教科年级物理机械效率实用教案

1、知知 识识 回回 顾顾1 1、什么、什么(shn me)(shn me)是功是功？2 2、功的计算、功的计算(j sun)(j sun)式是什么式是什么？3 3、功的原理是什么？如何、功的原理是什么？如何(rh)(rh)理解？理解？ 一是作用在物体上的力； 二是物体在力的方向上通过的距离。 W=Fs (W=Gh)W=Fs (W=Gh) 使用任何机械都不省功第1页/共42页第一页，共43页。 把重物G提高h米！可以用力F直接(zhji)对它做功；也可以利用动滑轮对它做功。 这两种方法做功(zugng)相等吗？hh 那我们(w men)为什么还要使用动滑轮呢？用动滑轮可以省力！ 用动滑轮做功做功多

2、！GGGG第2页/共42页第二页，共43页。G/Nh/mW直直/JF/Ns/mW轮轮/J结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。推论：使用任何机械不省功。推论：使用任何机械不省功。使用(shyng)动滑轮是否省功？议一议：为什么使用(shyng)动滑轮后还要多做功？G=5N, G动滑轮=1N, h=10cm第3页/共42页第三页，共43页。机械机械(jxi)(jxi)的三种功的三种功 要提升G，同时必须将动滑轮(huln)也提升。要克服滑轮(huln)重和摩擦力额外多做功，否则不能完成任务。 对滑轮(huln)做的功、克服摩擦做的功叫额外功。提升重物(zhn

3、 w)G是目的，对重物(zhn w)做的功叫有用功！动力F做的功，包括对重物做的功和对动滑轮做的功叫总功第4页/共42页第四页，共43页。G/Nh/mW直直/JF/Ns/mW机机/J额外功：由于机械(jxi)(jxi)自重和摩擦等因素影响， 而不得不做的功（无用付出）。有用功：直接对物体所做的功(工作目的)。总功：利用机械所做的功（实际付出）。 概 念第5页/共42页第五页，共43页。三种(sn zhn)功1、有用功（W有）：对人们有用的功。 W有Gh （竖直(sh zh)方向提升物体） W有fh （其它方向拉动物体）2 、额外功（W额）：对人们没用但又不 得不做的功。3 、总功（W总）：有用

4、功与额外功的总和。 W总FS（运用机械时动力F所做的功）4 、三者关系： W总 W有 W额5、总功、有用功、额外、总功、有用功、额外( wi)功的单位都是焦耳（功的单位都是焦耳（J）。）。第6页/共42页第六页，共43页。用水桶从井中提水时，所做的有用功是 ，额外功是 ，总功是 ；如果(rgu)桶掉到井里，从井里捞桶时，桶里带了一些水，有用功是 ，额外功是 ，总功是 。 克服(kf)水的重力做功克服桶的重力做功拉力所做的功克服桶的重力做功克服水的重力做功拉力所做的功第7页/共42页第七页，共43页。你会选哪种方法你会选哪种方法(fngf)呢？呢？?想想(xin xin)议议第8页/共42页第八

5、页，共43页。123123对沙子(sh zi)做功对桶做功(zugng)对自己(zj)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每种方法都要对哪些做功？第9页/共42页第九页，共43页。请计算出有用功、额外( wi)功和总功分别是多少？第10页/共42页第十页，共43页。123123对沙子(sh zi)做功对桶做功(zugng)对自己(zj)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600J2520J600J180J600J90J算出三种办法中有用功在总功中占的百分比。3120J780J690J第11页/共42页第十一页，共43页。123123对沙子(s

6、h zi)做功对桶做功(zugng)对自己(zj)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600J2520J600J180J600J90J3120J780J690J19%76%86%第12页/共42页第十二页，共43页。 机机 械械 效效 率率1.定义(dngy)：有用功与总功的比值叫机械效率.总有WW2.公式(gngsh): 没有！使用任何机械都不可避免(b k b (b k b min)min)地要做额外功, ,因为有用功总小于总功，所以 机械效率总小于1 1 讨论：讨论： 有没有机械效率为有没有机械效率为100%100%的机械？为什么？的机械？为什么？1 1、常用百

