教育专题：机械效率.ppt

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1、机机械械效效率率新铺中学新铺中学黄维锦黄维锦2011年年11月月23日日课前小测课前小测1、力学里所说的、力学里所说的“功功”吸收了吸收了的意思，但它还的意思，但它还有特殊的含义有特殊的含义-做功的两个必要因素做功的两个必要因素:一是一是，二是，二是。2、一个重、一个重500N的物体，在的物体，在100N的水平拉力作用的水平拉力作用下，沿水平地面上匀速移动下，沿水平地面上匀速移动8m,拉力做功拉力做功J。若他用若他用100N的力竖直向上提此重物，他对物体的力竖直向上提此重物，他对物体做功做功J3、若人从深为、若人从深为5m的井中直接将一桶水提出井口，的井中直接将一桶水提出井口，已知桶重已知桶重

2、20N，桶中水重，桶中水重80N则：则：人对桶做功多少？人对桶做功多少？人对桶中的水又做了多人对桶中的水又做了多少功？少功？人总共要做多少功才能将水提上来？人总共要做多少功才能将水提上来？“一桶（统）江山”：古代有个宰相，奏准皇帝“一桶（统）江山”，铸一个大铁桶，巧妙地整治了讲他坏话的御膳房伙计。抬一桶水，却要抬起很重的铁桶，要做很多无用功（额外功）。圣旨圣旨 宰相所奏极是，朕奉天一统天下，铸一个大铁桶给御膳房使用，换掉木水桶铁桶都怪我们背后讲宰相的坏话。这要多做好多无用功，怎么抬哟！传说故事传说故事传说故事传说故事木桶铁桶机械的三种功机械的三种功机械的三种功机械的三种功GF要提升G，同时必须

3、将动滑轮也提升。嘿，你要克服动滑轮重力和摩擦而额外做功，否则你不能完成任务。此功无利用价值而又不得不做，是额外功。提升此物G是目的，有利用价值，是有用功要实现目的，完成有用功,必须施加动力F对滑轮做功，是总功活动一活动一:请学生判断，图中分别用三种方式把沙子请学生判断，图中分别用三种方式把沙子提到装修的楼上去，哪些是有用功？哪些是额提到装修的楼上去，哪些是有用功？哪些是额外功？总功？外功？总功？人提沙子做功1对砂子做功2对桶做功3克服自重做功人拉滑轮做功1对砂子做功2对桶做功3对动滑轮做功人拉滑轮做功1对砂子做功2对口袋做功3对动滑轮做功有用功有用功 ：对人们有用的功对人们有用的功额外功额外功

4、 ：人们不需要但又不人们不需要但又不 得不做的功得不做的功总功总功 ：有用功与额外功的总和有用功与额外功的总和请计算出有用功、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？人提沙子做功1对砂子做功2对桶做功3克服自重做功人拉滑轮做功1对砂子做功2对桶做功3对动滑轮做功人拉滑轮做功1对砂子做功2对口袋做功3对动滑轮做功600J2520J600J180J600J90J3120J780J690J你希望额外功多些还是少些呢？你希望额外功多些还是少些呢？砂子重100N 人重400N 桶重20N 动滑轮重10N 口袋重5N 地面到三楼高6 m 请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分

5、比。请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。用用哪哪种种方方法法好好？活动二活动二有用功、额外功和总功有用功、额外功和总功（1）滑轮组）滑轮组用弹簧秤匀速拉动绳端，使重物用弹簧秤匀速拉动绳端，使重物G升高。从弹簧秤读升高。从弹簧秤读出拉力出拉力F的值，用刻度尺测出重物提升的高度的值，用刻度尺测出重物提升的高度h和弹和弹簧秤移动的距离簧秤移动的距离s。“实验数值实验数值G5牛，牛，h0.5米，米，F3牛，牛，s1米。米。”弹簧秤的拉力（动力）对动滑轮做的功：弹簧秤的拉力（动力）对动滑轮做的功：W动动FS3牛牛1米米3焦，焦，提高重物，动滑轮克服阻力做的功：提高重物，动滑轮克服阻力做的功：

