资源简介 (共73张PPT)第十二章第3节机械效率hh徒手匀速拉物体做功:W = Fs= 1/2G物×2h= G物h使用滑轮匀速拉物体做功(不计滑轮重、绳重、摩擦):不省功!功的原理:使用任何机械都不能省功。W = G物hFG物G物一有用功和额外功比如:某人用重为G2的动滑轮将重为G1的重物提升h高度。不考虑绳重及摩擦,人所做的功为:W = Fs == G1h + G2h有用的浪费的有用功额外功FG1G2一有用功和额外功额外功克服机械自身(如动滑轮、绳子)的重力和摩擦等而做的功。有用功实现目的而做的功在做有用功的同时,人们不需要但又不得不做的功,叫做额外功。动力对机械做的功总 功有用功与额外功的总和W总=W有+W额W总W有W额一有用功和额外功例1: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?提水例2: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?提水桶提水桶提水一有用功和额外功例:利用斜面提升物体额外功:提升物体目的:提升物体所做的功 W有=G物h有用功:克服斜面摩擦所做的功 W额=fs总功:人拉物体所做的功 W总=Fs1、卖茶杯的人,从货架上拿起茶杯;喝茶水的人,从桌面上端起盛茶水的茶杯,就两人克服茶杯重力做功的下列说法中正确的是( )A.都是有用功B.都是额外功C.对喝茶的人而言是有用功D.对卖茶杯的人而言是有用功练一练D种子的发芽率树的成活率油烟净化率工作效率“率”=有用量/总量,表示事物某一方面的优劣。你知道生活中的 一词吗?“率”要把重100N的沙子运上三楼,下图中最好的是哪种方法?① W沙 = 600J沙子重100 N人体重400 N动滑轮重10 N桶重20 N袋子重5 N地面到三楼高6 mW桶 = 120JW自重 = 2400J② W沙 = 600JW桶 = 120JW滑轮 = 60J③ W沙 = 600JW滑轮 = 60JW袋子 = 30J总功 3120J总功 780J总功 690J计算有用功在总功中占的百分比 机械效率二机械效率有用功跟总功的比值叫机械效率。机械效率会大于1吗 为什么 (1)机械效率一般用百分数表示,没有单位。公式:η= W有W总× 100%(2)有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。 η<1二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50%,也可以说有用功在总功中占的比例是50%,另外的50%是额外功。起重机的机械效率是50%,它表示什么意义?二机械效率【简介常见机械的效率】滑轮组 50%—70%起重机 40%—50%抽水机 60%—80%离心式水泵 60%-80%二机械效率判断下面说法中是否正确7.做的额外功一定时,总功越少,机械效率越高。6.有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。5.做相同的有用功,额外功越少,机械效率越高。4.做总功越多,机械效率越低。3.物体做功越慢,机械效率越低。2.额外功越少,机械效率越高。1.有用功越多,机械效率越高。1、关于机械效率的说法中正确的是( )A.越省力的机械,效率越高B.做有用功越多的机械,效率越高C.做相同的功,额外功的值越小,效率越高D.做功越快的机械,效率越高练一练C2、施工工地上一个滑轮组经过改进后提高了机械效率,用它把同一物体提升到相同的高度,改进后和改进前相比较( )A.总功不变,有用功增加了B.总功不变,额外功增加了C.有用功减少了D.有用功不变,总功减少了练一练D3、起重机把质量为0.5 t的重物匀速提升了3 m,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10 N/kg)练一练解:G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N提升重物所做的功是有用功W有=Gh=5×103N×3m=1.5×104J起重机的电动机所做的功是总功W总=3.4×104JW有W总=η= 1.5×104J3.4×104J× 100%=44%=FsW总=F·sGhW额=G动·h(不计绳重和摩擦)W有=G物·hG物·h +G动·h =F·s例:滑轮定滑轮与动滑轮有用功对人们有用的必须要做的功并非我们需要但又不得不做的功有用功与额外功的总和有用功跟总功的比值叫做机械效率机械效率总小于1机械效率额外功总功W有W总η=三测量滑轮组的机械效率实验原理实验器材注意事项弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码。