7、分数表示2、总是小于100%100%3 3、没有单位 在使用机械时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。第13页/共42页第十三页，共43页。 使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值比值(bzh)(bzh)是是60%60%，也可以说有用功在总功中，也可以说有用功在总功中占有占有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机械效率机械效率是是60%60%，它表示它表示(biosh)(biosh)什么意思？什么意思？一些一些(yxi)(yxi)机械的机械机械的机械效率：效率： 第14页

8、/共42页第十四页，共43页。一些一些(yxi)(yxi)机械的机机械的机械效率：械效率： 抽水机：60%80% 柴油机： 28%40% 第15页/共42页第十五页，共43页。请你判断：下面说法(shuf)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 高（ ）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（ ）第16页/共42页第十六页，共43页。 如图所示：用如图

9、所示：用80N80N的拉力的拉力, ,将将180N180N的物体的物体匀速举高匀速举高1m1m，绳重、摩擦不计。，绳重、摩擦不计。求求: :（1 1）W W总总= =？ （2 2）W W有用有用= =？ (3) W(3) W额外额外=? =? (4)=? (4)=? (5) G(5) G动动=?=?GF.例题(lt)1：第17页/共42页第十七页，共43页。F. 如图所示：若物重500N，摩擦阻力为重力的0.2倍，在120N的拉力作用下物体以0.2m/s的速度(sd)匀速运动5s，求： 1、有用功 2、总功、 3、机械效率例题(lt)2：第18页/共42页第十八页，共43页。知识小结知识小结一

10、、机械的三种功： 有用功对人们(rn men)有用的功 总功动力对机械所做的功 额外功对人们(rn men)无用而又不得不做的功二、机械效率(jxi xiol)： 1、定义：有用功与总功的比值。3、公式(gngsh)理解：2、公式： 1、常用百分数表示 2 2、小于100%100% 3 3、没有单位 第19页/共42页第十九页，共43页。测滑轮组的机械效率测滑轮组的机械效率(jxi xiol)实验(shyn)探究：第20页/共42页第二十页，共43页。【实验目的】1学习安装滑轮组。2学习测滑轮组的机械效率。3分析得出影响(yngxing)滑轮组机械效率的因素。4分析得出提高滑轮组机械效率的方法

11、。【实验(shyn)原理】第21页/共42页第二十一页，共43页。讨论讨论(toln)：为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此(wi c)需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？刻度尺、钩码、弹簧(tnhung)测力计、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。实验器材：拉力F钩码重G钩码上升的高度h拉力通过的距离s第22页/共42页第二十二页，共43页。1、使用弹簧、使用弹簧(tnhung)测力测力要调零！要调零！2、使用弹簧测力、使用弹簧测力(c l)测测力力(c l)时要匀速竖直向上时要匀速竖直向上拉！拉！注意事项：第23页/共42页第二十三页，共43页。你组装你组装(z zhun)成

12、的滑成的滑轮组！轮组！第24页/共42页第二十四页，共43页。实验实验(shyn)步骤：步骤：照图，把滑轮组和刻度尺安装好，测出钩码G的值，并记录表中。匀速竖直拉动弹簧(tnhung)测力计，使钩码G上升，读出弹簧(tnhung)测力计所示拉力F的值 ，从刻度尺读出钩码升高的距离h和弹簧(tnhung)测力计移动的距离S，记录数据在表格中。分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。第25页/共42页第二十五页，共43页。甲乙丙钩码重G/N224钩码上升高度h/m0.10.10.1有用功W有/J0.20.20.4拉力F/N0.80.61绳端移动距离S/m0.

