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第三节 机械效率1 1、功包含两个必要因素是什么？、功包含两个必要因素是什么？(1)(1)、作用在物体上的力、作用在物体上的力(2)(2)、物体在力的方向上通过的距离、物体在力的方向上通过的距离W=F S探究：从做功的角度，以下几个探究：从做功的角度，以下几个方案哪个较好方案哪个较好人提沙子做功人提沙子做功1对砂子做功对砂子做功2对桶做功对桶做功3克服自重做功克服自重做功1对砂子做功对砂子做功2对桶做功对桶做功3对动滑轮及对动滑轮及摩擦力做功摩擦力做功人拉滑轮做功人拉滑轮做功1对砂子做功对砂子做功2对口袋做功对口袋做功3对动滑轮及对动滑轮及摩擦力做功摩擦力做功人拉滑轮做功人拉滑轮做功必须做的功必须做的功额外做的功额外做的功有用功有用功额外功额外功W总总=W有有+W额额G=100Nh=1mL=5mG=150NF=30N F=100NG=80NF=40N 这些都没有考虑摩擦力及这些都没有考虑摩擦力及其它阻力其它阻力.但实际上这些力客但实际上这些力客观存在观存在,有时候不得不考虑的有时候不得不考虑的. f=5N + 5Nf=8N+8NG=10Nf=5N+5N+5N理想拉力理想拉力额外阻力额外阻力实际拉力实际拉力 可见可见, 动力动力F不但要克服物重不但要克服物重G,还要克服摩擦阻力还要克服摩擦阻力f 等等.理理想想拉拉力力理理想想拉拉力力额额外外阻阻力力额额外外阻阻力力实实际际拉拉力力实实际际拉拉力力以动滑轮为例以动滑轮为例. 若动滑轮把物体提高若动滑轮把物体提高1m.GFGFh=1ms=2h =2m则则:人对动滑轮所做的功人对动滑轮所做的功WW=Fs= 50N 2m = 100J80NG动动=10N f = 5N这个这个W应包括以下应包括以下的力做的功的力做的功.a.提起物体提起物体G做的功做的功W1W1=Gh= 80N 1m = 80Jb.提起滑轮提起滑轮G动动做的功做的功W2W2=G动动h= 10N 1m =10Jc.克服摩擦阻力克服摩擦阻力f做的功做的功W3W3= f s = 5N 2m = 10J即即: W = W1 + W2 + W3提起物体提起物体做的功做的功提起滑轮提起滑轮做的功做的功克服摩擦克服摩擦力做的功力做的功人们做人们做的功的功=+目目 的的没有用但又不得不做的没有用但又不得不做的总总 的的有用功有用功额额 外外 功功总功总功 =+即即: W总总= W有有 + W额额 80J 10J+10J 100J有用功有用功 ：必须做的功必须做的功有用W额外功额外功 ：人们不需要但又不得不做的功人们不需要但又不得不做的功额W总功总功 ：有用功与额外功的总和有用功与额外功的总和总W1、有用功和额外功、有用功和额外功想一想；议一议：想一想；议一议： 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？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？请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？123123对沙子做功对沙子做功对桶做功对桶做功克服重力做功克服重力做功对沙子做功对沙子做功对桶做功对桶做功对滑轮做功对滑轮做功对沙子做功对沙子做功对口袋做功对口袋做功对滑轮做功对滑轮做功600J2520J600J180J600J90J请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。3120J780J690J(W有有)(W额额)(W有有)(W有有)(W额额) (W额额)120J2400J120J60J30J60J123123对沙子做功对沙子做功对桶做功对桶做功克服重力做功克服重力做功对沙子做功对沙子做功对桶做功对桶做功对滑轮做功对滑轮做功对沙子做功对沙子做功对口袋做功对口袋做功对滑轮做功对滑轮做功600J2520J600J180J600J90J3120J780J690J19%77%87% 从以上分析从以上分析,有用功有用功W有有只占总功只占总功W总总的其的其中一部分中一部分.占多少呢占多少呢?