竖直向上,缓慢或匀速拉动弹簧测力计。W有W总G物hFs=η= FG物三测量滑轮组的机械效率记录数据G物 ---- 物体的重力s ---- 绳子自由端移动的距离G物/N h/m W有/J F/N s/m W总/JF ---- 绳子自由端的拉力h ---- 物体升高的高度为了防止实验的偶然性,多次实验,寻找普遍规律。三测量滑轮组的机械效率三测量滑轮组的机械效率实验一、用同一个滑轮组拉不同重量的重物,机械效率一样吗?FFG物/N h/m W有/J F/N s/m W总/J1 0.5 0.030 0.015 0.3 0.087 0.026 57.47%2 1.0 0.030 0.03 0.4 0.091 0.036 88.69%3 1.5 0.030 0.045 0.59 0.086 0.05 88.76%结论:同一滑轮组,提升的重物越重,η越高!三测量滑轮组的机械效率实验二、用不同滑轮组拉相同重量的重物,机械效率一样吗?G物/N h/m W有/J F/N s/m W总/J1 1 0.030 0.03 0.4 0.091 0.036 88.69%2 1 0.030 0.03 0.32 0.120 0.038 78.94%结论:提升相同的重物,动滑轮越重,η越低!FF三测量滑轮组的机械效率分析讨论结论:① 同一滑轮组,提升的重物越重, η越高!② 提升相同的重物,动滑轮越重, η越低!FFF不计摩擦、绳重物物物物物物物物物三测量滑轮组的机械效率实验结论如何提高机械效率?2. 有用功一定时,减少额外功。1. 额外功一定时,增加有用功。减小机械间的摩擦力(轮与轴及轮与绳之间)减小动滑轮重、绳重等增加提升物体的重力结论:① 同一滑轮组,提升的重物越重, η越高!② 提升相同的重物,动滑轮越重, η越低!公式:η= W有W总W有W有+W额=比较机械效率的大小额外功一定,有用功越大, η越高。有用功一定,额外功越小, η越高。三测量滑轮组的机械效率1、某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”,如图所示,并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程,下列说法中不正确的是( )A.在①实验中,应匀速竖直向上拉动绳子B.由①②可知:滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关C.由②③可知:同一滑轮组提起物重越大,机械效率越低D.为使实验的结论更具可靠性,应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律练一练C2、图为测量滑轮组机械效率的实验装置,钩码总重6 N。(1)实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计,由图可知拉力大小为_______N,若钩码上升的高度为8 cm,则弹簧测力计向上移动______cm,该滑轮组的机械效率为________。(2)若仅增加钩码的个数,该滑轮组的机械效率将_______(选填 “增大”、“减小”或“不变”)练一练缓慢2.42483.3%增大3、在“测滑轮组机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行两次实验,实验数据如下表:(1)此实验所用滑轮的个数至少是____个,其中动滑轮有_____个。(2)第一次实验测得滑轮组的机械效率为________,第二次实验时滑轮组的机械效率______第一次的机械效率(选填“大于”、“小于”或“等于”)练一练次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm1 2 10 0.8 402 5 5 1.5 203262.5%大于四机械效率计算——斜面shG物FW有=G物hW总=Fs如何计算摩擦力f?W额=fsW有W总G物hFs=η = η = +=G物h+fsG物hW有W有W额f结论:倾斜程度相同的斜面,斜面越光滑,η越高。四机械效率计算——斜面实验:测量斜面的机械效率实验器材注意事项要匀速拉动物体,拉力要与斜面平行。弹簧测力计、刻度尺、长木板、木块实验原理W有W总G物hFs=η= 四机械效率计算——斜面四机械效率计算——斜面实验数据斜面的倾斜程度 木块重 G物/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长 s/m 有用功 W有/J(G物h) 总功 W总/J(Fs) η较缓较陡最陡0.061.71.71.70.10.140.40.50.60.820.820.820.10.170.240.330.410.4930%41%49%结论:光滑程度相同的斜面,斜面越陡,越费力,η越高。