6、W阻阻Gh5牛牛0.5米米2.5焦焦”（2）问：由实验可以看到）问：由实验可以看到W动动W阻阻，这是因为，这是因为_。问：本实验中的有用功是问：本实验中的有用功是_？F G本实验中，用来克服摩擦做的功、把动滑轮提升本实验中，用来克服摩擦做的功、把动滑轮提升0.5米做的功对我们没有用，但又不得不做的功，米做的功对我们没有用，但又不得不做的功，这种功叫额外功。使用任何机械做额外功是不可这种功叫额外功。使用任何机械做额外功是不可避免的。避免的。本实验中，有用功加额外功是总共做的功，本实验中，有用功加额外功是总共做的功，叫总功。叫总功。总功（总功（W总总）：有用功与额外功的总和叫总功）：有用功与额外功

7、的总和叫总功”问：本实验中总功问：本实验中总功W总总_问：本实验中做的额外功是问：本实验中做的额外功是_？活动三活动三机械效率机械效率1、机械效率的定义：、机械效率的定义：即：即：计算公式：计算公式：某机械的机械效率为某机械的机械效率为50%，它表示什么物理意义？，它表示什么物理意义？2、注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，、注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，1。（想想为什么？）机械效率的概念：物理学中，。（想想为什么？）机械效率的概念：物理学中，将将_与与_的比值叫做机械效率。的比值叫做机械效率。不管是动滑轮，还是其他简单机械，实际生活中力做功，不管是动滑轮，还是其他简单机械，

8、实际生活中力做功，都伴随着有用功和额外功的存在。都伴随着有用功和额外功的存在。探究滑轮组的机探究滑轮组的机械效率械效率滑轮组滑轮组 绳绳 物体（或钩码）物体（或钩码）1.1.实验器材实验器材弹簧测力计弹簧测力计刻度尺刻度尺测量工具测量工具2.2.实验实验原理原理3.3.需要测量需要测量的物理量的物理量物体上升的高度绳子自由端移动的距离所提物体的重绳子自由端的拉力1）匀速竖直拉动物体2 2）可以省略的测量工具）可以省略的测量工具-刻度尺刻度尺不必测不必测量的量量的量猜想：滑轮组的机械效率与哪些因素有关物体的重滑轮重绳与轮间的摩擦绳重承担物重的绳子段数3 3）提高滑轮组机械效率的方法）提高滑轮组机

9、械效率的方法增大物体的重增大物体的重减小动滑轮的重，绳重减小动滑轮的重，绳重 减小滑轮与绳间的摩擦减小滑轮与绳间的摩擦-加润滑油加润滑油 4 4 影响滑轮组的机械效率的因素影响滑轮组的机械效率的因素同一滑轮组，所提物体越重，机械效率越高，与滑轮组的绕法无关测滑轮组的机械效率测滑轮组的机械效率（1）实验原理：）实验原理：（2）所需要的测量器材：）所需要的测量器材：、。（3）实验时应）实验时应、拉动弹簧测力计。拉动弹簧测力计。若突然用力拉动，则测得的机械效率将若突然用力拉动，则测得的机械效率将；若在弹簧测力计静止时读数，则测得的机械效若在弹簧测力计静止时读数，则测得的机械效率将率将；若弹簧测力计没

10、有竖直向上拉，则；若弹簧测力计没有竖直向上拉，则测得的机械效率将测得的机械效率将。（4）若没有刻度尺，实验仍可完成，其计算机械）若没有刻度尺，实验仍可完成，其计算机械效率的公式为效率的公式为。（5）影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：）影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：、。同一滑轮组，被提升的物体越重，机械效率越同一滑轮组，被提升的物体越重，机械效率越。活动四活动四提高机械效率提高机械效率阅读课本提高机械效率一段，采取阅读课本提高机械效率一段，采取_是是提高机械效率的有效方法。提高机械效率的有效方法。4、课本例题：、课本例题：请同学们明确有起重机中的有用功和总功请同学们明确有起重机中的有用功

11、和总功的分别指的的分别指的_和和_做的功。做的功。活动五活动五:探究斜面的机探究斜面的机械效率械效率把物体拉上斜面时把物体拉上斜面时,额外功是什么额外功是什么?(克服物体与斜面之间的摩擦力而做功克服物体与斜面之间的摩擦力而做功)摩擦力与拉力不是平衡力斜面斜面 物体物体1.1.实验器材实验器材弹簧测力计弹簧测力计刻度尺刻度尺测量工具测量工具2.2.实验实验原理原理3.3.需要测量需要测量的物理量的物理量?斜面长 斜面高物体的自重 拉力1）目的：准确测出拉力大小2）实验中难以控制的一步用弹簧测力计沿斜面匀速拉动物体猜想斜面的机械效率与哪些因素有关斜面的长斜面的高物体的自重斜面的倾斜程度 斜面的 光

