公开课《机械效率》.ppt

机械效率机械效率1.用如右图所示的动滑轮将重为用如右图所示的动滑轮将重为G的物体匀速提高的物体匀速提高的距离为的距离为h，作用在绳子末端的拉力为，作用在绳子末端的拉力为F（不计（不计绳重及摩擦）。绳重及摩擦）。求：（求：（1）拉力移动的距离）拉力移动的距离s=；（2）拉力做功）拉力做功W 1=；（3）克服物体重力做功）克服物体重力做功W2=。nhFsGh2.小明家住在二楼，买了一批装修木料，小明家住在二楼，买了一批装修木料，可以直接用手拉到二楼，也可以使用动滑可以直接用手拉到二楼，也可以使用动滑轮，使用动滑轮的作用为了轮，使用动滑轮的作用为了 。省力省力思考：思考：用手直接对木料用手直接对木料做功与手对机械做功与手对机械做功相等吗？做功相等吗？3.物理量G/N h/m F/N s/mW手对木材/JW手对机械/J123用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗？用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗？用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗？用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗？议一议：为什么使用动滑轮后手要多做功？议一议：为什么使用动滑轮后手要多做功？议一议：为什么使用动滑轮后手要多做功？议一议：为什么使用动滑轮后手要多做功？4.机械的三种功机械的三种功机械的三种功机械的三种功要提升要提升要提升要提升GG，同时，同时，同时，同时必须将动滑轮也必须将动滑轮也必须将动滑轮也必须将动滑轮也提升。这时要克提升。这时要克提升。这时要克提升。这时要克服滑轮重力和摩服滑轮重力和摩服滑轮重力和摩服滑轮重力和摩擦做额外做功，擦做额外做功，擦做额外做功，擦做额外做功，否则你不能完成否则你不能完成否则你不能完成否则你不能完成任务。本功无利任务。本功无利任务。本功无利任务。本功无利用价值而又不得用价值而又不得用价值而又不得用价值而又不得不做，是额外功。不做，是额外功。不做，是额外功。不做，是额外功。提升重物提升重物提升重物提升重物GG是目的，有是目的，有是目的，有是目的，有利用价值，利用价值，利用价值，利用价值，是有用功。是有用功。是有用功。是有用功。要实现目的，完要实现目的，完要实现目的，完要实现目的，完成有用功，必须成有用功，必须成有用功，必须成有用功，必须施加动力施加动力施加动力施加动力F F对滑对滑对滑对滑轮做功，是总功。轮做功，是总功。轮做功，是总功。轮做功，是总功。5.一一.三种功三种功1.有用功（W有）：使用机械时，使用机械时，对人们有用对人们有用的功。的功。W有Gh提升物体2.额外功（W额）：人们不需要但又不得不人们不需要但又不得不 做的功。（克服机械自重及摩擦等做的功）做的功。（克服机械自重及摩擦等做的功）3.总功（W总）：有用功与额外功的总和。有用功与额外功的总和。W总FS（运用机械时动力（运用机械时动力F F所做的所做的功）功）4.三者关系：W总 W有 W额6.用水桶从井中提水时，所做的有用功是用水桶从井中提水时，所做的有用功是 ，额外功是，额外功是 ，总，总功是功是 ；如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来的桶里带了一些水，有用功是的桶里带了一些水，有用功是 ，额外功是额外功是 ，总功是，总功是 。克服水的重力做功克服水的重力做功克服水的重力做功克服水的重力做功克服桶的重力做功克服桶的重力做功克服桶的重力做功克服桶的重力做功拉力所做的功拉力所做的功拉力所做的功拉力所做的功克服桶的重力做功克服桶的重力做功克服桶的重力做功克服桶的重力做功克服水的重力做功克服水的重力做功克服水的重力做功克服水的重力做功拉力所做的功拉力所做的功拉力所做的功拉力所做的功7.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？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？8.人人提提砂砂子子做做功功2 2、对桶、对桶 做功做功3 3克服人自克服人自 重做功重做功人人拉拉滑滑轮轮做做功功1 1、对砂子做功、对砂子做功2 2、对桶、对桶 做功做功3 3、对动滑、对动滑 轮做功轮做功人人拉拉滑滑轮轮做做功功1 1、对砂子做功、对砂子做功2 2、对口袋、对口袋 做功做功3 3、对动滑、对动滑 轮做功轮做功600J额外额外功：功：2520J额外额外功：功：180J额外额外功：功：90J总功总功：3120J总功总功：780J总功总功：690J砂子重砂子重100N 人重人重400N 桶重桶重20N 动滑轮重动滑轮重10N 口袋重口袋重5N 地面到三楼高地面到三楼高6 m 1 1、对砂子做功、对砂子做功有用功：有用功：600J有用功：有用功：600J120J2400J有用功：有用功：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？