資源簡介

(共31張PPT)
五、機械效率
要把這個物體運到高處，有哪些方法？
用手直接把物體提上去．
用杠桿把物體提上去．
用動滑輪或滑輪組
……
使用簡單機械能達到怎樣的目的？
改變力的方向
省距離
省力
使用機械對物體做功和直接對物體做功，他們所做的功究竟有什么關系？
思考：
實驗目的:
再探動滑輪：
實驗器材:
實驗注意事項:
比較利用動滑輪提升物體與直接提升物體做功的多少
鐵架臺、動滑輪、鉤碼、彈簧測力計、刻度尺、細線
測量的物理量:
物體的重力G
物體上升的高度h
作用在繩子上的力F
繩子移動的距離s
勻速拉動繩子
拉力豎直向上
實驗表格設計:
再探動滑輪：
再探動滑輪：
測量次數 F/N s/m G/N h/m Fs/J Gh/J
① 2.5 0.2 4 0.1 5 4
② 3 0.3 5 0.15 0.9 0.75
③ 3.5 0.2 6 0.1 0.7 0.6
數據分析:
思考:
利用動滑輪提升物體所做的功與直接提升物體的做功不等的原因是什么
利用動滑輪提升物體時，除了對物體做功，還不得不對動滑輪做功。
有用功、額外功與總功：
額外功:
提升物體
目 的:
提升物體所做的功Gh
有用功:
提升動滑輪所做的功G動h
總 功:
手拉繩所做的功Fs
總功
有用功
額外功
＝ ＋
＝ ＋
W總
W有用
W額外
對砂子做功
對空桶做功
克服自身重力做功
并不需要做但又不得不做的功
對人們有用必須做的功
3m
3m
他的目的是：
把沙子運上三樓
用水桶提沙子上樓
有用功
額外功
1. 有用功（W有）：為了達到工作目的，必須做的功。
2. 額外功（W額）：為了達到工作目的，并非我們所需要
但又不得不做的功。
3. 總功（W總）：動力所做的所有功。
即有用功與額外功的總和。
W總 = W有 + W額
有用功、額外功與總功：
用水桶從井中提水的時候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功
提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是額外功。
如果桶掉到井里，從井里撈桶的時候，撈上的桶里帶了一些水，這種情況下哪部分是有用功，哪部分是額外功
提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是額外功。
想一想
F
G
W有用=G物·h
W總=F·s
W額外=G動·h
（不計繩重和摩擦）
F
f
W有用=f·s物
W總=F·s繩
利用滑輪組做功
h
S物
S
S
在使用機械工作時，有用功在總功中所占的比例越多越好。它反映了機械的一種性能，物理學中表示為機械效率。
定義：有用功跟總功的比叫做機械效率。
使用任何機械額外功都不可避免，有用功總是小于總功，所以機械效率總是小于1的。機械效率通常用百分數表示。
二、機械效率
公式：
探究實驗：測量滑輪組的機械效率
【實驗原理】
【實驗器材】
彈簧測力計、刻度尺、鐵架臺、滑輪、細線、鉤碼
繩端的拉力F、___________、
_________________和___________________________。
物體重G
物體上升距離h
繩自由端移動距離s
【需要直接測量的物理量】
實驗時拉力的方向應盡量_____________，且應在鉤碼____________的過程中讀取拉力的大小。
豎直向上
勻速移動
注意事項：
實驗過程
G/N h/m F/N s/m W有/J W總/J η
1
2
3
F
實驗1 保持動滑輪重一定，改變鉤碼重力
結論：動滑輪重一定，物重越大，機械效率越高。
G/N h/m F/N s/m W有/J W總/J η
1
2
實驗2 保持鉤碼重力一定，改變動滑輪重。
結論：物重一定，動滑輪越重，機械效率低。
F
F
影響滑輪組機械效率的因素
摩擦、繩重（輪與軸及輪與繩之間）
（減小摩擦可以減少額外功，提高機械效率）
如：加強機械運動部位的潤滑、采用輕質細繩
