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文档简介
1、第十二章 第节 机械效率,提出问题,学 生 讨 论,学 生 讨 论,1,2,3,1,2,3,对沙子做功,对桶做功,克服重力做功,对沙子做功,对桶做功,对滑轮做功,对沙子做功,对口袋做功,对滑轮做功,比较三种方法对沙子所做的功W沙和总共所做的功W总分别是多少,方法1,W沙1 = G沙 h,100N6m,600J,W总1 =(W沙 +W人+W桶,(100N+400N+20N)6m,3120J,方法2,W沙2 = G沙 h,600J,W总2 =(W沙 +W轮+W桶,(100N+10N+20N)6m,780J,方法3,W沙2 = G沙 h,600J,W总3=(W沙+W轮+W袋,(100N+10N+5N
2、)6m,690J,对砂子做功,对空桶做功,克服自身重力做功,并非人们需要,但又不得不做的功,对人们有用 必须做的功,他的目的是,把沙子运上三楼,手提水桶提沙子,一、有用功和额外功,1.有用功(W有):为了达到工作目的,必须做的功,2.额外功(W额):为了达到工作目的,并非我们所 需要但又不得不做的功,3.总 功(W总):动力所做的所有功,即有用功与额外功的总和,W总 = W有 + W额,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,提水所做的功是有用功;提水桶所做的功是额外功,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,提
3、水桶所做的功是有用功;提水所做的功是额外功,想一想;议一议,对砂子做功,对空桶做功,对动滑轮做功,议一议,对砂子做功,对口袋做功,对动滑轮做功,另两种提沙方法中做的有用功、额外功、总功分别是哪些,动滑轮提水桶提沙子,动滑轮提口袋提沙子,W有1 = G沙 h,三种提沙方法中的W有、W额、W总分别为多少,方法2,方法3,W额1 =(G桶 + G人)h,W总1 =(W有1 + W额1,方法1,100N6m,600J,(20N+400N)6m,2520J,3120J,W有2 = G沙 h = 600J,W额2 =(G桶 + G轮)h,W总2 =(W有2 + W额2,(20N+10N)6m,180J,7
4、80J,W有3 = G沙 h = 600J,W额3 =(G袋 + G轮)h,W总3 =(W有3 + W额3,(5N+10N)6m,90J,690J,算一算,二、机械效率,1)机械效率通常用百分数表示,没有单位,1. 定义:有用功跟总功的比值叫机械效率(,2)机械效率总小于1,因为有用功总小于总功,2. 公式,3. 特点,使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60,机械效率也可以反映机械对能量的利用率,起重机的机械效率是60%,表示什么意思,一般情况下: 滑轮组的机械效率为50%70% 起重机的机械效率为40%50% 抽水机的机械效率为60%80,柴油机28%37,起重机40%50,汽油
5、机 22%27,电动机 80%90,离心式水泵60%80,蒸汽机6%15,有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。 如何提高机械效率,增大有用功,减小额外功,减轻机械重力,减少摩擦阻力,经常保养润滑,尽量满载运行,三种提沙方法中的机械效率分别为多少,W有1 = G沙 h,方法2,方法3,W额1 =(G桶 + G人)h,W总1 =(W有1 + W额1,方法1,100N6m,600J,(20N+400N)6m,2520J,3120J,W有2 = G沙 h = 600J,W额2 =(G桶 + G轮)h,W总2 =(W有2 + W额2,(20N+10N)6m,180J,780J,W有3 = G沙 h
6、= 600J,W额3 =(G袋 + G轮)h,W总3 =(W有3 + W额3,(5N+10N)6m,90J,690J,再算算,有用功相同,额外功越少机械效率越高,请你判断:1.下面说法中是否正确? 1有用功越多,机械效率越高( ) 2额外功越少,机械效率越高( ) 3物体做功越慢,机械效率越低( ) 4做总功越多,机械效率越低( ) 5做相同的有用功,额外功越少,机械效率越高( ) 6做相同的总功时,有用功越多,机械效率越高( ) 7机械效率越高,越省力(,练习,2.比较下列机械效率的高低,1.用两个容积相同的塑料桶从井里打水,A 打一桶水 B 打半桶水,2.用两个容积相同的桶从井里打一桶水,