12、滑程度斜面的光滑程度4 研究方法：控制变量5 5 影响斜面的机械效率的因素：影响斜面的机械效率的因素：1 1）、斜面的倾斜程度）、斜面的倾斜程度提升提升同一物体，斜面的光滑程度相同时，同一物体，斜面的光滑程度相同时，斜面倾斜程度越大，越费力，机械效率越斜面倾斜程度越大，越费力，机械效率越高。高。2 2）、斜面的光滑程度）、斜面的光滑程度 提升提升同一物体，斜面的倾斜程度相同时，同一物体，斜面的倾斜程度相同时，斜面越光滑，斜面越光滑，越省力越省力，机械效率越高。，机械效率越高。3 3）提高斜面机械效率的方法）提高斜面机械效率的方法增大斜面的倾斜程度增大斜面的倾斜程度减小斜面的粗糙程度减小斜面的粗

13、糙程度 斜面的总功和有用功是斜面的总功和有用功是_？要测量？要测量_？改变倾斜程度，机？改变倾斜程度，机械效率械效率_？斜面的倾斜程度越大，？斜面的倾斜程度越大，越费越费_。在下面设计实验表格：在下面设计实验表格：斜面斜面倾斜度倾斜度小车小车重量重量G/N斜面斜面高度高度h/m沿斜面沿斜面拉力拉力F/N斜面长斜面长S/m有用功有用功W有有/J总功总功W总总/J斜面的斜面的机械机械效率效率较缓较缓较陡较陡最陡最陡三、当堂检测：三、当堂检测：1从深为从深为5m的井中直接将一桶水提出井口，已知桶重的井中直接将一桶水提出井口，已知桶重20N，桶中水重，桶中水重80N若此人的目的是为了提水，则机若此人的

14、目的是为了提水，则机械效率为械效率为，若此人的目的是为了捞桶，则机械效率，若此人的目的是为了捞桶，则机械效率为为2某人用机械做了某人用机械做了8000J的功，其中额外功是有用功的的功，其中额外功是有用功的1/3，那么该机械做的有用功是，那么该机械做的有用功是J，机械效率是，机械效率是3用一个动滑轮把重为用一个动滑轮把重为200N的货物匀速提高的货物匀速提高4m，所用，所用的拉力是的拉力是125N，则有用功是，则有用功是J，总功是，总功是J，这个动滑轮的机械效率为这个动滑轮的机械效率为4工人用一根杠杆提升一桶油，他用工人用一根杠杆提升一桶油，他用250N向下的拉力拉向下的拉力拉过过1.2m，油桶

15、上升，油桶上升30cm，若杠杆的机械效率为，若杠杆的机械效率为90%，则油桶重为则油桶重为N 5用一个滑轮组在用一个滑轮组在6s内把内把84N的重物匀速提升的重物匀速提升4m时，在绳的自由端所加拉力大小为时，在绳的自由端所加拉力大小为40N，自，自由端通过的距离为由端通过的距离为12m则此过程中，有用功则此过程中，有用功为为J，拉力做功的总功率为，拉力做功的总功率为W，滑轮组，滑轮组的机械效率为的机械效率为6如图所示，某同学用一个动滑如图所示，某同学用一个动滑轮匀速提起一袋重为轮匀速提起一袋重为180N的面粉，的面粉，所用的拉力为所用的拉力为100N，则动滑轮的，则动滑轮的机械效率为机械效率为

16、如果用此动滑轮如果用此动滑轮匀速提起一袋质量为匀速提起一袋质量为25kg的大米，的大米，当拉绳子的速度为当拉绳子的速度为m/s时，拉时，拉力的功率为力的功率为54W（绳重与摩擦不计）（绳重与摩擦不计）7如图所示，已知物重等于如图所示，已知物重等于G，请你补充一个，请你补充一个物理量，用物重物理量，用物重G和补充物理量，求出动滑轮和补充物理量，求出动滑轮的机械效率（绳重和摩擦忽略不计）补充的的机械效率（绳重和摩擦忽略不计）补充的物理量名称和符号：物理量名称和符号：；机械效率机械效率=8将动滑轮改为定滑轮使用后，在相同的时间内把同一将动滑轮改为定滑轮使用后，在相同的时间内把同一物体匀速提高相同高度