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？9.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。用用哪哪种种方方法法好好？10.1.机械效率：有用功与总功的比机械效率：有用功与总功的比值叫做机械效率。值叫做机械效率。理解：理解：a:常用百分数表示；常用百分数表示；b:b:小于小于100%100%；c:c:没有单位。没有单位。二二.机械效率机械效率2.计算公式：计算公式：11.使用起重机提升重物时所做的有用功跟使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是总功的比值是60%60%，也可以说有用功在总，也可以说有用功在总功中占有功中占有60%60%，另外的，另外的4040是额外功。是额外功。起重机的起重机的起重机的起重机的机械效率机械效率机械效率机械效率是是是是60%60%60%60%，它表示什它表示什它表示什它表示什么意思？么意思？么意思？么意思？一些机械的机械效率：一些机械的机械效率：12.一些机械的机械效率：一些机械的机械效率：抽水机：抽水机：60%80%柴油机：柴油机：28%40%13.例：用一动滑轮把重例：用一动滑轮把重400N的货物匀速提的货物匀速提 高高2m，所用的拉力是，所用的拉力是250N。（1）求总功、有用功、额外功和动滑轮）求总功、有用功、额外功和动滑轮的机械效率。的机械效率。解：总功解：总功解：总功解：总功 WW总总总总=FsFs=250N4m=1000J=250N4m=1000J有用功有用功有用功有用功 WW有有有有=Gh Gh=400N2m=800J=400N2m=800J额外功额外功额外功额外功 WW额额额额=W=W总总总总-W-W有有有有=1000J-800J=200J=1000J-800J=200J 机械效率机械效率机械效率机械效率=80%=80%14.例：用一动滑轮把重例：用一动滑轮把重400N的货物匀速提的货物匀速提 高高2m，所用的拉力是，所用的拉力是250N。（1）你还有求解此时机械效率的其它方）你还有求解此时机械效率的其它方法吗？法吗？（2）若不计摩擦、绳重。若不计摩擦、绳重。求动滑轮重。求动滑轮重。G动动动动=100N F=(G物物物物+G动动动动)（3）若不计摩擦、绳重。若不计摩擦、绳重。当所提物重为当所提物重为500N时，求此时机械效率。时，求此时机械效率。=83.3%15.一般情况，一般情况，W有有=Gh、W总总=FsW额额=W总总-W有有或或不计摩擦和绳重时，不计摩擦和绳重时，W额额=G动动hF=(G物物物物+G动动动动)16.知识小结知识小结知识小结知识小结一、机械的三种功：一、机械的三种功：一、机械的三种功：一、机械的三种功：有用功有用功有用功有用功有利用价值的功。有利用价值的功。有利用价值的功。有利用价值的功。总功总功总功总功动力对机械所做的功。动力对机械所做的功。动力对机械所做的功。动力对机械所做的功。额外功额外功额外功额外功对人们无利用价值而又不得不做的功。对人们无利用价值而又不得不做的功。对人们无利用价值而又不得不做的功。对人们无利用价值而又不得不做的功。二、机械效率：二、机械效率：二、机械效率：二、机械效率：1 1、定义：有用功与总功的比值。、定义：有用功与总功的比值。、定义：有用功与总功的比值。、定义：有用功与总功的比值。2 2、提高机械效率的两种方法：、提高机械效率的两种方法：、提高机械效率的两种方法：、提高机械效率的两种方法：若不计摩擦时，若不计摩擦时，在在在在WW有有有有一定时，减小一定时，减小一定时，减小一定时，减小WW额额额额；在在在在WW额额额额一定时，增加一定时，增加一定时，增加一定时，增加WW有有有有。17.请你判断：请你判断：下面说法中是否正确？下面说法中是否正确？1有用功越多，机械效率越高（有用功越多，机械效率越高（）2额外功越少，机械效率越高（额外功越少，机械效率越高（）3物体做功越慢，机械效率越低（物体做功越慢，机械效率越低（）4做总功越多，机械效率越低（做总功越多，机械效率越低（）5做做相相同同的的有有用用功功，额额外外功功越越少少，机机械械效效率率越越高（高（）6做做相相同同的的总总功功时时，有有用用功功越越多多，机机械械效效率率越越高（高（）7机械效率越高，越省力（机械效率越高，越省力（）18.