物重
（物重增加，機械效率提高）
動滑輪重
（動滑輪重減小，機械效率提高）
點擊上方圖片，即可觀看視頻
忽略繩重與摩擦的影響，又有：
滑輪組的機械效率在數值上等于物重與總重的比值。
滑輪組機械效率的討論
豎直滑輪組機械效率：
斜面及其應用
生活物理社會
使用斜面可以省力，但要多費距離。
斜面
f
F
G
N
W有用=G·h
W總=F·l
W額外=f·l
不做功
利用斜面做功
h
l
物體在斜面上運動時會受到摩擦力，額外功不可避免，斜面的機械效率小于100％。
探究：影響斜面機械效率的因素
實驗時沿斜面勻速拉動木塊，并在拉動中讀出拉力的大小。
實驗次數 斜面傾斜程度 斜面材料 木塊重力G/N 斜面高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 斜面長度s/m 總功W總/J 機械效率
1 較緩 木板 1 0.1 0.1 0.2 0.7 0.14 71.4%
2 較陡 木板 1 0.17 0.17 0.3 0.7 0.21 81%
3 陡 木板 1 0.24 0.24 0.4 0.7 0.24 85.7%
4 棉布 1 0.24 0.24 0.5 0.7 0.35 68.6%
5 毛巾 1 0.24 0.24 0.6 0.7 0.42 57.1%
實驗數據
1. 斜面的粗糙程度有關：同一斜面，拉同一物體，斜面越粗糙，拉力越大，效率越低。
結 論
2. 斜面的傾斜程度有關：粗糙程度相同，拉同一物體，斜面越陡（傾角越大），拉力越大，效率越高。
機械效率
課堂小結
機械效率
有用功和額外功
額外功：為了達到工作目的，不得不做的功
定義：有用功跟總功的比值
有用功：為了達到工作目的，必須做的功
總功：動力所做的所有功
W總 = W有 + W額
公式： 總小于1
提高機械效率的方法：
增加物重，減小動滑輪重，減小繩重和摩擦
1、關于功、功率和機械效率，下列說法中正確的是（　　）
A．功率大的機械，做功多
B．機械做的有用功越多，機械效率越高
C．機械效率高的機械，功率大
D．機械效率越高，有用功與總功的比值越大
D
課堂練習
2．用繩子將鉤碼提升至一定的高度，如圖所示，此過程所做的有用功是（ ）
A．提升鉤碼所做的功　　　　　　　
B．克服摩擦力所做的功
C．提高繩子所做的功　　　　　　　
D．克服動滑輪重力所做的功
A　
3.如圖所示，小偉同學通過斜面用平行于斜面F＝200N的推
力，將質量為30kg的物體在4s時間內勻速推到1m高的平臺 上，斜面長s＝2m。（g取10N/kg）則（　　）
B
A．斜面對物體的支持力做了功
B．斜面對物體的摩擦力為50N
C．推力F對物體做功的功率為50W
D．斜面的機械效率為80%
4、小馮在如圖所示的健身運動過程中，腳腕用50N的力使細繩拉著物體A上升，若物體A的質量為4kg，在2s內勻速上升0.4m，則小馮的腳腕對物體A做的有用功為 　　 J，腳腕對物體A做功的機械效率為 　　 ，腳腕對物體A做的總功的功率為 　　 W．（取g＝10N/kg）
16
80%
10
5．工人利用如圖所示的滑輪組將重900N的物體豎直向上勻速提升0.5m，工人所用的拉力F為600N，(不計摩擦和繩重)，求：
①人的拉力做的功為多少J？
②此滑輪組的機械效率為多少？
③若用此滑輪組提升重為1 500 N的物體，繩上的拉力是多少N？
③由于不計摩擦和繩重，拉力F＝（G物＋G動）/2
所用動滑輪的重G動＝2F-G＝2×600 N-900 N＝300 N
若用此滑輪組提升1500N的重物，
此時拉力F′＝(G物′＋G動)/2＝(1500N＋300 N)/2＝900 N.
①由圖知n＝2，拉力端移動距離s=2h=2×0.5m=1m
拉力做的總功W總＝Fs＝600 N×1m＝600 J.
②工人做的有用功W有＝Gh＝900 N×0.5 m＝450 J
滑輪組的機械效率η=W有/W總
=450J/600J×100%=75%.

展開更多......

收起↑