17、，则改动后与改动前比较物体匀速提高相同高度，则改动后与改动前比较（）A节省了力节省了力B提高了功率提高了功率C降低了效率降低了效率D提高了效率提高了效率9用如图所示的滑轮组把重用如图所示的滑轮组把重100N的物体匀速的物体匀速提升提升0.5m，所用的拉力是，所用的拉力是80N，下列说法正确，下列说法正确的是（的是（）A总功是总功是50J，有用功是，有用功是80JB有用功是有用功是50J，额外功是，额外功是20JC总功是总功是100J，有用功是，有用功是80JD总功是总功是80J，机械效率是，机械效率是62.5%10要提高某机械的机械效率，应该（要提高某机械的机械效率，应该（）A减小外力所移动的

18、距离减小外力所移动的距离B减小额外功占总功的百分比减小额外功占总功的百分比C减小总功减小总功D减小外力减小外力11用一重用一重10牛的动滑轮匀速提升重牛的动滑轮匀速提升重50牛的物体，实牛的物体，实际工作时拉力际工作时拉力F（）A可能是可能是35牛牛B正好是正好是30牛牛C正好是正好是25牛牛D要看被提升物体以多大的速度上升要看被提升物体以多大的速度上升中考链接中考链接1（09 9包包头头）（多多选选题题）用用图图所所示示的的滑滑轮轮组组将将重重10N的的物物体体匀匀速速提提升升01m，所所用用时时间间为为s，作作用用在在绳绳子子末末端端的的拉拉力力F为为（不不计计绳绳重重和和绳绳与与滑滑轮轮

19、间间的的磨磨擦擦），下下列列计计算算结结果正确的是果正确的是所做的有用功所做的有用功为为动动滑滑轮轮自重自重拉力做功的功率拉力做功的功率为为该该滑滑轮组轮组的机械效率的机械效率为为2（09海南）如图所示，建筑工人用动海南）如图所示，建筑工人用动滑轮把重为滑轮把重为600N的物体匀速提升的物体匀速提升3m，人，人所用的拉力所用的拉力F为为400N，则利用动滑轮提升，则利用动滑轮提升重物时的机械效率是重物时的机械效率是A75%B100%C67%D33%3.（09四川绵阳）在某建筑工地上，工四川绵阳）在某建筑工地上，工人用如图所示的滑轮组将重为人用如图所示的滑轮组将重为1200N的的建筑材料从地面运

20、到高建筑材料从地面运到高20m的楼上，手的楼上，手竖直向上的拉力是竖直向上的拉力是500N，在这个过程中，在这个过程中，工人做了工人做了J的额外功，滑轮组的机械的额外功，滑轮组的机械效率是效率是_。4.（09哈尔滨）某同学用所学滑轮知识在家里哈尔滨）某同学用所学滑轮知识在家里阳台上安装了如图所示升降装置他用此装置将阳台上安装了如图所示升降装置他用此装置将重重500N的物体匀速提高的物体匀速提高10m，所用拉力，所用拉力300N，则拉力做的功是，则拉力做的功是_J。该装置的机械效率。该装置的机械效率是是_5.（09河北）小明做河北）小明做“测滑轮组机械效率测滑轮组机械效率”实实验时，用图中所示的

21、滑轮，组装成验时，用图中所示的滑轮，组装成滑轮组，请在图中画出使用该滑轮组滑轮组，请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。用此滑轮组将重为时最省力的绕法。用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时，拉力的功率的物体匀速提起时，拉力的功率为为0.36W，滑轮组的机械效率为，滑轮组的机械效率为75%。（忽略摩擦及绳重）（忽略摩擦及绳重）求：（求：（1）绳子自由端移动的速度和动）绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。滑轮的总重。（2）若用此滑轮组提起小于）若用此滑轮组提起小于3.6N的重的重物时，其机械效率将如何改变？说明理由。物时，其机械效率将如何改变？说明理由。答案：解：绳子段数答案：解：绳子段数n=4。(1)因为因为所以拉力为所以拉力为由于由于所以绳子自由端移动速度为所以绳子自由端移动速度为由于忽略摩擦及绳重，则由于忽略摩擦及绳重，则所以动滑轮重所以动滑轮重（2）减小）减小由于忽略摩擦及绳重由于忽略摩擦及绳重所以当提升的物体重力减小时，滑轮组机械效率所以当提升的物体重力减小时，滑轮组机械效率减小。（或者当提升物体的重力减小时，有用功减小。（或者当提升物体的重力减小时，有用功减小，额外功不变，故其机械效率减小。）减小，额外功不变，故其机械效率减小。）