占多一好呢占多一好呢?还是少一点好呢还是少一点好呢? 2. 机械效率的意义机械效率的意义有用功有用功W有有跟总功跟总功W总总的比值的比值,叫做机械效率叫做机械效率.所以所以 ? 总是总是 1因为因为W有有总是总是 W总总机械效率没有单位机械效率没有单位,常用百分数来表示常用百分数来表示 “ % ” .额有有总有WW WWW例例 起重机把质量为起重机把质量为0.5t的重物匀速提升的重物匀速提升了了 3 m ， 而 它 的 电 动 机 所 做 的 功 是而 它 的 电 动 机 所 做 的 功 是3.4104J，起重机的机械效率是多少？起重机的机械效率是多少？ 解：解：m0.5t500kgF=Gmg500kg10N/kg5000NW有用有用Fh5000N3m 1.5104J =W有用有用/W总总 1.5104J / 3.4104J 44答：起重机的机械效率是答：起重机的机械效率是44。起重机的机械效率一般是起重机的机械效率一般是40- 50。 抽水机的机械效率一般是抽水机的机械效率一般是60 - 80。 一些机械的机械效率：一些机械的机械效率： 滑轮组：滑轮组：50%70% 起重机：起重机：40%50% 抽水机：抽水机：60%80% 柴油机：柴油机： 28%40% 1、测量滑轮组的机械效率、测量滑轮组的机械效率二、实验步骤：二、实验步骤：1、测出钩码的重力、测出钩码的重力G2、组装滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置。、组装滑轮组，记下钩码和弹簧测力计的位置。3、缓慢拉动弹簧测力计，读出拉力、缓慢拉动弹簧测力计，读出拉力F，用刻度尺量出钩码，用刻度尺量出钩码上升高度上升高度h以及弹簧测力计移动的距离以及弹簧测力计移动的距离S4、改变钩码的数量，重复上面实验。、改变钩码的数量，重复上面实验。一、实验原理：一、实验原理：FsGWWh总有1、测量滑轮组的机械效率、测量滑轮组的机械效率三、注意事项：三、注意事项：1、匀速拉动弹簧测力计、匀速拉动弹簧测力计2、弹簧测力计在竖直方、弹簧测力计在竖直方向上运动向上运动3、测量、测量S 和和 h时事先要时事先要记录好位置记录好位置1、测量滑轮组的机械效率、测量滑轮组的机械效率影响机械效率主要因素：影响机械效率主要因素：动滑轮重力、摩擦力、物重动滑轮重力、摩擦力、物重1、绕法相同，提起重物不同时：、绕法相同，提起重物不同时：物体越重，效率物体越重，效率 。2、相同滑轮组，用不同绕法，提起相同重物：、相同滑轮组，用不同绕法，提起相同重物：n越大，越大，机械效率机械效率 。越高越高越高越高1、测量滑轮组的机械效率、测量滑轮组的机械效率提高机械效率：提高机械效率：1、同样的机械，增大被拉物重、同样的机械，增大被拉物重2、保持好良好的润滑，减小摩擦、保持好良好的润滑，减小摩擦3、减轻机械自重、减轻机械自重4、改进机械的结构、改进机械的结构使用斜面时的省力程度和机械效率跟什么因素有关？使用斜面时的省力程度和机械效率跟什么因素有关？2、探究：斜面的机械效率、探究：斜面的机械效率2、探究：斜面的机械效率、探究：斜面的机械效率2、探究：斜面的机械效率、探究：斜面的机械效率斜面斜面倾斜倾斜程度程度木块木块重量重量G/NG/N斜面斜面高度高度h/mh/m沿斜沿斜面拉面拉力力F/NF/N斜面斜面长长s/ms/m有用有用功功W W有有/ /J J总功总功W W总总/ /J J机械机械效率效率较缓较缓较陡较陡最陡最陡结论：结论： 斜面越陡，机械效率越高。斜面越陡，机械效率越高。 2、探究：斜面的机械效率、探究：斜面的机械效率如何提高机械效率：如何提高机械效率： 1 1）提高机械效率的意义：提高机械效率的意义：减少能耗，降低生产成本减少能耗，降低生产成本 , ,有重要的经济意义有重要的经济意义。2 2）提高机械效率的办法是：提高机械效率的办法是：改进结构改进结构, ,使它更合理、使它更合理、更轻巧，在使用中按照技术规程经常保养，定时润更轻巧，在使用中按照技术规程经常保养，定时润滑，以滑，以减小摩擦减小摩擦。