7、A 塑料桶 B 铁桶,3.把一只木桶从井中捞上来,A 桶里有半桶水 B 桶里有满桶水,4.电梯把乘客运上楼,A 电梯里有两个乘客 B 电梯里有八个乘客,3甲吊车电动机比乙吊车电动机的效率高,当它们分别匀速提升物体时,则() A甲吊车的电动机做的有用功较多 B乙吊车的电动机做的额外功较多 C甲吊车的电动机做功较快 D甲、乙两吊车做相同的有用功,乙耗电多,4甲、乙两机械的三种性能指标的对比如图(自中点O越向外,数值越大,例如m甲m乙),与乙机械相比,甲机械的(,A额外功相同时,所消耗的能量更多B机械效率较高 C做功较快 D额外功较大,5一台抽水机功率是10千瓦,用它来抽水灌田,1分钟能将7104牛
8、的水提到6米的水渠里,抽水机所做的功为 ,它的机械效率为,6晓敏在观看杂技表演,有一项跳板节目引起了她的注意,如图所示,两名质量为60kg的男演员同时从3m高处自由下落到跳板的一端,站立于跳板另一端的一名质量为45kg的女演员被向上弹起4m高。晓敏利用所学的知识粗略地计算出跳板的机械效率为(,A90%B75%C50%D45,例1:如图所示的滑轮组匀速提升物体已知物重G=240牛,手的拉力F=100牛,手上升距离为30厘米,则有用功为多少焦耳?该滑轮组的机械效率为多少,G,三、如何计算滑轮组竖直提升重物时的机械效率,把物体举高h,绳子在拉力F作用下移动距离s所做的功,W有=Gh,W总=Fs,归纳
9、出计算方法,例1.用一动滑轮将货物400N的货物匀速提到 高2m,所用拉力是250N,求有用功、额外功. 总功和动滑轮的机械效率各是多少,分析:使用动滑轮省了力,却费了距离,货物提高 2m, 绳子的自由端拉力通过的距离为4 m,已知:G=400N h=2m S=4m F=250N,求: W有 W额 W总,W额= W总 W有 =1000J800J=200J,三.例题,7如图所示,用滑轮组10s内将质量为80kg的货物匀速提升2m,此过程中拉力的功率为240W(g取10N/kg) (1)滑轮组的机械效率是多少? (2)利用此装置匀速提升其它货物,测得拉力大小为350N,额外功占总功的20%,则所提
10、货物有多重,三、如何计算滑轮组水平拉动重物时的机械效率,例3:用如图所示的装置把重400 N的物体匀速拉动3m。已知物体与地面的摩擦力为40N,所用的拉力F为25N。则该工人所做的有用功为_J,总功为_J,该滑轮组的机械效率是_,直接用手把物体拉动L所做的功,绳子在拉力F作用下移动距离s所做的功,W有=fL,W总=Fs,归纳出计算方法,针对训练】 例4.如图所示,车重105N,车受到的摩擦力是车重的0.02倍,作用在绳自由端的拉力是600N,车在2秒前进的距离是0.2m,求: 1、滑轮组的机械效率是多少? 2、拉力的功率是多少,8如图所示,水平拉力F1将所受重力为G的物体沿直线匀速拉动s1的距
11、离,做功W1;如图,借用滑轮组,F2使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离s1,F2所拉绳端的上升距离为s2,做功W2则(,思考1:如果没有刻度尺,不能测量h和s,还能否测滑轮组的机械效率,思考2:不计绳重和摩擦,滑轮组机械效率还可以如何表示,思考3:利用滑轮组水平拉动物体,滑轮组机械效率如何表示,9如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为40N的物体。不计摩擦和绳重,则该动滑轮的机械效率(,A小于80% B等于80% C大于80%D无法确定,10用如图所示的装置提升重为700N的物体A,动滑轮受到的重力为100N,在卷扬机对绳子的拉力F作用下,物体A在5s内匀速竖直上升了0.8
12、m。在此过程中,不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列结果不正确的是(,A绳子移动的速度是0.32m/s B拉力F的功率为64W C5秒内对重物做功560J D此装置提升物体A的机械效率为87.5,11如图所示,工人用动滑轮匀速提升重物。重物的重力为G1,动滑轮的重力为G2,装置的机械效率为、不计绳子重力和一切摩擦,则拉力F的表达式不正确的是(,12如图所示,用力F1将物体A匀速提升了h:若改用滑轮组把匀速提升相同高度h,拉力为F2,不计绳重和摩擦。下列有关此滑轮组的说法正确的是( )(多选,C,BCD,13如图所示,利用动滑轮提升一个重为 G 的物块,不计绳重和摩擦,其机械效率为 60%要使此动滑轮
13、的机械效率达到 90%,则需要提升重力为 G 的物块的个数为(,A3 个B4 个C5 个D6 个,14如图所示的装置是实验室中的滑轮组,实验中摩擦和绳重产生的额外功始终占总功10%,要使该滑轮组的效率满足40%70%,此过程中绳子的最大拉力是100N,则所吊物体重力的范围是(,A40NG210NB48NG270N C37.5 NG240ND48 NG210N,15小王用如图的装置从水中打捞一装有贵重物品的箱子,已知该箱子的体积为0.25m3,质量为800kg,该箱子上表面距水面4m,动滑轮质量为10kg,绳重和摩擦不计。则 箱子上表面受到的水的压强为4104Pa 箱子在水中所受浮力的大小为31