四机械效率计算——斜面斜面的机械效率跟斜面的光滑程度与斜面的倾斜程度有关。① 倾斜程度相同的斜面,斜面越光滑,η越高。② 光滑程度相同的斜面,斜面越陡,越费力,η越高。实验结论四机械效率计算——斜面G物hfsFs=+斜面不光滑时斜面光滑时×100%=G物h+fsG物hW有W总G物hFs=η = η = 100%G物hFs=G物hsF = G物h相同时,斜面越陡,越费力。解:(1)W有=Gh=600N×2m=1200J(2)W总= Fs=300N×6m=1800Jη= = ×100% ≈66.7%1、如图所示,把重力为600 N的物体匀速推到斜面项端,斜面长为6 m,高为2 m,实际推力为300 N。求:(1)推力做的有用功是多少 (2)该斜面的机械效率是多少 (3)物体与斜面之间的摩擦力是多大 练一练(3)W额= W总-W有=1800J-1200J=600J由W=Fs得:f= = =100N有用功跟总功的比值叫机械效率。η= W有W总× 100%以滑轮组为例,下列物体被拉动方式是否相同?W有W总动滑轮对物体拉力F物所做的功(从滑轮组直接对物体施加的力处入手)绳子自由端拉力F绳对滑轮组所做的功(从人施加的动力处入手)F物fF物F物 = fF物=G物-F浮F物 = G物F绳F绳s绳F物s物= F物s物F绳s绳× 100%F绳F绳F物四机械效率计算——竖拉滑轮组关于竖拉滑轮组机械效率:滑轮组的机械效率与提升物体的高度、速度、绳子段数(绕绳方式)和省、费力情况均无关。(不考虑绳重和摩擦)=G物nF=G物+G动G物G物+G动F =nW有W总G物hFs=η = W有F物s物=W总F绳s绳=snh=G动FFnh=(G物+G动)h=G物h=Fs=G物F物注意计算题步骤1、如图所示,工人通过滑轮组将重600 N的箱子提升12 m。在这一过程中,若不计绳重和摩擦,而工人做的额外功是1800 J。那么,下列有关计算结果中正确( )A. 工人所用拉力为200 NB. 工人做的总功为7200 JC. 动滑轮重为150 ND. 滑轮组机械效率为75%练一练C2、如图,甲、乙两个滑轮组分别用拉力F1和F2将质量相等的物体匀速提升相同的高度,甲、乙两个滑轮组的机械效率分别为η1和η2。若每个滑轮的重相等,不计绳重及摩擦,则( )A. F1B. F1>F2,η1>η2C. F1=F2,η1=η2D. F1>F2,η1=η2练一练D3、如图所示,用40 N的拉力使物体匀速上升,不计绳重和摩擦,此时整个装置的机械效率是75%。求:(1)物体的重力是多少?(2)若物体的重力变为150N,绳的拉力又是多少?(3)机械效率又是多少?练一练(1)由图可知n=3,则 s绳=nh物由 得G物1=nη1F拉=3×75%×40N=90N(2)若不计绳重和摩擦,F=1/n(G物1+G动)则,G动=nF拉1- G物1=3 ×40N-90N=30N当提升150N的重物时,则F拉2=1/n(G物2+G动)=1/3(150N+30N)=60N=150N/150N+30N=83.33%解:(3)四机械效率计算——横拉滑轮组关于横拉滑轮组机械效率:W有W总fs物Fs绳=η = W有F物s物=s绳ns物=拉力F、物重G物、物体匀速移动与地面间的摩擦力f、物体移动距离s物,拉力移动距离s绳。=fnFF物 = fF物fs物=W总F绳s绳=Fs绳=Fns物=fG物注意计算题步骤1、如图所示,湖面上有一艘小船,站在岸上的人通过滑轮用100 N的力拉绳子的自由端,在10 s内小船向岸边匀速移动了5 m,船在水平方向受到的阻力为160 N,下列说法正确的是( )人对船做的有用功为500 J人做的总功为800 JC. 人做的有用功的功率为50 WD. 滑轮的机械效率为80%练一练D2、用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000 N的物体A,使物体A在4 s内匀速前进了4 m,物体A受到地面的摩擦力f=300 N,所用拉力F=120 N,忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦。下列说法中正确的是( )绳子自由端在4 s内移动了8 m物体A重力做功的功率为1000 W物体A克服摩擦力做的功为480 J滑轮组的机械效率约为83.3%练一练D四机械效率计算——在水中拉滑轮组有用功:总功:额外功:机械效率:F物F物=G物-F浮FW有F物s物=W总F绳s绳=Fnh=F物h=G动W额G动h==F物nF=F物+G动F物W有W总F物hFs=η = Fs=F物+G动F =nsnh=(F物+G动)h=(不考虑绳重和摩擦)练一练1、如图所示滑轮组,物体浸没在水中,已知物重400 N,重物的体积为5 dm3,拉力做的总功为900 J,物体上升的距离是2 m(物体不出水面),不计绳重和摩擦(g取10 N/kg),求机械效率。