工人用如图所示的滑轮组提升工人用如图所示的滑轮组提升重物，在重物，在10s内将内将200N的的物体匀速提升物体匀速提升2m，已知工，已知工人的拉力为人的拉力为80N。滑轮组。滑轮组的机械效率为的机械效率为。83.3%83.3%如图所示，小明同学用滑轮组如图所示，小明同学用滑轮组提升重为提升重为220N的泥桶，动滑的泥桶，动滑轮重为轮重为20N，不计绳重及滑轮，不计绳重及滑轮间的摩擦。滑轮组的机械效率间的摩擦。滑轮组的机械效率为为。91.67%91.67%19.（能力提升题）（能力提升题）我校去年暑期进行楼内装修时三楼需要一定我校去年暑期进行楼内装修时三楼需要一定量的沙子，某同学设计了如图所示的提升装置量的沙子，某同学设计了如图所示的提升装置（摩擦不计）。已知箱子和动滑轮的总重为（摩擦不计）。已知箱子和动滑轮的总重为100N，人重，人重400N，绳子所能承受的最大拉力为，绳子所能承受的最大拉力为450N。请问桶内最多能装多少牛顿沙子，此时。请问桶内最多能装多少牛顿沙子，此时的机械效率为多少？的机械效率为多少？（1）最多能装）最多能装700N重的沙子。重的沙子。（2）机械效率为）机械效率为87.5%。20.如图所示，在如图所示，在50N的水平拉力的水平拉力F作用作用下，重下，重800的物体沿水平地面匀速的物体沿水平地面匀速直线运动直线运动了了2m，物体与地面间滑动，物体与地面间滑动摩擦力为摩擦力为120，则滑轮组的机械效，则滑轮组的机械效率为率为。80%80%21.作业：预习本节第二部分内容“机械效率总是一定的吗？”设计出实验报告 1、实验名称 2、实验目的 3、实验原理 4、实验器材 5、实验步骤（含实验数据记录表）22.第二课时实验：测滑轮组的机械效率23.作业：阅读本节第二部分内容“机械效率总是一定的吗？”设计出实验报告（写在大演草上）（写在大演草上）1、实验名称 2、实验目的 3、实验原理 4、实验器材 5、实验步骤（含实验数据记录表）24.【实验目的】1学习安装滑轮组。学习安装滑轮组。2学习测滑轮组的机械效率。学习测滑轮组的机械效率。3分析得出影响滑轮组机械效率的因素。分析得出影响滑轮组机械效率的因素。【实验原理】25.讨论：讨论：为得出滑轮组滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？刻刻度度尺尺、钩钩码码、弹弹簧簧秤秤、滑滑轮轮组组两两个个、铁铁架架台台、长长约约2m的细绳。的细绳。实验器材：26.使用弹簧测力计时首使用弹簧测力计时首先要做的是什么呢？先要做的是什么呢？用弹簧测力计用弹簧测力计测钩码的重力测钩码的重力27.你组装成的滑轮组！你组装成的滑轮组！28.匀速拉动匀速拉动弹簧秤使钩码升高到某一位弹簧秤使钩码升高到某一位置处，从弹簧秤读出置处，从弹簧秤读出拉力拉力F的数值的数值 钩码上升的高度钩码上升的高度（h h）细绳自由端通细绳自由端通过的距离过的距离（s s）29.实验步骤：1.1.照课本图照课本图9-309-30，把滑轮组和刻度尺安装好，测出，把滑轮组和刻度尺安装好，测出钩码钩码G G的值，并记录表中。的值，并记录表中。2.2.匀速竖直拉动弹簧测力计，使钩码匀速竖直拉动弹簧测力计，使钩码G G上升，读出上升，读出弹簧测力计所示拉力弹簧测力计所示拉力F F的值的值 ，从刻度尺读出钩码，从刻度尺读出钩码升高的距离升高的距离h h和弹簧测力计移动的距离和弹簧测力计移动的距离S S，记录数，记录数据在表格中。据在表格中。3.3.分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。4.4.再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。30.物重G/N高度h/m有用功W有/J拉力F/N距离S/m总功W总/J机械效率31.1、比较两次两种滑轮组有什么不、比较两次两种滑轮组有什么不同？机械效率有何差异？同？机械效率有何差异？2、分析影响滑轮组机械效率的因、分析影响滑轮组机械效率的因素是什么？素是什么？32.影响滑轮组机械效率的因素1、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）2、所提升的物重（物重增加，机械效率也提高）3、动滑轮的自重（减少动滑轮的重力，机械效率也提高）33.如何提高机械效率如何提高机械效率？改进机械的结构，减小机械自重改进机械的结构，减小机械自重 减小机械间的摩擦力。减小机械间的摩擦力。例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。换用较轻滑轮就可提高其机械效率。例如：加强机械运动部位的润滑例如：加强机械运动部位的润滑.34.35.