了解这些 的意思
工作效率
种子的发芽率
树的成活率
“率”
“率”=
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表示事物某方面的优劣。
有用量
总量
一些简单机械
第十二章 第三节
机械效率
需要把十公斤的大米提升到楼顶,用桶来装提上去。请问对哪个物体做的功是有用功?对哪个物体做的功是额外功?
一、理解“有用功”和“额外功”
打捞掉到井里的水桶,捞上来的水桶里带了一些水。对哪个物体做的功是有用功?对哪些物体做的功是额外功?
直接提升物体
通过滑轮提升物体
直接提升物体做功与使用机械提升物体做功相同吗?
用动滑轮省力却不省功
额外功
人们不需要但又不得不做的功,叫做额外功。
有用功
为达目的必须做的功,叫做有用功。
为我所需的功
克服机械自身(如动滑轮、绳子)的重力和摩擦等而做的功
总 功
动力所做的功
有用功加额外功是总共做的功,叫总功。
即:W总=W有+W额
二、有用功跟总功的比值——
注:机械效率一般用百分数表示
机械效率
我们总希望,有用功占总功的份额越大越好。
公式:η=
W有
W总
W有
W有+W额
=
没有单位。
机械效率有没有单位呢?
W额>0,W总>W有 所以η<1
W额=0,W总=W有 所以η=1
分析公式:
理想状态,忽略机械自重力和摩擦
W有
W总
η=
机械效率总小于1
例. 起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m,而它的电动机所做的功是3.4× 104 J,起重机的机械效率是多少?g取10N/kg.
【常见机械的效率 】
滑轮组 50%—70%
起重机 40%—50%
抽水机 60%—80%
离心式水泵 60%-80%
使用机械时,要充分发挥机械设备的作用,减小额外功以提高机械效率。
1.器材:刻度尺、测力计、铁架台、滑轮、细线、钩码
2.原理:
3.测量的物理量:
①物重G
②物体上升高度h
③拉力F
④拉力移动的距离S
4.注意事项:应在竖直方向上匀速拉动
三、测滑轮组的机械效率:
F
G/N
h/m
F/N
s/m
W有/J
W总/J
1
2
3
F
实验1:保持动滑轮重一定,改变钩码重力。
结论:
动滑轮重一定,物重越大,机械效率越高。
G/N
h/m
F/N
s/m
W有/J
W总/J
1
2
3
实验2:保持钩码重力一定,改变动滑轮重。
结论:
物重一定,动滑轮越轻,机械效率高。
F
F
四、影响滑轮组机械效率的因素
1、物重
(物重增加,机械效率也提高)
2、动滑轮重
(动滑轮重减小,机械效率也提高)
3、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
η=
=
=
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,只计动滑轮重量时:
F=(G+G动)/n
η=
G+G动
G
即:
η=
G+G动
G
F
W有用
W总
=
1. 机械的三种功:
有用功——有利用价值的功。
额外功——对人们无利用价值而又不得不做的功。
总功——动力对机械所做的功。
2. 机械效率:
定义:有用功与总功的比值。
小结
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。
斜面的机械效率和哪些因素有关?
W总=Fs W有用=Gh W额=f·s =W总-W有用
斜面的机械效率因素:
请谈谈我们可以采取哪些措施来提高机械效率?
减小摩擦
减小机械本身的重力
实验设计:
实验中需要测量哪几个量?
斜面的倾斜角可调节
进行实验:
斜面倾斜角度不同时,用力 F 拉物体沿斜面运动,已知重物 重力为 G
测量物体沿斜面移动的距离 s
测量斜面的高度 h
斜面倾斜程度
木块重力G/N
斜面高度h/m
有用功
W有/J
沿斜面拉力F/N
沿斜面移动距离s/m
总功
W总/J
机械效率
较缓
5
较陡
5
最陡
5
记录数据:
10
20
30
50
50
50
5
10
15
1. 机械的三种功:
有用功——有利用价值的功。
额外功——对人们无利用价值而又不得不做的功。
总功——动力对机械所做的功。
2. 机械效率:
定义:有用功与总功的比值。
小结
F
用滑轮组提升重为600 N 的重物,动滑轮重20 N,拉力要多大?(摩擦及绳的重力不计)
F=1/2(G物+G动)=1/2(600 N+20 N)=310 N
要使重物上升2米,绳子自由端需拉过几米?
s=2·h=2×2 m=4 m
拉力所做的功是多少焦?
W=F·s=310 N×4 m=1240 J
提升重物所做的功是多少焦?
W=G物h=600 N×2 m=1200 J
提升动滑轮所做的功是多少焦?
W=G动h=20 N×2 m=40 J
1. 有用功是14400J,总功是24000J,机械效率是60%,起重机提升装货物用的容器所做的功、各部件之间的摩擦做功等都是额外功。
2. 没有机械效率为100%的机械,因为使用任何机械都要做额外功,也就是说有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。
3. 提高机械效率的主要办法是:改进机械的结构,例如提水时用容积较大而重量较轻的水桶等;按规程进行保养、合理使用以减小摩擦。