11.3 如何提高机械效率 课件 (共26张PPT)2024-2025学年物理沪粤版九年级上册

(共26张PPT)
沪粤版九年级上册同步课件
第十一章 机械功与机械能
第3节 如何提高机械效率
1.了解有用功、额外功和总功；
2.了解机械效率并会进行简单的计算；
3.探究滑轮组机械效率及其影响因素。
学习目标
思考：
不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体时做的功相同吗？
实验探究：使用动滑轮是否省功
实验步骤：
①如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，所做的功为：W1=G.h。将数据填入表格。
②如图乙所示，用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，动力所做的功为：W2=F.S。并记录实验数据。
甲
乙
新知学习
知识点一：有用功与额外功
做功的方式 拉力 F/N 物体升高的 高度h/m 拉力移动的 距离S/m 拉力做的
功W/J
直接用弹簧测力计 提升2个钩码 2 0.1 0.1
用弹簧测力计和一个 动滑轮提升2个钩码 1.2 0.1 0.2
0.2
0.24
实验数据
实验结论：实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但使用动滑轮时拉力做的功要多一些。这说明，尽管使用动滑轮会省力，在使用动滑轮的时候，还得克服动滑轮的重力，以及绳子与滑轮之间的摩擦做功。所以，使用机械不能省功，还需要额外多做一部分功。
1.有用功（W有用）：我们需要的、有价值的功。
2.额外功（ W额外）：对人们既无利用价值又不得不做的功
3.总 功（ W总）：动力对机械做的功
即有用功与额外功的总和
W总 = W有用 + W额外
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。
【想一想 ，议一议】
无论采取那种方法都必须做的功。即：为达到目的所必须做的功。
W有用=G物·h
有用功
额外功
并非人们需要但又不得不做的功
（1）克服机械自重做功：
W额外=G动滑轮·h
使用动滑轮或滑轮组时：
（2）克服机械间的摩擦做功：
使用斜面时：
W额外=f摩擦·L
动力对机械所做的功。有用功和额外功的和等于总功。
W总=W有用+ W额外
公式（1） ：
公式（2） ：
W总=F动力·s动力
作用在机械上的动力
动力作用点移动的距离
总功
（1）机械效率通常用百分数表示，没有单位。
1. 定义：有用功跟总功的比值叫机械效率（η）
（2）机械效率总小于1 。
（因为有用功总小于总功）
2. 公式：
3. 特点：
知识点二：机械效率
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是50%，也可以说有用功在总功中占的比例是50%，另外的50％是额外功。
起重机的机械效率是50%，它表示什么意义？
物理意义：机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。
一些机械的机械效率
抽水机 60%～80%
起重机
40%～50%
喷气发动机
50～60%
柴油机
28%～40%
滑轮或滑轮组竖直提升重物的机械效率
机械效率=
不计绳重、摩擦力
机械效率= =
例题：一台起重机将重3600 N的货物提高5 m。求：
(1) 起重机做的有用功是多少？
(2) 如果额外功是12000 J，起重机的机械效率是多少？
解：(1) W有＝Gh＝3600 N×5 m＝18000 J；
(2) 如果额外功是12000 J，则总功为：
W总＝W有+W额＝18000 J+12000 J＝30000 J；
起重机的机械效率：
W有用
W总
×100%＝
η＝
1.8×104 J
3×104 J
×100%＝60%。
实验步骤：
1.如图组装滑轮组，测出钩码的重力G，并记下钩码和绳端的位置。
2.匀速竖直缓慢拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升，测出拉力F，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。
3.算出有用功W有、总功W总、机械效率 并填入表格。
4.改变钩码数量，再做两次上面的实验。
知识点三：测算滑轮组的机械效率
演示：测量滑轮组机械效率
钩码重G/N 钩码升高h/m 拉力F/N 拉力移动s/m 有用功 W有/J 总功W总/J 机械效率η
1
2
3
实验1：保持动滑轮重一定，改变钩码重。
结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。
F
1 0.1 0.5 0.3 0.1 0.15 66.7%
1.5 0.1 0.7 0.3 0.15 0.21 71.4%
2 0.1 0.8 0.3 0.2 0.24 83.3%
结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。
实验2:保持钩码重一定，改变动滑轮重。
钩码重G/N 钩码升高h/m 拉力F/N 拉力移动s/m 有用功 W有/J 总功W总/J 机械效率η
1
2
2 0.1 0.8 0.3 0.2 0.24 83.3%
2 0.1 0.7 0.4 0.2 0.28 71.4%
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，只计动滑轮重力时：
即：
η=
G+G动
G
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
Gh
Fnh
＝
G
Fn
即：
η＝　　　　　　　　　　
G
Fn
η＝　　　　　　　　　　
G
Fn
＝
G＋G动
G
F=
G+G动
n
与滑轮组绕线方式无关
影响滑轮组机械效率的因素
1.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
2.物重（物重增加，机械效率提高）
3.动滑轮重（动滑轮重减小，机械效率提高）
η= =
G+G动
G
拓展
如何提高机械效率？
1. 改进机械的结构，使它更合理，更轻巧。
例如：动滑轮太重，使得滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。
2. 减小机械间的摩擦力。
例如：加强机械运动部位的润滑。
3. 增大物体的重量。
在额外功不变的情况下增大有用功。
有用功跟总功的比值叫做机械效率
如何提高机械效率
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
机械效率总小于1
机械效率
额外功
总功
如何提高机械效率
课堂总结
1.如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升 2m，所用拉力 F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为 80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。
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课堂练习
2.关于机械效率的说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械，效率越高
B．做有用功越多的机械，效率越高
C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高
D．做功越快的机械，效率越高
C
3.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A.甲图省力 机械效率甲图大
B.甲图省力 机械效率一样大
C.乙图省力 机械效率一样大
D.乙图省力 机械效率乙图大
C
4.用一个动滑轮，将200N的物体匀速提升2m，所用的拉力F为120N，此动滑轮的机械效率是多少？
已知：G =200N，h =2m，F =120N，s =2h=4m。
求：η。
解：W有 =Gh = 200N×2m = 400J；
W总 =Fs = 120N×4m = 480J。