77.78%1、如图所示,每个滑轮均重12 N,用滑轮组拉着重1000 N的物体A沿水平方向以0.2 m/s的速度匀速向左移动,拉力F的功率为32 W。(不计绳重及机械内部摩擦)求:(1)拉力F的大小;(2)滑轮组的机械效率。综合问题AFF物F物F物 = f80N92.5%2、如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9*104 N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2 m/s,经过t=10 s,货物A竖直升高h=10 m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120 kW,不计绳和滑轮的质量、绳子和滑轮之间的摩擦,求:(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功;(2)汽车对绳的拉力大小;(3)斜面的机械效率。综合问题1.2*106J2*104N75%四机械效率计算——杠杆W有=G物hW总=FsW有W总G物hFs=η = 有用功:杠杆提升物体时,克服物体重力做的功。总功:是指动力所做的功。机械效率:有用功与总功之比。G物四机械效率计算——杠杆额外功:克服杠杆本身重力和克服摩擦做的功。若忽略摩擦,W额=G杠杆h杆心。W额=W总-W有影响杠杆的机械效率的因素:1、物重 2、杠杆自重 3、摩擦 (杠杆与支点处)4、支点、力的作用点的位置(具体问题具体分析)G物W有W总GhGh+G杠杆h杆心=η = 1、工人用一均匀杠杆将重为1000 N的货物匀速提高1 m,如果动力臂与阻力臂之比为2:1,而工人所用的拉力为600 N。则在此过程中拉力竖直向上移动的距离为_______。有用功为______J,总功为_______J。杠杆的机械效率为_______,如果克服摩擦做功40 J,则此杠杆的自重为_______N。练一练2m100016083.3%12002、小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时,将总重为G=100 N的钩码挂在铁质杠杆上,弹簧测力计作用于P点,现竖直向上匀速拉动弹簧测力计,钩码上升的高度为h=0.2 m,弹簧测力计的示数为F=50 N,其移动的距离为s=0.6 m,则杠杆的机械效率η=______ (结果保留一位小数)。练一练66.7%(1)若增加钩码的重量,重复实验,杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);变大2、小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时,将总重为G=100 N的钩码挂在铁质杠杆上,弹簧测力计作用于P点,现竖直向上匀速拉动弹簧测力计,钩码上升的高度为h=0.2 m,弹簧测力计的示数为F=50 N,其移动的距离为s=0.6 m,则杠杆的机械效率η=______ (结果保留一位小数)。练一练66.7%(2)若钩码的重量不变,将钩码悬挂点移动到Q点,仍将钩码匀速提升h的高度,设此时弹簧测力计的示数为F',杠杆机械效率为η',若不计转轴O处摩擦,则:F' F,η' η(以上均选填“>”“=”或“<”)。>>W有W总GhGh+G杠杆h杆心=η = 2、小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时,将总重为G=100 N的钩码挂在铁质杠杆上,弹簧测力计作用于P点,现竖直向上匀速拉动弹簧测力计,钩码上升的高度为h=0.2 m,弹簧测力计的示数为F=50 N,其移动的距离为s=0.6 m,则杠杆的机械效率η=______ (结果保留一位小数)。练一练66.7%W有W总GhGh+G杠杆h杆心=η = (3)若钩码的重量不变,将弹簧测力计移动到Q点,仍将钩码匀速提升h的高度,设此时弹簧测力计的示数为F',杠杆的机械效率为η',若不计转轴O处的摩擦,则:F' F,η' η(以上均选填“>”“=”或“<”)。>=1、W有为对物体的拉力所做的功(一般从滑轮组直接对物体施加的力入手)2、W总为动力对机械所做的功(一般从人施加的动力处入手)小结:滑轮组中有用功和总功的寻找方法公式:η= W有W总测量机械效率测量滑轮组的机械效率测量斜面的机械效率动滑轮重摩擦、绳重等斜面的光滑程度斜面的倾斜程度物重测量杠杆的机械效率物重、杠杆自重支点、力的作用点的位置摩擦1、(双选)关于机械效率,以下说法正确的是( )A. 机械效率总小于1B. 单位时间里做功越多的机械,机械效率越高C. 