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1、11.4 机械效率,知 识 回 顾,1、什么是功？,2、功的计算式是什么？,3、功的原理是什么？如何理解？,一是作用在物体上的力； 二是物体在力的方向上通过的距离。,W=Fs (W=Gh),使用任何机械都不省功,把重物G提高h米！可以用力F直接对它做功；也可以利用动滑轮对它做功。,这两种方法做功相等吗？,h,h,那我们为什么还要使用动滑轮呢？,用动滑轮可以省力！,用动滑轮做功做功多！,G,G,G,G,结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。,推论：使用任何机械不省功。,使用动滑轮是否省功？,再探动滑轮,议一议：为什么使用动滑轮后还要多做功？,G=5N, G动滑轮=1N, h=10cm,机械的三种
2、功,要提升G，同时必须将动滑轮也提升。要克服滑轮重和摩擦力额外多做功，否则不能完成任务。 对滑轮做的功、克服摩擦做的功叫额外功。,提升重物G是目的，对重物做的功叫有用功！,动力F做的功，包括对重物做的功和对动滑轮做的功叫总功,额外功：由于机械自重和摩擦等因素影响， 而不得不做的功（无用付出）。,概 念,三种功,1、有用功（W有）：对人们有用的功。 W有Gh （竖直方向提升物体） W有fh （其它方向拉动物体） 2 、额外功（W额）：对人们没用但又不 得不做的功。 3 、总功（W总）：有用功与额外功的总和。 W总FS（运用机械时动力F所做的功） 4 、三者关系： W总 W有 W额,5、总功、有用
3、功、额外功的单位都是焦耳（J）。,请你判断,用水桶从井中提水时，所做的有用功是 ，额外功是 ，总功是 ； 如果桶掉到井里，从井里捞桶时，桶里带了一些水，有用功是 ， 额外功是 ，总功是 。,克服水的重力做功,克服桶的重力做功,拉力所做的功,克服桶的重力做功,克服水的重力做功,拉力所做的功,你会选哪种方法呢？,?,想想议议,1,2,3,1,2,3,对沙子做功,对桶做功,对自己做功,对沙子做功,对桶做功,对滑轮做功,对沙子做功,对口袋做功,对滑轮做功,每种方法都要对哪些做功？,请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？,1,2,3,1,2,3,对沙子做功,对桶做功,对自己做功,对沙子做功,对桶做功,
4、对滑轮做功,对沙子做功,对口袋做功,对滑轮做功,600J,2520J,600J,180J,600J,90J,算出三种办法中有用功在总功中占的百分比。,3120J,780J,690J,1,2,3,1,2,3,对沙子做功,对桶做功,对自己做功,对沙子做功,对桶做功,对滑轮做功,对沙子做功,对口袋做功,对滑轮做功,600J,2520J,600J,180J,600J,90J,3120J,780J,690J,19%,76%,86%,机 械 效 率,1.定义：有用功与总功的比值叫机械效率.,2.公式:,没有！使用任何机械都不可避免地要做额外功,因为有用功总小于总功，所以 机械效率总小于1,讨论：,有没有机
5、械效率为100%的机械？为什么？,1、常用百分数表示 2、总是小于100% 3、没有单位,在使用机械时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。,使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%，也可以说有用功在总功中占有60%，另外的40是额外功,起重机的机械效率是60%，它表示什么意思？,一些机械的机械效率：,一些机械的机械效率：,抽水机：60%80%,柴油机： 28%40%,请你判断：下面说法中是否正确？ 1有用功越多，机械效率越高（ ） 2额外功越少，机械效率越高（ ） 3物体做功越慢，机械效率越低（ ） 4做总功越多，机械效率越高（ ） 5
6、做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（ ） 6做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（ ） 7机械效率越高，越省力（ ）,例题1：,如图所示：若物重500N，摩擦阻力为重力的0.2倍，在120N的拉力作用下物体以0.2m/s的速度匀速运动5s，求： 1、有用功 2、总功、 3、机械效率,例题2：,知识小结,一、机械的三种功： 有用功对人们有用的功 总功动力对机械所做的功 额外功对人们无用而又不得不做的功,二、机械效率： 1、定义：有用功与总功的比值。,3、公式理解：,2、公式：,1、常用百分数表示 2、小于100% 3、没有单位,测滑轮组的机械效率,实验探究：,【实验目的】 1学习安装滑
