浙教版九年级科学上册 3.4机械效率专题（课件 19张ppt）

(共19张PPT)
3.4
机械效率专题
在实际生活中，我们很难实现W额外=0，
一般用W有用、W总的比值来衡量能量的利用率，
也就是机械效率(Mechanical
efficiency)
η=
×
100%
=
W有用
W总
(2)有用功总小于总功,所以机械效率总小于1
(1)机械效率一般用百分数表示，没有单位
(3)η越大,表示机械工作时能量的利用率越高
W有用
W有用
+
W额外
A.滑轮组：
F
G
G’
h
W有用
W总
η=
=
=
=
fS
FS’
fS
FnS
f
nF
F
f
S
F
f
N
G
h
L
B.斜面：
W有用
W总
η=
=
=
Gh
FL
Gh
Gh+fL
W有用
W总
η=
=
=
=
或=
=
Gh
FS
Gh
nFh
Gh
Gh+G’h
G
G+G’
G
nF
η
=
G
G+G’
在滑轮组中有：
如何增大机械效率
举例：如何增大滑轮组的机械效率？
(1)对同一个滑轮组而言，G’是固定的。所提物重G越大，机械效率就越大。
结论：
η
=
=
=
1
-
G
G+G’
G+G’-G’
G+G’
G’
G+G’
(1)若所提物重G不变，G’越小，机械效率越大。
也就是说，一般可以通过减小机械自重和增加物体重力来增大机械效率
例1
实验课上，甲、乙两个小组所组装的滑轮组如图所示，已知所用滑轮、绳子的规格完全相同，不计绳重及摩擦，则下列说法中正确的是(
)
A.甲较省力，甲的机械效率较大
B.乙较省力，两种方式机械效率一样大
C.乙机械效率较大，两种方式提升物体的最大质量相等
D.以相同速度提升等质量的物体，甲功率大
解析
直接根据
，得到η甲
=
η乙；排除A、C；
再根据
，得到F甲
:
F乙
=
3
:
2；故B正确
最后因为S
=
nh，v物相等时，
v甲
:
v乙
=
2
:
3；
所以P甲
:
P乙
=
F甲
v甲
:
F乙
v乙
=1；故D错
η
=
G
G+G’
F
=
G+G’
n
练习
甲乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是(
)
A.若G1=G2，拉力做的额外功相同
B.若G1=G2，拉力做的总功相同
C.若G1=G2，甲的机械效率大于乙的机械效率
D.用甲乙一种任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
C
例2
如图所示，人以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端
10s，使绳端向下移动了1.5m，重物匀速上升了0.5m，已知滑轮组的机械效率70%(g=10N/kg)。
(1)按题意画出滑轮组的绕绳；
(2)人所做功的功率多大；
(3)被吊起重物质量多大；
解析
(1)
∵
S=nh，∴n=S/h=1.5m/0.5m=3，根据“奇动偶定”
应从动滑轮出发绕线，如图所示：
(2)P=W/t=FS/t=600N×1.5m/10s=90w
；
(3)η=
，
整理得：G×0.5m=0.7×600N×1.5m，
得G=1260N，m=126kg
；
Gh
FS
练习
如图所示，用滑轮组来匀速拉动地面上的小车，请画出最省力的绕线方式。若地面与小车间的摩擦力为f，人拉绳子的拉力为F，试写出η的表达式(忽略其他阻力)
答案
绕线如图所示：
fS
4FS
η=
=
f
4F
例3
如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉至顶端。已知斜面长5m，高2m，拉力F=50N。求该装置的机械效率。
解析
如图装置结合了斜面和动滑轮，没有现成公式可以利用。因此我们应从η的定义式着手，找到对应的W有用、W总；
η=
=
=
=
=40%
Gh
FS
W有用
W总
100N×2m
2×50N×5m
Gh
2FL
该题中F通过的距离S应是物体移动距离的2倍，即S=2L
练习
一斜面的机械效率为80%，应用它可以用100N的力，匀速地沿斜面拉起重400N的物体，则斜面的高与长度之比为多少？
η=
=
80%
Gh
FL
=
80%
400N×h
