11.5 机械效率 课件（共21张PPT）

(共21张PPT)
第五节 机械效率
繁忙的建筑工地，用到了哪些简单机械？
从做功的角度思考！
【任务】把沙子运到三楼
，请设计一个最佳方案！
F
【活动】再探动滑轮
h
s
G
W1=Fs
W2=Gh
“拉绳所做的功”和“动滑轮拉钩码所做的功”相等吗？
把钩码提升的高度一定时，哪些因素会影响拉绳所做功的多少？
钩码所受的重力
滑轮所受的重力
绳子所受的重力
摩擦力
h
s
1、如图，将滑轮安装好，用弹簧测力计沿竖直方向匀速缓缓拉动重为G的钩码．
2、分别测出绳子所受的拉力F、绳子自由端移动的距离s、钩码所受的重力G和钩码上升的高度h .
3、改变钩码的数量（改变滑轮重等），重复上述步骤．
4、将数据填入表中．
F
G
W1=Fs
W2=Gh
[实验1]改变钩码重，探究拉绳做功和拉钩码做功的关系.
[实验1]设计实验数据记录表：
实验 次数 绳端受的拉力F/N 绳端移动距离s/m 测力计拉绳端 做的功F·s /J 钩码受的 重力G/N 钩码上升高度h/m 动滑轮拉钩码做的功G·h /J
（1）
（2）
（3）
[实验1]实验数据记录表：
实验 次数 绳端受的拉力F/N 绳端移动距离s/m 测力计拉绳端 做的功F·s /J 钩码受的 重力G/N 钩码上升高度h/m 动滑轮拉钩码做的功G·h /J
（1）
（2）
（3）
实验次数 绳端受的拉力F/N 绳端移动距离s/m 测力计拉绳端 做的功F·s /J 钩码受的 重力G/N 钩码上升高度h/m 动滑轮拉钩码做的功G·h /J
（1） 0.41 0.2 0.082 0.49 0.1 0.049
（2） 0.66 0.2 0.132 0.98 0.1 0.098
（3） 0.93 0.2 0.186 1.47 0.1 0.147
[实验1]实验数据记录表：
结论：拉绳所做的功，总是大于动滑轮拉钩码所做的功．
思考：其原因是什么？
[实验1]实验数据记录表：
分析：拉绳所做的功，还包含克服摩擦、动滑轮重和绳重所做的功．
实验次数 绳端受的拉力F/N 绳端移动距离s/m 测力计拉绳端 做的功F·s /J 钩码受的 重力G/N 钩码上升高度h/m 动滑轮拉钩码做的功G·h /J
（1） 0.41 0.2 0.082 0.49 0.1 0.049
（2） 0.66 0.2 0.132 0.98 0.1 0.098
（3） 0.93 0.2 0.186 1.47 0.1 0.147
有用功、额外功、总功
4、三者关系：
2、额外功W额外
动力克服机械的重力和摩擦力，并非所需但不得不做的功．
3、总功W总
动力对机械所做的功．
W总=W有用+W额外
1、有用功W有用
机械对外所做的有利用价值的功．
W总=Fs
W有=Gh
h
s
F
G
机械效率 η（读作“Yīt ”）
2、公式：
1、定义：有用功与总功的比值叫作机械效率．
3、由于额外功的存在，总有W有用＜W总，因此η＜100% ．
实验次数 绳端受的拉力F/N 绳端移动距离s/m 测力计拉绳端 做的功F·s /J 钩码受的 重力G/N 钩码上升高度h/m 动滑轮拉钩码做的功G·h /J
（1） 0.41 0.2 0.082 0.49 0.1 0.049
（2） 0.66 0.2 0.132 0.98 0.1 0.098
（3） 0.93 0.2 0.186 1.47 0.1 0.147
[实验1]探究物重对动滑轮的机械效率有何影响.
规律：动滑轮提升的物重越大，机械效率越高．
机械
效率
η
59.8%
74.2%
79.0%
W总/J
W有/J
实验 次数 滑 轮 种 类 绳端受的拉力F/N 绳端移动距离s/m 测力计拉绳端 做的功 W总/J 钩码受的 重力G/N 钩码上升高度h/m
拉钩码做的功W有/J
（1） 大动滑轮
（2） 小动滑轮
（3） 大定滑轮
（4） 小定滑轮
机械
效率
η
[实验2、3]探究动滑轮重对其机械效率有何影响.
实验 次数 滑 轮 种 类 绳端受的拉力F/N 绳端移动距离s/m 测力计拉绳端 做的功 W总/J 钩码受的 重力G/N 钩码上升高度h/m
对钩码做的功W有/J
（1） 动滑轮0.27N 0.41 0.2 0.082 0.49 0.1 0.049
（2） 动滑轮0.16N 0.34 0.2 0.068 0.49 0.1 0.049
（3） 定滑轮0.27N 0.52 0.1 0.051 0.49 0.1 0.049
（4） 定滑轮0.16N 0.52 0.1 0.051 0.49 0.1 0.049
机械
效率
η
[实验2、3]探究动滑轮重对其机械效率有何影响.
59.8%
72.1%
94.2%
94.2%
规律：动滑轮所受重力越小，机械效率越高．
改动滑轮为定滑轮，机械效率提高．
实验小结：
规律：动滑轮提升的物重越大，机械效率越高．
原理：
增大有用功，有用功占总功的比例增大．
规律：动滑轮所受重力越小，机械效率越高．
原理：
减小额外功，有用功占总功的比例增大．
一般起重机的机械效率为40%~50%，滑轮组的机械效率为60%~80%．
应用：
例题：如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组．已知在匀速起吊600kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%，g取10N/kg．
（1）使物体上升5m，所做的有用功是多少？
（2）使物体上升5m，所做的总功是多少？
（3）绳端的拉力F是多大？
解:（1）W有= Gh
（2）W总=
（3）F =
= 600kg×10N/kg×5m
= 3×104J
=
= 3.75×104J
=
= 2.5×103N
=
= mgh
n = 3
F
无障碍坡道为了省力，不能造得太陡；为了防滑，不能做得太光滑．
应用：
盘山公路为了便于动力有限的车辆爬坡，也不能造得太陡．
例题：如图，在斜面上测量提升物体所做的功，比较F与G的大小，可知：用斜面提升物体时，可以_____．小车倒放时，沿斜面拉比沿竖直提升多做功 ；小车正放时，沿斜面拉也比沿竖直提升多做功．可得初步结论：用斜面提升物体时，不_____．而且，小车正放时比倒放时的斜面机械效率___ (高/低)，由此可知：用同一斜面提升同一物体时，斜面的机械效率与__________________有关．
省力
省功
物体所受的摩擦力
高
课堂小结
有用功
额外功
总功
机械效率
提高的方法
调查一下，大多场合为什么使用比定滑轮效率低的动滑轮或滑轮组？为什么受动力的绳端都经过定滑轮拉出？结合实际需求和限制条件，从具体措施上改进“用滑轮运沙子到三楼”的设计方案！
【任务】把沙子运到三楼，改进你的方案！