一、滑轮一、滑轮FG1、竖拉：、竖拉：W有=GhW总=FS=FW有=fS物W总=FS拉=2、横拉：、横拉：二、斜面二、斜面W有=GhW总=FS=F三、杠杆三、杠杆W有=GhW总=FS=例例1 1：如图所示：如图所示, ,滑轮组匀速提升物体滑轮组匀速提升物体, ,已知已知物重物重G= 240N,G= 240N,拉力拉力F=100N, h= 2m.F=100N, h= 2m.(1).(1).滑轮组提起货物时做的有用功是多少滑轮组提起货物时做的有用功是多少? ?(2).(2).人对滑轮组做的总功是多少人对滑轮组做的总功是多少? ?(3).(3).这个滑轮组的机械效率是多少这个滑轮组的机械效率是多少? ?FG解解:(1)W有有=Gh=240N 2m=480J(2)W总总=Fs=100N32m=600J ? =W有有W总总=480J600J= 80%(3)例例2： 一辆汽车不小心开进了泥潭中一辆汽车不小心开进了泥潭中, 司机取司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出.如图示如图示, 若车重为若车重为8 104N,汽车受到的阻力为车重的汽车受到的阻力为车重的0.03倍倍, 滑轮组的机械效率为滑轮组的机械效率为80%, 该司机至该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中出少需用多大的力才能将汽车从泥潭中出?(忽忽略滑轮重力略滑轮重力)FF阻阻解解: F阻阻=0.03G车车 =0.03 8 104N =2.4 103NW有有= F阻阻 s W总总= F 4s ? =W有有W总总=F阻阻 sF 4s=F阻阻F 44 ?得得: F=F阻阻=2.4 103N4 0.8=750N例例3、物体在拉力、物体在拉力F的作用下沿斜面向上匀的作用下沿斜面向上匀速上升。斜面高速上升。斜面高1m,长长2m。已知物体重力。已知物体重力5N，摩擦力，摩擦力1N。求斜面的机械效率？。求斜面的机械效率？G1m2mW有有= G h =5N 1m =5JWf = f S =1N 2m =2JW总总= W有有+ Wf =7J ? =W有有W总总=71.4%练练1:某人用如图示的滑轮组某人用如图示的滑轮组(不计摩擦力不计摩擦力)提升一重物提升一重物,所用拉力所用拉力F为为200N,若滑轮组若滑轮组的机械效率是的机械效率是80%,求求:(1).被提升的物重被提升的物重?(2)动滑轮重动滑轮重?GF解解:(1) ? =W有有W总总=GhFnh=GFn得得:G= ? Fn=0.8 200N 4 = 640N(2).由于由于 W额额 = W总总- W有有得得: G轮轮h = F s - G物物hG轮轮h = Fnh - G物物hG轮轮 = F n - G物物= 200N4 - 640N =160N练练2： 某工人利用一滑轮组，把重为某工人利用一滑轮组，把重为300N的的物体从深物体从深10m的井底匀速拉到井口，如图所的井底匀速拉到井口，如图所示。若这个滑轮组的机械效率是示。若这个滑轮组的机械效率是75%，求有，求有用功，工人所用的拉力。用功，工人所用的拉力。WW总总= = F S F S = = F F 2 2h hWW有用有用= = G h G h = = 300N300N10m 10m =3000J=3000J由：机械效率由：机械效率= =WW有用有用WW总总工人所用的工人所用的拉力拉力：WW有用有用得：得：WW总总= =拉力对滑轮组做的拉力对滑轮组做的总功总功：= =4000J=4000J3000J3000J0.750.75由：拉力做的总功由：拉力做的总功得：得：F F = =WW总总2 2h h= 200N= 200N= =4000J4000J2 210m10m滑轮组做对物体做的滑轮组做对物体做的有用功有用功：解：解：如何提高机械效率：如何提高机械效率： 1 1）提高机械效率的意义：提高机械效率的意义：减少能耗，降低生产成本减少能耗，降低生产成本 , ,有重要的经济意义有重要的经济意义。2 2）提高机械效率的办法是：提高机械效率的办法是：改进结构改进结构, ,使它更合理、使它更合理、更轻巧，在使用中按照技术规程经常保养，定时润更轻巧，在使用中按照技术规程经常保养，定时润滑，以滑，以减小摩擦减小摩擦。
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