13、30.50.5总功W总/J0.240.30.5机械效率83.3%66.7%80%比较甲和乙得出结论： 物重一定(ydng)(ydng)，动滑轮越重，机械效率低。比较(bjio)(bjio)乙和丙得出结论： 动滑轮重一定, ,物重越大，机械效率越高。比较滑轮组有什么(shn me)不同？机械效率有何差异？第26页/共42页第二十六页，共43页。100%总有WW%100FSGh%100FnhGh%100nFG第27页/共42页第二十七页，共43页。甲乙丙钩码重G/N224钩码上升高度h/m0.10.10.1有用功W有/J0.20.20.4拉力F/N0.80.61绳端移动距离S/m0.30.50.5

14、总功W总/J0.240.30.5机械效率83.3%66.7%80%比较滑轮组有什么不同？机械效率(jxi xiol)有何差异？第28页/共42页第二十八页，共43页。分析影响(yngxing)滑轮组机械效率的因素是什么？ 1 1、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦 2 2、动滑轮的自重、动滑轮的自重 3 3、所提升的物重、所提升的物重 4 4、机械效率、机械效率(jxi xiol)(jxi xiol)与省力多少无关、与功率与省力多少无关、与功率大小无关、与重物被提升的高度无关！大小无关、与重物被提升的高度无关！第29页/共42页第二十九页，共43页。提高机械效率提高

15、机械效率(jxi xiol) (jxi xiol) 的方法的方法2、改进机械结构，减小机械自重(zzhng)（减小额外功） 1、减小机械(jxi)间的摩擦力（减小额外功）请你思考例如：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。例如：加强机械运动部位的润滑.3 3、 增加物重（增大有用功）增加物重（增大有用功）第30页/共42页第三十页，共43页。机械效率机械效率(jxi xiol)的综合计算的综合计算1、总功的计算方法：、总功的计算方法：一、基本公式一、基本公式(gngsh)及推导：及推导：（1）、）、W W总总=Fs=FsS=nhS=nh（坚直方（坚直方向向(f (f

16、ngxing)ngxing)）S=nSS=nS物物（水平方向）（水平方向）F= (GF= (G物物+G+G动动) )1nS= VtS= Vt第31页/共42页第三十一页，共43页。（3）、）、W W总总=P=P总总t t2、有用功的计算方法：、有用功的计算方法：（1）、）、W有有=G物物h(坚直方向坚直方向提升提升(tshng)物体做功）物体做功）（2）、）、W有有=fs物物(水平水平(shupng)方向拉动物体做方向拉动物体做功）功）（2）、）、W W总总=W=W有有+W+W额额 S= S= h h1nS S物物= V= V物物t tf f- -摩擦力摩擦力（4）、）、有总WWS S物物=

17、S= S1n第32页/共42页第三十二页，共43页。（3）、）、W W有有=W=W总总W W额额（4）、）、W W有有=P=P有有t t（5）、）、W W有有=W=W总总3、额外、额外( wi)功的计功的计算方法：算方法：（1）、）、W额额=G动动h(滑轮组坚直滑轮组坚直方向提升方向提升(tshng)物体做功）物体做功）（2）、）、W额额=fL(斜面提升物斜面提升物体体(wt)做功）做功）第33页/共42页第三十三页，共43页。（3）、）、W W额额=W=W总总W W有有2、机械效率、机械效率(jxi xiol)的计算方法：的计算方法：（1）、）、100%总有WW（3）、）、100%额有有WW

18、W（4）、）、W W额额=W=W总总（1 1 ）（2）、）、100%nFG物第34页/共42页第三十四页，共43页。（4）、）、100%动物物GGG（5）、）、100%总有PP（6）、）、100%实际理想FF第35页/共42页第三十五页，共43页。二、如何分辨二、如何分辨(fnbin)哪些是有用功、哪些是哪些是有用功、哪些是总功？总功？2 2、在利用滑轮组拉动物体做功时，滑轮组的挂钩、在利用滑轮组拉动物体做功时，滑轮组的挂钩克服克服(kf)(kf)物体与水平面的摩擦力做的功是有物体与水平面的摩擦力做的功是有用功，可用用功，可用W W有有=fs=fs物来计算；绳子自由端的拉力物来计算；绳子自由端

