单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,11.3,如何提高机械效率,1,使用,任何机械,都,不省功,，即：,W,1,=W,2,功的两个必要因素：,作用在物体上的力，物体在力的方向上通过一段距离。,温故知新,什么是功？功的两个必要因素是什么？,作用在物体上的力，使物体在力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了,机械功,，简称做了,功,。,功的原理,是什么？,2,h,机械功原理（理想机械）：,使用,任何机械,都,不省功,，即：,W,1,=W,2,如果不是理想机械呢,?(,机械自重和摩擦不忽略,),直接用手做的功：,W,1,=F,1,h=Gh,使用滑轮时，由于存在滑轮的自重和摩擦，拉力所做的功：,W,2,=F,2,h Gh,W,3,=F,3,2h Gh,先从使用滑轮做功开始研究,显然，,W,2,W,1,，,W,3,W,1,说明使用机械是要,多做功,的,3,一、什么是有用功与额外功,活动,1,：分析,有用功,与,额外功,拉力对滑轮组做功时：,重物所做的功,对动滑轮的自重所做的功；,克服各部件之间的摩擦力所做的功。,对绳子的自重所做的功；,我们,需要的功,我们,不需要但又不得不做的功,4,有用功：,克服重物,重力,所做的功，用,W,有用,表示，即：,W,有用,=Gh,额外功：,克服动滑轮和绳子重力所做的功，以及克服摩擦力所做的功，用,W,额外,表示。,总功：,拉力对滑轮组所做的功，用,W,总,表示，,即,W,总,=Fs,机械的三种功,三种功的数量关系,W,总,=W,有用,+W,额外,5,在利用挖掘机挖掘、搬运泥土的过程中,有用功：,克服,泥土重力,所做的功，即,W,有用,=Gh,额外功：,克服,抓斗和机臂,重力所做的功，以及克服机件之间,摩擦力,所做的功。,总功：,柴油机对挖掘机所做的功。,W,总,=W,有用,+W,额外,6,分析下列做功过程中的三种功：,触类旁通：,（,1,）用桶从井中提水,W,有用,：,W,额外,：,W,总,：,提升水所做的功,对水桶和绳子所做的功,手的拉力所做的功,（,2,）桶掉到井里，把桶从井中捞起,W,有用,：,W,额外,：,W,总,：,对水桶所做的功,对水和绳子所做的功,手的拉力所做的功,你现在理解了,有用功的意义吗？,7,合作研究：,把同样多的砂子运到三楼，下面三种方案中哪种较好？,8,方案,方案,方案,有用功（,J,）,额外功（,J,）,总功（,J,）,有用功与总功比值,600,600,600,180,2520,90,3120,780,690,把你的计算结果填写在下表中,你希望额外功多些还是少些？你认为哪种方案好些，哪种方案差些？,在这些方案中，哪些功是一点不能减少的，哪些功是可以减少一些的？,76.9,19.2,87.0,分别计算出上述方案中的,“,有用功与总功的比值,”,，想一想这个,比值,的大小与你的判断有何联系？,9,二、什么是机械效率,通过上面的研究，我们发现，在使用机械做功时，额外功是不可避免的，但我们总希望做的额外功越少越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。,有用功占的比例越大，说明机械工作的效率越高。,定义：,把有用功,W,有用,与总功,W,总,的比值，叫做,机械效率。,表达式：,=,100,W,有用,W,总,10,想一想，议一议,（,1,）机械效率的高低表示的物理意义是什么？,（,2,）机械效率的单位是什么？,（,3,）为什么机械效率总小于,1,？能不能等于,1,？,有用功在总功中所占比例的高低；,机械效率是衡量机械优劣的重要指标。,机械效率是,W,有用,与,W,总,的比值，是一个纯数字，通常用百分数表示，没有单位。,使用机械做功时，一般情况下，不可避免地要做一部分额外功，,有用功总小于总功,，所以机械效率总小于,1,；但理想情况下，即不考虑机械自身的重力，不考虑摩擦时，机械效率可等于,1,，这种机械称为,理想机械,。,11,例,1,：,如图所示，建筑工人用滑轮组把重为,220N,的材料提起,2m,，所用拉力,80N,，,不考虑绳重及摩擦,求：,（,1,）该滑轮组的机械效率？,（,2,）该滑轮组的动滑轮重力。,解：,W,有用,=Gh=220N 2m=440J,W,总,=Fs=F3h=80N32m=480J,=,100,=,W,有用,W,总,=-100,91.7,440J,480J,12,例,2,：,如图，建筑工人用滑轮组提升重为,220N,的物体，动滑轮重为,20N,，工人将绳子匀速向上拉了,6m,。,（,1,）在不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重情况下，滑轮组的机械效率,1,是多少？,（,2,）若考虑摩擦及绳重，工人实际拉绳子的力是,85N,，则滑轮组的机械效率,2,是多少？额外功,W,额外,是多少？