做功越多的机械,机械效率越高D. 省力越多的机械,机械效率越高AD2、某机械的机械效率是75%,这说明使用这一装置做功( )A. 总功是额外功的3倍B. 有用功是额外功的3倍C. 总功是有用功的3倍D. 额外功占总功的3/4倍B3、为了提高滑轮组的机械效率,以下做法中正确的是( )A. 以较快的速度匀速提升重物B. 以较慢的速度匀速提升重物C. 增加承担物重的绳子股数D. 把滑轮做得更轻巧,减小滑轮在转动过程中的摩擦D4、如图所示,将重为100 N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5 m,高是2 m,拉力F=50 N,则该装置的机械效率为( )A.40%B.50%C.80%D.100%A5、如图为“测滑轮组机械效率”的实验。在弹簧测力计拉力作用下,重6 N的物体2 s内匀速上升0.1 m,弹簧测力计示数如图所示(不计绳重及摩擦),下列说法错误的是( )A. 弹簧测力计的拉力是2.4 NB. 物体上升的速度为0.05 m/sC. 弹簧测力计拉力的功率为0.12 WD. 滑轮组的机械效率约83.3%C6、在如图所示的滑轮组装置中,所挂重物的重力G=50 N,当施加在绳子自由端的拉力为F=30 N时,重物恰好匀速上升,绳重及一切摩擦均可忽略不计。由此可知( )A.该装置的机械效率为60%B.该装置的机械效率为55.6%C.该装置中动滑轮重为5 ND.该装置中动滑轮重为10 NDGF7、如图所示,在水平面上的物体重200 N,与水平面的滑动摩擦力的大小是48 N,当用图示装置水平匀速拉动物体时F=20 N。若绳子自由端移动的速度为0.6 m/s,则( )A. 滑轮组的机械效率是80%B. 绳子与滑轮间的摩擦力大小是4 NC. 物体的速度大小是0.2 m/sD. 动滑轮重4 NA8、如图,在斜面上将一个重为25 N的物体匀速从斜面底端拉到顶端,沿斜面向上的拉力F=9 N,斜面长s=2 m、斜面高h=0.5 m。下列说法正确的是( )A.有用功为50 JB.额外功为18 JC.物体受到的摩擦力为2.75 ND.斜面的机械效率为67.5%C9、如图所示,斜面长5 m,高1 m,木块重100 N,小明用F=32 N的力将物体从底端沿斜面匀速拉到顶端,则下列说法正确的是( )A.小明做的有用功为32 JB.木块受到的摩擦力为32 NC.斜面的机械效率为20%D.小明做的总功为160 JDF10、把质量为30 kg的小孩从滑梯的底部沿着螺旋轨道匀速推上滑梯的顶端。如果小孩受到的摩擦力为30 N,则小孩受到沿滑梯向上的推力为 N,滑梯的机械效率为 。(g取10N/kg)21085.7%11、如图,斜面长s=8 m,高h=3 m。用平行斜面F=50 N的拉力,将重力为G=100 N的物体,由斜面的底端匀速拉到顶端。求该斜面的机械效率η。解:有用功为W有=Gh=100N×3m=300J拉力所做的功为W总=Fs=50N×8m=400J斜面的机械效率为η= = ×100% =75%12、一台起重机将重3600 N的货物提高5 m。求:(1)起重机做的有用功是多少?(2)如果额外功是12000 J,起重机的机械效率是多少?解:(1)W有=Gh=3600N×5m=18000J;(2)如果额外功是12000J,则总功为:W总=W有+W额=18000J+12000J=30000J;起重机的机械效率:W有用W总×100%=η= 1.8×104J3×104J=60%×100%13、某施工现场用载重汽车将砂石从坡底运送到10 m高的坡顶,坡长20 m,用时20 s。已知汽车的输出功率是100 kW,汽车的机械效率是50%。求:汽车与斜面之间的摩擦力。解:W总= Pt=100×103W×20s=2×106J由 得:W有=ηW总=50%×2×106J=1×106JW额= W总- W有= 2×106J -1×106J = 1×106J由W=Fs得:14、如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图,它可以很方便晾起洗好的衣服,其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂衣服质量为4 kg,动滑轮、杆和晾衣架总质量为1 kg。小燕同学用力F拉动绳子自由端,在5s时间内使衣服匀速上移0.5 m(g=10 N/kg,不计绳重和摩擦)求:(1)绳子自由端拉力F的大小;(2)拉力所做的功W;(3)拉力的功率P;(4)整个过程中机械效率η。定滑轮与动滑轮有用功对人们有用的必须要做的功并非我们需要但又不得不做的功有用功与额外功的总和有用功跟总功的比值叫做机械效率机械效率总小于1机械效率额外功总功W有W总η= 展开更多...... 收起↑ 资源预览