1.4 人与机械 学案 (4)

1.4
人与机械
学案4
【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．理解功率和机械效率；
3．了解现代机械的发展水平。
【学习重点】
1．能熟练计算机械效率；
2．理解功率和机械效率代表的物理意义。
【知识要点】　
1．机械效率
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。
机械效率高，说明该机械做的有用功占它所作的总功的比例大，或者额外功占总功的比例小，表示该机械优，反之则劣。
利用机械做功（理想情况外）总免不了要做额外功，即W额外≠0
，有W有＜
W总
，就是说机械效率总小于1，计算时，若求出结果出现η≥
1，则肯定是错误的。
2．功率与机械效率：
功率与机械效率是从不同方面反映机械性能的物理概念，它们之间没有必然的联系，功率是描述做功的快慢的物理量，机械效率是表示机械对总能量的利用率高低，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。
机械做功快，不一定对总功利用率高；反之，对总功的利用率高，不一定机械做功就快，所以不能把功率与机械效率混为一谈。
【典型例题】　
例2
如图1.1-19所示，利用轻滑轮将一质量为100kg重物沿倾角α＝370
的斜面以速度v＝0.5m/s匀速拉至高为h＝1.5m的汽车上（sin370
＝0.6，cos370
＝0.8），斜面与物体间的动摩擦因数μ＝0.2
。试求：
（1）此过程中拉力F的功率是多少？
（2）这一过程机械效率是多少？
解析（1）对重物受力分析如图，因为物体沿斜面匀速向上，所以
垂直斜面方向
FN＝mgcos370
………………………………①
沿斜面方向
2F＝Ff
＋mgsin370
…………………………②
Ff
＝μFN
……………………………………③
由①、②、③可得：
F＝mg（μcos370
＋sin370）/2＝100×10（0.2×0.8＋0.6）/2
N＝380N
匀速运动，拉力功率
P＝F·v′＝F·2v＝380×2×0.5W＝380W
（2）解法一：物体沿斜面移动
拉力通过的距离L＝2s＝5m
总功W总＝F·L＝380×5J＝1900J
有用功
W有＝WG＝mgh＝100×10×1.5J＝1500J
解法二：有用功功率等于重力的功率，即
P有＝PG＝mgsin37°·v＝100×10×0.6×0.5＝300W
【反思】
收获
疑问
【达标训练】　
下列关于机械效率的几种说法中，正确的是（
D
）。
A．做功越多的机械效率越高
B．单位时间内做功越多的机械，效率越高
C．省力的机械，效率越高
D．额外功在总功里所占比例越小的机械效率越高
采用下述哪种措施可以提高机械效率（
B
）。
　A．有用功一定，增大总功
B．总功一定，减小额外功
　C．总功一定，增大额外功
D．额外功一定，减小有用功
一台起重机，机械效率为80％，功率为10KW，这台起重机在10s内完成总功
1×105
J，有用功
8×104
J，额外功
2×104
J
,10s能将
8×103
N的重物匀速提升10m。
如图所示，滑轮组拉着物体A在水平面上做匀速直线运动，已知mA＝500kg，F＝612.5N，滑轮组的机械效率η＝80％，则，
（1）物体A受的摩擦力多大？
（2）若物体A的速度是0.1m/s，滑轮组的有用功率是多少？
解：η·4F＝Ff
得：Ff＝1960N，
P有＝Ff·V＝1960×0.1＝196W
5.如图，质量为m的木块，在水平恒力F作用下从静止开始沿光滑的水平面运动t时间，则在ts末的功率为
，在整个t时间内F做功的平均功率为
．
答案：F2t/m；F2t/2m
图1.1-19