7、轮组。 2学习测滑轮组的机械效率。 3分析得出影响滑轮组机械效率的因素。 4分析得出提高滑轮组机械效率的方法。,【实验原理】,讨论：,为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？,刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。,实验器材：,拉力F,钩码重G,钩码上升的高度h,拉力通过的距离s,1、使用弹簧测力要调零！,2、使用弹簧测力测力时要匀速竖直向上拉！,注意事项：,你组装成的滑轮组！,实验步骤：,照图，把滑轮组和刻度尺安装好，测出钩码G的值，并记录表中。 匀速竖直拉动弹簧测力计，使钩码G上升，读出弹簧测力计所示拉力F的值 ，从刻度
8、尺读出钩码升高的距离h和弹簧测力计移动的距离S，记录数据在表格中。 分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。 再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。,比较甲和乙得出结论： 物重一定，动滑轮越重，机械效率低。,比较乙和丙得出结论： 动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。,比较滑轮组有什么不同？ 机械效率有何差异？,比较滑轮组有什么不同？ 机械效率有何差异？,分析影响滑轮组机械效率的因素是什么？,1、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦 2、动滑轮的自重 3、所提升的物重 4、机械效率与省力多少无关、与功率大小无关、与重物被提升的高度无关！,提高机械效率 的方法,2、改进机械结构，减小机械自重（减小额
9、外功）,1、减小机械间的摩擦力（减小额外功）,请你思考,例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。,例如：加强机械运动部位的润滑.,3、 增加物重（增大有用功）,机械效率的综合计算,1、总功的计算方法：,一、基本公式及推导：,（1）、W总=Fs,S=nh（坚直方向）,S=nS物（水平方向）,S= Vt,（3）、W总=P总t,2、有用功的计算方法：,（1）、W有=G物h(坚直方向提升物体做功）,（2）、W有=fs物(水平方向拉动物体做功）,（2）、W总=W有+W额,S物= V物t,f-摩擦力,（4）、,（3）、W有=W总W额,（4）、W有=P有t,（5）、W有=W总
10、,3、额外功的计算方法：,（1）、W额=G动h(滑轮组坚直方向提升物体做功）,（2）、W额=fL(斜面提升物体做功）,（3）、W额=W总W有,2、机械效率的计算方法：,（1）、,（3）、,（4）、W额=W总（1 ）,（2）、,（4）、,（5）、,（6）、,二、如何分辨哪些是有用功、哪些是总功？,2、在利用滑轮组拉动物体做功时，滑轮组的挂钩克服物体与水平面的摩擦力做的功是有用功，可用W有=fs物来计算；绳子自由端的拉力所做的功是总功，可用W总=Fs来计算。 其中s=ns物、s物=v物t 、V绳=nV物,1、在利用滑轮组提升重物时，滑轮组的挂钩对重物做的功是有用功，可用W有=G物h来计算；绳子自由
11、端的拉力所做的功是总功， 可用W总=Fs来计算。其中s=nh h=V物t V绳=nV物,3、起重机、抽水机克服物重所做的功是有用功，可用W有=Gh来计算。汽车匀速行驶时，克服地面和空气阻力所做的功是有用功，可用 W有=fs来计算。,4、汽车、起重机、抽水机等机械做功时，一般消耗功率、输入功率、额定功率都是指总功率，输出功率、实际功率指有用功率。,例题1：用如图的滑轮组，把重100N的物体匀速提高3m，作用在绳子自由端的拉力为60N，求：（1）滑轮组的机械效率； （2）若用该滑轮来提升重180N的物体时，作用在绳子自由端的拉力为多大？此时，滑轮组的机械效率是多少？(不计绳重及摩擦),典型例题,例
12、题2：如图，重900N的货物，与地面的接触面积为0.5m2 （1）货物对水平地面的压强多大？ （2）如图乙，工人用滑轮组10s内使货物匀速上升了3m，工人拉绳子的速度多大？ （3）若动滑轮重300N(不计绳重和摩擦),工人的拉力多大？工人做功多少？滑轮组机械效率多大？ （4）若用该装置提起1200N的货物，那么货物上升3m，工人所做的功是多少？,甲,乙,例题3：一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如下图所示。若车重为8104N，汽车受到的阻力为车重的0.03倍，滑轮组的机械效率为80，问：（1）该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？（2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1m/s，则司机做功的功率是多少？,例题4：在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下表所示。,1、在表格的空格处，填上合适的数据。 2、在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组。 3、第1次实验测得滑轮组的机械效率为_。 4、如果将重为3N的钩码挂在同一滑轮组下，根据题中已有的信息可以估算出这时滑轮组的机械效率值应在_范围内。,