资源简介

(共30张PPT)
学习目标
1.结合实例，知道什么是有用功、额外功和总功；
2.掌握机械效率的含义，知道机械效率是小于1的，能利用机械效率的公式进行简单的计算；
3.通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。
【重点】有用功、额外功、总功、机械效率的概念。
【难点】滑轮组的机械效率的影响因素。
12.3 机械效率
新知导入
生活中我们常常会遇到“效率”这个词，利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。
知识点 有用功和额外功
1
新知探究
不使用机械直接提升物体做的功，
与使用机械提升物体时做的功相同吗？
甲 乙
实验探究：使用动滑轮是否省功
①如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，将数据填入表格。
②如图乙所示，用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，并记录实验数据。
实验步骤
使用动滑轮是否省功
0.2
0.24
实验数据
1.弹簧测力计应沿竖直方向匀速向上拉动滑轮或重物。
2.通过动滑轮提升重物时，可以只测h数值，利用s=nh求出s数值，此实验中n=2。
特别提醒！
实验结论：实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但使用动滑轮时拉力做的功要多一些。这说明，尽管使用动滑轮会省力，但由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，使用动滑轮我们要多做功。
（1）有用功（W有） ：为了达到工作目的，必须要做的功。
克服物体重力所做的功就是有用功。
W有=Gh
G：物体的重力
h：物体提升的高度
有用功、额外功、总功
（2）额外功（W额）：对人们没有用但不得不做的功。
（3）总功（W总）：利用机械做功时，对机械所做的功叫做总功。
W总=W有+W额
总功、有用功、额外功的单位都是焦（J）
利用杠杆和斜面做功
典例1
如图所示，一人用100 N的拉力通过滑轮组将重为300N的物体向上提起，绳重和摩擦不计。在拉力的作用下，物体匀速上升了1m，求:
(1)人所做的有用功；(2)人所做的总功；(3)人所做的额外功。
解析： (1)人提起重物(克服重力)所做的功是有用功，
W有=Gh=300 N×1m=300 J；
(2)拉力移动的距离s=4h=4×1m=4m，
人的拉力所做的总功W总= Fs=100N×4m=400J;
(3)人所做的额外功W额= W总-W有=400J－300J=100J。
2
知识点 机械效率
在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功在总功中所占的比例越少越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示。
（1）定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。
W有
h
=
W总
（2）公式：
用η表示
W有
h
=
W总
W有
h
=
W有+W额
W总
=
W额
1－
（3）机械效率只有大小，没有单位。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。机械效率通常用百分数表示。
（4）物理意义
机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。
典例2
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3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg。
因此，起重机的机械效率
W有
h
=
W总
=—————— ≈0.44=44 %
1.5×104 J
3.4×104J
解：起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的
重力大小相等，F= G= mg= 0.5×103 kg×10 N/kg =5×103 N
起重机提升重物所做的功是有用功
W有= Fh= 5× 103 N×3m= 1.5×104 J
起重机的电动机所做的功是总功，W总= 3.4×104J
如果前面例题中用动滑轮提起的物体重为0.6t，那么机械效率还是44%吗？对一个机械来说，它的机械效率是恒定不变的吗？
不是，机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同。
下面我们通过测滑轮组的机械效率的实验来探究一下这个问题。
思考讨论
知识点 测量滑轮组的机械效率
3
η=
W有
W总
= ——
Gh
Fs
刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、铁架台、长约2m的细绳。
实验原理
实验器材
①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。
②按照图甲安装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置。
③如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
实验步骤
甲
乙
④算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。
⑤改变钩码的数量，重复上面的实验。
实验数据记录表
测量滑轮组的机械效率
实验结论：用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高。
思考讨论：如果保持钩码重力一定，且钩码升高相同高度，改变动滑轮重量，动滑轮越重，机械效率怎样变化？
F
F
物重一定，升高相同高度，则有用功不变，动滑轮越重时，额外功越多，根据
W有
h
=
W有+W额
可知，机械效率越小。
典例3
如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如表所示。
（1）实验过程中，应竖直向上 拉动弹簧测力计。
（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是 。
（3）分析实验数据可知，同一滑轮组，物重 ，滑轮组的机械效率越高。
（4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为 W。
匀速缓慢
74.1%
越大
0.54
怎样提高滑轮组机械效率
影响滑轮组机械效率的因素和改进措施
拓展延伸
在斜面粗糙程度相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，斜面越陡，机械效率就越高。
斜面机械效率:
η=
W有
W总
=
Gh
Fl
典例4
用滑轮组提升重物时，下列措施中能提高机械效率的是（ ）
A.增加提升的高度，增大有用功
B.增加动滑轮个数，使滑轮组更省力
C.增加被提升物体的重力，从而增大有用功
D.增大提升的速度，从而减小额外功
C
①增加被提升物体的重力
②减轻滑轮自重
③减小摩擦
课堂小结
机械效率
有用功和总功的比值η=——
影响滑轮组机械效率的因素
摩擦
有用功、额外功和总功
机械效率总小于1
提升的重物的重力
动滑轮的重力
基本概念
计算公式
W有
W总
规律
随堂练习
1.不计绳重，用桶从井中提水的时候，对 做的功是有用功，对 做的功是额外功；如果桶掉进井里，从井中捞桶时，捞上来的桶带有一些水，这时对桶做的功是 功，对水做的功是 功。
水
桶
有用
额外
2.工人用如图所示的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物:G滑轮=9:1，忽略绳重与摩擦的影响，则该机械的机械效率为（ ）
A.10% B.45% C.80% D.90%
D
9G滑轮h
解析：
W有
h
=
W有+W额
×100%=
G物h
+ G滑h
×100%
=
9G滑轮h
+ G滑轮h
×100%= 90%
G物h
3.小华对他的自行车进行维护，其中不能提高机械效率的措施是（ ）
A.给轴承加润滑油 B.调节传动链条的松紧度
C.给轮胎打足气 D.更换车把手的塑料套
D
4. 一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？
W总
提示：（1）有用功：W有=Gh=
（2）总功W总= W有+ W额=
W有
h=
（3）机械效率
（4）起重机所做的额外功是由动滑轮、起重臂和钢丝绳所受的重力以及摩擦引起的。
14400J
24000J
60%
=
谢 谢

展开更多......

收起↑