鲁科物理必修2 第1章第4节《人与机械》

欢迎进入物理课堂 第4节人与机械 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第4节 课前自主学案 课标定位 课标定位 学习目标 1 理解机械效率的含义及机械的额定功率 2 认识到功率与机械效率之间没有必然联系 3 能求解实际的功率和机械效率的问题 4 增强效率意识 养成注重效率的基本素质和可持续发展意识的社会责任感 重点难点 机械的额定功率 机械效率 课前自主学案 一 功率与机械效率1 机械效率 1 定义 有用功跟总功或克服有用阻力做功的功率跟总功率的 叫机械效率 2 表达式 3 物理意义 反映机械性能 在物理学中 用机械效率表示机械做功或利用该机械实现能量转化的 程度 机械效率总 1 比值 有效 小于 2 功率和机械效率两者是从不同方面反映机械性能的两个物理量 它们之间没有必然联系 功率大 表示机械 快 机械效率高 表示机械对总能量的 高 功率大的机械 效率高 二 机械的使用 做功 利用率 不一定 轻松 有效 智能化 核心要点突破 2 机械效率总小于1实际情况中 W额外 或P额外 必不为零 W有用 或P有用 总是小于W总 或P总 所以机械效率总小于1 有用功占总功比例越大 表明机械对总功的利用率越高 2 正确认识功率与机械效率的区别 切不可认为功率决定机械效率 认为功率大做功快 机械效率就高 二 影响机械效率的因素及提高方法1 影响机械效率的因素机械效率由有用功和总功两个因素决定 当总功一定时 机械所做的有用功越多或额外功越少 机械效率就越高 当有用功一定时 机械所做的总功越少或额外功越少 机械效率就越高 当额外功一定时 机械所做的总功越多或有用功越多 有用功在总功中所占的比例就越大 机械效率就越高 减小机械的 自重 如滑轮组在省力相同的情况下 改进绳子的绕法 尽量减少动滑轮的个数 从而减小克服机械自重所做的额外功 2 增大有用功在额外功一定的条件下 增大有用功 有用功占总功的比例就增大 效率就提高 例如 用滑轮组提升重物时 克服动滑轮的自重和摩擦做的额外功一定 使提升的重物在允许的范围内适当增加 所做的有用功增大 机械效率也就提高了 课堂互动讲练 由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组 把一重为40N的物体匀速提升1m时 人站在地面上所用的向下的拉力为25N 1 若绳重及摩擦不计 则滑轮机械效率为多大 滑轮多重 2 若提升的重物变为90N 则滑轮组的机械效率又为多大 思路点拨 根据机械效率的定义求解 注意功的计算 答案 1 80 10N 2 90 方法总结 解决此类问题 关键是要弄清楚哪是动力做的功 即总功 哪是有用功 变式训练1如图1 4 1所示 重为100N的物体G在大小为12N的拉力F作用下 在水平方向匀速移动了2m 弹簧测力计示数为5N 试求滑轮的机械效率 图1 4 1 答案 83 3 如图1 4 2所示 图1 4 2物体质量为2kg 光滑的滑轮质量为0 2kg 今用一竖直向上的力F拉动物体 使物体以2m s的速度匀速向上运动 绳质量不计 则拉力F做功的功率为多大 滑轮的机械效率为多大 g取10m s2 思路点拨 因滑轮的质量不能忽略 因而力F所做的功一部分克服有用阻力即物体的重力做功 而另一部分需克服无用阻力即滑轮的重力做功 答案 44W90 9 方法总结 1 机械应用类问题涉及多方面知识 但其实质都离不开做功及功率之间的关系 应根据机械的作用效果明确其有用功 或有用功率 根据对机械的输入功率 即总功率 和输出功率 即有用功率 之间的差异确定出额外功率 即无用功率 2 此类问题的有用功率的求解通常涉及动力学的分析 即分析受力和运动 应用牛顿运动定律 运动学公式与功和功率联立求解 即有用功率 变式训练2一台输出功率为10kW的电动机 其效率为90 带动一台效率为70 的起重机匀速提起1t重物的速率应为 g取10m s2 A 0 7m sB 7m sC 0 63m sD 6 3m s解析 选A 匀速提升重物时起重机的输出功率应等于重物的重力功率 即P mgv 由于电动机输出功率为10kW 效率为90 因输出功率为10kW 所以其效率对起重机没有直接关系 这10kW为起重机的输入功率 则 10 103 70 103 10 v 所以v 0 7m s 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全