动物体，必须克服物体与支持面间的摩擦力，所以克服支持面与物体间的摩擦力做的功，就是有用功。动力F（即拉力）做的功是总功。而克服绳与滑轮间的摩擦力做的功是额外功。
通过以上两个实例请你考虑：有人说，有用功就是G·h（G是物重，h是物体升高的距离）。这种说法对吗？有人认为，只要是克服摩擦力做功，一定是无用功（额外功），这种认识错在哪里？