14、03N 救援队员拉绳子的力的大小为2000N 在箱子未拉出水面之前,该装置的机械效率为98.2%。 以上结论正确的是(,ABCD,16用图示的动滑轮竖直向上提升物体,不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦: (1)画出动力F的力臂L1; (2)若不考虑滑轮重,当所提重物为400N时,利用杠杆平衡条件,求拉力F的大小; (3)若滑轮的重不能忽略求当所提物体重G200N、滑轮重G050N时的机械效率,四、如何计算在斜面上拉动重物时的机械效率,例5:如图所示,用平行于斜面、大小为1.25 N的拉力F,将重为1.8 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端,则这个过程中拉力做的有用功是_J,额外功是 J,机械效率是_,归
15、纳出计算方法,直接把物 体拉升h,物体在拉力F作用下移动距离L所做的功,W有=Gh,W总=FL,例题1、如图T82所示,斜面长1 m,高0.4 m,用大小为5 N沿斜面向上的拉力F,将重10 N的铁块从底端匀速拉到顶端,有用功_,总功_,额外功_,斜面的机械效率为_;木块所受的摩擦力为_N,4J,5J,1J,80,1,17往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去,如图所示,工人用2m长的斜面,把120kg的重物提高1m,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为 N,若实际用力为750N,斜面的机械效率为 ,重物受到的摩擦力为 N(g取10N/kg,18如图所示,在相同时间内将重物从水
16、平面拉至梯形平台顶端,已知物重10N,F120N,F215N,平台高度h1m,斜面长LBA2m, LCD3m,则两次过程拉力做功功率P1 P2,机械效率1 2均选填“”、“”或“”),物体沿斜面AB运动过程中所受摩擦力大小为 N,19在如图所示的装置中,斜面长5m,高2m,现将质量为200kg的物体从斜面底端匀速拉到顶端,若滑轮的机械效率为80%,人作用于绳自由端的拉力为600N,求: (1)人做的总功是多少? (2)物体与斜面间的摩擦力是多少,探究滑轮组的机械效率,实验原理,所测物理量,物重G、拉力F、重物上升的距离h、 弹簧测力计移动的距离S,测量仪器,弹簧测力计、刻度尺,在此实验中操作的
17、关键,1、匀速竖直向上拉动弹簧测力计. 2、不能在静止时读弹簧测力计的示数,应在匀速拉动过程中读数,滑轮组的机械效率总是一定的吗,在测定滑轮组机械效率的实验中,根据的原理是_,实验中需要的测量工具有_和_,需要直接测量的物理量有:绳端的拉力F、_、_和_,注意事项:实验时拉力的方向应尽量_,且应在钩码_的过程中读取拉力的大小,W有W总,刻度尺,弹簧测力器,物体重G,物体上升距离h,绳自由端移动距离S,竖直向上,匀速移动,实验1 保持动滑轮重一定,改变钩码重力,结论: 动滑轮重一定,物重越大,机械效率越高,6,4,2,0.1,0.1,0.1,0.3,0.3,0.3,2.2,1.5,0.8,0.6
18、,0.4,0.2,0.66,0.45,0.24,83.3,90.9,88.9,的影响因素,用左图的滑轮组吊起重物,不计绳重和摩擦。 (1)当物重为200N时,动滑轮重60N,此时 滑轮组的机械效率是多少? (2)当将滑轮组绕成右图所示,此时滑轮组的 机械效率是多少,2.滑轮组的机械效率与绳索绕法有关吗,结论:滑轮组的机械效率与绳索绕法无关,2.条件:物重一定,实验2 保持钩码重力一定,改变动滑轮重,结论: 物重一定,动滑轮越重,机械效率低,4,4,0.1,0.1,0.4,0.3,1.5,1.2,0.4,0.45,88.9,83.3,0.4,0.48,的影响因素,用如下图所示的滑轮组吊起重物,不计绳重和摩擦。 (1)当物重为150N时,绳端所用的拉力是60N, 将物体提高2m,此时滑轮组的机械效率是多少? (2)将物体提高6m ,滑轮组的机械效率是多少,结论:滑轮组的机械效率与提升物体的高度无关,随着高度增加,有用功和额外功会增大相同比例,1.滑轮组的机械效率与提升物体的高度有关吗,滑轮组效率的影响因素,G物,G动,f,提高滑轮组机械效率的方法,增加提升物体的重力。 减
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