19、的拉力所做的功是总功，可用所做的功是总功，可用W W总总=Fs=Fs来计算。来计算。其中其中s=nss=ns物、物、s s物物=v=v物物t t 、V V绳绳=nV=nV物物 1 1、在利用滑轮组提升重物、在利用滑轮组提升重物(zhn(zhn w) w)时，滑时，滑轮组的挂钩对重物轮组的挂钩对重物(zhn(zhn w) w)做的功是有用功，做的功是有用功，可用可用W W有有=G=G物物h h来计算；绳子自由端的拉力所做的来计算；绳子自由端的拉力所做的功是总功，功是总功，可用可用W W总总=Fs=Fs来计算。其中来计算。其中s=nh h=Vs=nh h=V物物t Vt V绳绳=nV=nV物物第3

20、6页/共42页第三十六页，共43页。3 3、起重机、抽水机克服物重所做的功是有用功，、起重机、抽水机克服物重所做的功是有用功，可用可用W W有有=Gh=Gh来计算。汽车来计算。汽车(qch)(qch)匀速行驶时，匀速行驶时，克服地面和空气阻力所做的功是有用功，可用克服地面和空气阻力所做的功是有用功，可用W W有有=fs=fs来计算。来计算。4 4、汽车、起重机、抽水机等机械做功时，一般、汽车、起重机、抽水机等机械做功时，一般(ybn)(ybn)消耗功率、输入功率、额定功率都是指消耗功率、输入功率、额定功率都是指总功率，输出功率、实际功率指有用功率。总功率，输出功率、实际功率指有用功率。第37页

21、/共42页第三十七页，共43页。例题例题1 1：用如图的滑轮组，把重：用如图的滑轮组，把重100N100N的物体匀速提的物体匀速提高高3m3m，作用，作用(zuyng)(zuyng)在绳子自由端的拉力为在绳子自由端的拉力为60N60N，求：（求：（1 1）滑轮组的机械效率；）滑轮组的机械效率；（2 2）若用该滑轮来提升重）若用该滑轮来提升重180N180N的物体时，作用的物体时，作用(zuyng)(zuyng)在绳子自由端的拉力为多大？此时，在绳子自由端的拉力为多大？此时，滑轮组的机械效率是多少？滑轮组的机械效率是多少？( (不计绳重及摩擦不计绳重及摩擦) )FG典型典型(dinxng)例题例

22、题第38页/共42页第三十八页，共43页。例题例题2 2：如图，重：如图，重900N900N的货物，与地面的接触的货物，与地面的接触面积为面积为0.5m20.5m2（1 1）货物对水平地面的压强多大？）货物对水平地面的压强多大？（2 2）如图乙，工人用滑轮组）如图乙，工人用滑轮组10s10s内使货物匀速内使货物匀速上升了上升了3m3m，工人拉绳子的速度，工人拉绳子的速度(sd)(sd)多大？多大？（3 3）若动滑轮重）若动滑轮重300N(300N(不计绳重和摩擦不计绳重和摩擦),),工人工人的拉力多大？工人做功多少？滑轮组机械效率的拉力多大？工人做功多少？滑轮组机械效率多大？多大？（4 4）若

23、用该装置提起）若用该装置提起1200N1200N的货物，那么货物的货物，那么货物上升上升3m3m，工人所做的功是多少？，工人所做的功是多少？甲乙第39页/共42页第三十九页，共43页。例题例题3 3：一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组：一辆汽车不小心开进了泥潭中，司机取来一套滑轮组欲将汽车从泥潭中拉出，如下图所示。若车重为欲将汽车从泥潭中拉出，如下图所示。若车重为8 8104N104N，汽，汽车受到的阻力为车重的车受到的阻力为车重的0.030.03倍，滑轮组的机械效率为倍，滑轮组的机械效率为8080，问：，问：（1 1）该司机至少）该司机至少(zhsho)(zhsho)需用多大的力才能将汽车从泥潭需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉出？（中拉出？（2 2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为）若拉动汽车时，汽车前进的速度为0.1m/s0.1m/s，则，则