100N×L
=
h
L
1
5
例4
如图是一个两面光滑的斜面，β>α，同一个物体分别在AC和BC斜面受拉力匀速运动到C点，所需拉力分别为FA、FB，所做功分别是WA、WB，则
(
)
A.FA=FB，WA=WB
B.FAC.FAD.FA>FB，WA>WB
解析
光滑斜面η
=100%，即FL=Gh，故WA=WB
；
又有LA>LB，所以FAB正确
例4
一个重为500N的物体，用拉力F使它沿着长5m，高3m的光滑斜面AB，由A匀速拉上平台B，在这过程中拉力做功
J，若在平台BC上使物体前进5m，这时重力做功
J，若实际推力为350N，则斜面的机械效率为
。
答案
FL=Gh=500N×3m=1500J；WG=0；
η=
=
=
85.7%
Gh
FL
1500J
1750J
物体的内能
扩散、热运动、内能
扩散—物质分子从高浓度区域向低浓
度区域转移，直到均匀分布的现象。
注意：固体之间亦可发生扩散，如接触面光滑的金块和铅块
久置后会相互粘连
扩散的本质
热运动—大量粒子的无规则运动
通过观察分析，我们发现：
(1)温度越高，粒子热运动越剧烈，扩散快，内能就大
(2)质量越大，做热运动的粒子数目越多，内能越大
内能—物体内部大量做热运动的粒子所具有的能量
红墨水的扩散
内能的普遍性
我们已经知道内能的微观本质是粒子的热运动，那么
当粒子停止运动时，物体的内能也就消失了
但是粒子停止运动是需要条件的，只有当物体温度
达到-273.15
℃时，粒子才能静止；而这一温度只在理
论上存在可能，在实际情况下只能接近而已。
因此我们可以说：所有的物体均具有
能内，如0
℃的冰，其分子仍在较小的范
围内无规则振动，因而也具有内能；我们
只能说1kg
20
℃的水的内能相较1kg
0
℃
的冰内能更大。
内能的比较
(1)所有的物体均具有内能，我们只能比较物体内能的大小，不能说物体没有内能
(2)对于一定质量的物体，温度越高，物体的内能就越大
(3)对于一定温度的物体，质量越大，物体的内能就越大
改变内能的途径
实验
实验现象
结论
1
2
3
气体冲开胶塞，瓶内出现白雾
容器壁变热，乙醚气体冲开胶塞
温度升高，浸有燃料的棉花燃烧
气体对外做功，温度降低，内能减小
对乙醚做功，温度升高，内能增大
对气体做功，温度升高，内能增大
1.
做功
我们发现：物体对外做功，自身内能减小；
对物体做功，
物体内能增加。
2.
热传递
将冰块放在50℃的水中，冰块吸热熔化，水温也有所降低
这是因为，存在温度差的两个物体相互接触后，一部分热量会从高温物体传递至低温物体，直至两者的温度相等。
我们知道，对同种物质而言，决定内能大小的因素是
温度和质量，那么就存在这样的可能性：
一块0℃的冰的内能
>
一滴1℃的水的内能
若将这滴水滴在冰上，内能是如何传递的呢？
显然，这滴水会放热凝固，也就是说热传递的方向是：
水→冰
内能低→内能高
因此热量传递的方向是：
高温物体→低温物体
和物体内能的高低没有必然联系
(1)做功改变内能:实质上是其它形式的能和内能之间转化.
(2)热传递改变内能:实质上是各物体间内能的转移.
(3)做功和热传递在改变内能效果上是等效的.
做功和热传递改变内能的关系
比热
定义：1kg某物质温度升高1℃所吸收的热量
Q=cmΔt
符号为c，单位
J/(kg·℃)
热量的计算
Δt表示物体温度的改变值
Δt=t-t0(t0为初始温度，t为最终温度)
物体升温
t>t0，即Δt>0，Q为正值，物体吸热；
物体降温
t物体传递的热量用Q表示，单位为J
例
水的比热为4.2×103J/(kg·℃)，将500ml水从20℃加热至50℃需多少热量
Q=cmΔt
=
4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×30℃
=
63000J
热值
定义：1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值，
也叫燃烧值。
符号为q，单位
J/kg
Q=qm
燃烧放热的计算
例
液氢的热值为4.6×108J/kg，则完全燃烧5.5kg液氢能释放多少热量
Q=qm=4.6×108J/kg×5.5kg=2.53×109J