,已知：,G,桶,=220N,，,G,动滑轮,=20N,，,s=6m,，,n=3,求：,（,1,）,1,（,2,）,2,、,W,额外,解：,（,1,）,h=,=2m,s,n,6m,3,13,1,=,100,=100,91.7,W,有用,=G,桶,h=220N2m=440J,W,额外,=G,动滑轮,h=20N2m=40J,W,总,=W,有用,+W,额外,=440J+40J=480J,W,有用,W,总,440J,480J,（,2,）,W,总,=Fs,=85N6m=510J,2,=,100,=100,=86.3,W,有用,W,总,440J,510J,W,额外,=W,总,-W,有用,=510J-440J=70J,答：,（,1,）不计绳重及摩擦时，滑轮组的机械效率,约为,91.7,；（,2,）考虑摩擦及绳重时，滑轮组的机械效率为,86.3,，,额外功为,40J,。,14,活动,2,：,测算滑轮组的机械效率,实验目的：,练习测算机械效率，学会测算方法。,实验原理：,=,100,W,有用,W,总,制定计划与设计实验,W,有用,能否直接测量，需要测量哪些物理量？,W,总,能否直接测量，需要测量哪些物理量？,W,有用,=Gh,，要测出物重,G,和物体上升的高度,h,W,总,=Fs,，可测出绳端的拉力,F,和拉力移动的距离,s,实验中，除了滑轮组外，还需要哪些器材？,钩码、弹簧测力计、刻度尺、铁架台,15,进行实验与收集证据。,组装滑轮组；,测拉力,F,利用滑轮组、弹簧测力计提起重物，注意要,匀速,提起，并观察弹簧测力计的示数，即测出了拉力,F,的大小。,用弹簧测力计测钩码的重力,G,使用弹簧测力计时首先要做什么呢？,16,测距离,s,同时测出钩码上升的高度,h,把测得的数据填入表格中，并计算有用功、总功和机械效率,钩码上升的高度,h,细绳自由端通过的距离,s,17,保持钩码数不变，改变滑轮个数，重复上述实验,改变钩码数，重复上述实验,18,实验序号,物重,G/N,拉力F/N,提升高度,h/m,拉力移动的距离,s/m,1,2,0,.8,0,.1,0,.3,2,2,0,.8,0,.15,0,.45,3,4,1,.5,0,.1,0,.3,4,4,1,.0,0,.1,0,.5,有用功,W,有用,J,总功,W,总,J,机械效,率,0.2,0.24,0.3,0.36,0.4,0.45,0.4,0.5,83.3,83.3,88.9,80,分析论证、得出结论,比较序号,1,、,2,：,同一滑轮组提起相同的重物时，,滑轮组的机械效率的大小与提起的高度无关；,19,比较序号,2,、,3,：,同一滑轮组提起不同的重物时，,重物越重，滑轮组的机械效率越大，反之，越小；,不同的滑轮组提起相同的重物时，,动滑轮越多（重），机械效率越低。,比较序号,3,、,4,：,20,拓展：,实验,1,与,2,中，改变了提升的重物的高度，但机械效率并没有改变。如果不测出,s,、,h,，能否测出机械效率？,尝试归纳：,提高滑轮组的机械效率有哪些方法？,a,、在保障滑轮组安全的条件下，增加提起物体的重量；,b,、尽量减轻动滑轮的重量；,21,一些机械的机械效率：,起重机,40 50,柴油机,28 40,抽水机,6080,22,课堂练习,1,、请你判断：下面说法中是否正确？,有用功越多，机械效率越高（）,额外功越少，机械效率越高（）,物体做功越慢，机械效率越低（）,做总功越多，机械效率越低（）,做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（）,做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（）,机械效率越高，越省力（）,23,2,、如图所示，规格完全相同的绳子绕成甲、乙两个滑轮组，分别提升重为,G,1,和,G,2,的两个物体升高相同高度，,G,1,=G,2,，,不考虑绳重及摩擦，比较它们的拉力大小和机械效率。,24,3,、比较下列三个滑轮组机械效率的大小，并简要说明理由,G,甲,G,乙,G,G,丙,分析：,甲、乙的有用功相等，但乙的额外功更多，所以,甲,乙,；,甲、丙的额外功差不多，但丙的有用功更多，所以,丙,甲,丙,甲,乙,25,1,、滑轮组提高重物时,:,W,有,G,物,h,W,总,F S,S=n h,有用推论：,(,竖直放置）,知识拓展,26,2,、滑轮组水平拉动物体时,:,W,有用,f S,物,W,总,F S,拉,S,拉,=n,S,物,有用推论：,(,水平放置）,27,物体重,150N,，物体与水平地面的滑动摩擦力为,30N,，绳的自由端的拉力是,20,，求物体向左匀速运动,4m,时滑轮组的机械效率为多大？,练习,28,在常见的一些简单机械中，除了滑轮组，常见的还有斜面，它们在工作中，有用功是哪些,?,如何计算？额外功是哪些,?,如何计算？,F,h,s,斜面的额外功：,W,额,f S,斜面的有用功,:W,有,=Gh,斜面的总功,:W,总,=FS,29,如图所示，斜面长,5m,，高,1m,，工人用沿斜面方向,400N,的力把重,1600N,的集装箱匀速推到车上，,求：斜面的机械效率,练习,4,30,本节小结,有用功,有利用价值的功。,总功,动力对机械所做的功。,额外功,对人们无利用价值而又不得不做的功,。,W,总,=W,有用,+W,额外,二、机械效率：,一、机械的三种功：,1,、定义：把有用功与总功的比值，叫做,机械效率。,2,、,注：,功率表示做功的快慢,机械效率表示机械做功的有效程度,即有用功占总功的比例,两者没有必然的联系,所以,”,功率大则机械效率就高”的说法是完全错误的。,31,