1.4 人与机械 学案 (3)

1.4
人与机械
学案3
【学习目标】
1．能熟练计算机械效率，并知道其代表的物理意义；
2．了解现代机械的发展水平。
【学习重点】
能熟练计算机械效率，并知道其代表的物理意义；
【知识要点】　
1．对机械效率的认识
有用功（Ｗ有用）：利用机械工作时，对人们有用的功叫做有用功。
额外功（Ｗ额外）：对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功。在提升机械中常有摩擦阻力做的功和克服动滑轮重力做的功属于额外功。
总功（Ｗ总）：有用功和额外功的总和叫做总功。通常动力做的功为总功。
机械效率是有用功跟总功的比值，即η＝。它是表示有用功占总功多少的物理量。
机械效率总小于1。
公式η＝
，也可写成η＝
，但绝对不能写成η＝
或η＝
，
2．功率与机械效率：
机械效率是表示机械对总功的利用率高低的物理量。它是反映机械性能优劣的一个重要指标。
不同机械，其效率一般不相同，同一机械，其效率不是永远相同的，是可以改变的。为了使人们利用机械更有益，要设法提高机械效率。如何提高机械效率呢？
根据η＝
，其中W总＝W有＋W额外，可以得出提高机械效率的方法有：
（1）增大有用功，在额外功一定下，增大有用功，有用功占总功的百分比就大，效率就高。例如：滑轮组提升重物，克服动滑轮和摩擦做的额外功一定，使提升的重物在允许范围内适当增加，做的有用功增大，机械效率也就提高。
（2）减小额外功。
（a）减小克服摩擦力做的功，要从尽量减小摩擦力着手，如加润滑剂，用滚动摩擦代替滑动摩擦等。
（b）减小机械“自重”，如滑轮组在省力相同情况下，改进绳子绕法，尽量减少动滑轮的个数，从而减小克服机械自重做的额外功。
【典型例题】　
例1
用如图所示的滑轮组把重600N的货物匀速提高2m，所用拉力是375N，求整个过程的总功、有用功、额外功和这个滑轮组的机械效率。
解析
拉力F对滑轮组所做的功是总功，滑轮组对重物做的功是有用功。根据已知条件，物重600N，被提升2m，可求出滑轮组对货物做的有用功。进一步需要知道绳端向下拉的距离，它是货物被提升高度的2倍，S＝2h＝4m，又已知拉力是375N，则总功可求。滑轮组的机械效率用公式求解。
因为S＝2h＝4m，所以
W总＝F·S＝375N×4m＝1500J
W有＝G·h＝600N×2m＝1200J
Ｗ额外＝W总－W有＝1500
－1200＝300
J
【反思】
收获
疑问
【达标训练】　
如图所示的滑轮组由同样大，同样重的一个定滑轮，一个动滑轮组成，只是绳子绕法不同。分别使用它们将同一重物升高相同的高度，则这两个滑轮组中相同的物理量是（
B
）。
A．总功
　　
B．有用功
C．额外功　　　　　D．机械效率
机械效率是70％的机械，与机械效率是80％的机械相比较（
D
）。
A．效率是70％的机械做功快
B.
效率是80％的机械做功快
C．两种机械做功一样快
D.
无法比较做功的快慢
运输工人要将一批货物搬到卡车上，他们使用了一个长5m，高1.5m的斜面，现将3000N的重物从斜面底端匀速拉到顶端，若不计摩擦，则拉力做功
4500
J，拉力是
900
N。若机器的效率是75％，则拉力做功
6000
J，拉力是
1200
N。
质量为m的雪橇，自高为h的山坡向下滑到水平雪地上，停止在A点，若再将它从A点拉回原处，则拉力至少应做________功。
答案：2mgh
缆车的总质量为2t，用功率为100KW的电动机牵引，在倾角为θ=
530的轨道上由静止向上运动，设电动机在额定功率的情况下工作，传动机构的效率为85％，缆车受摩擦力大小为其重力的0.05倍，（sin530
=
0.8）求：缆车可达到的最大速度。
解：阻力f＝kmg＝0.05×2×103×10＝1×103
N
有用最大功率Po＝85％×100KW＝85KW，且Po＝F·V
沿斜面方向有：
当a＝0时，有Vmax≈6.5
m/s