機(jī)械效率課件

機(jī)械效率溫故知新本節(jié)課的學(xué)習(xí)需要用到前面學(xué)習(xí)的有關(guān)功的知識(shí)，因此請(qǐng)同學(xué)們回憶下面這兩個(gè)問題：1、力對(duì)物體做功的兩個(gè)必要條件是什么？一是有力作用在物體上；二是物體在力的方向上通過了距離。2、功的計(jì)算式是什么？W=Fs或W=Gh。買大米朵朵家住在二樓，買了一些大米，可以直接提到二樓，也可以使用動(dòng)滑輪拉到二樓，使用動(dòng)滑輪是為了更______。1、兩種方式提大米，人都需要對(duì)物體做_____？2、使用動(dòng)滑輪可以更省力，是否也能省功呢？讓我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究這個(gè)問題吧。省力功使用動(dòng)滑輪能否省功我們可以用______來(lái)代替大米，我們還需要________和________。鉤碼動(dòng)滑輪測(cè)力計(jì)使用動(dòng)滑輪能否省功需要測(cè)量哪些物理量呢？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格：使用動(dòng)滑輪能否省功實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：使用動(dòng)滑輪能否省功結(jié)論：使用動(dòng)滑輪比直接提升物體________。不省功利用動(dòng)滑輪提升重物多做的功源于哪里呢？使用動(dòng)滑輪的確省了一半的力，但拉力移動(dòng)的距離增加了一倍，加上動(dòng)滑輪的自重、摩擦等因素的影響，使用動(dòng)滑輪提升重物非但不省功，還要費(fèi)功。z推論：使用任何機(jī)械都_________

。不省功理解機(jī)械的三種功有用功：為了達(dá)到工作目的，直接對(duì)物體所做的功。總功：動(dòng)力所做的所有功，即有用功與額外功的總和。額外功：為了達(dá)到工作目的，并非我們所需要但由于機(jī)械自重和摩擦等因素影響，我們不得不做的功。理解機(jī)械的三種功有用功（W有）：為了達(dá)到工作目的，直接對(duì)物體所做的功。額外功（W額）：為了達(dá)到工作目的，并非我們所需要但由于機(jī)械自重和摩擦等因素影響，我們不得不做的功。總功（W總）：動(dòng)力所做的所有功，即有用功與額外功的總和。三者關(guān)系：W總=

W有+W額理解機(jī)械的三種功1、用水桶從井中提水的時(shí)候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功？提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是額外功。2、如果桶掉到井里，從井里撈桶的時(shí)候，撈上的桶里帶了一些水，這種情況下哪部分是有用功，哪部分是額外功？提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是額外功。有用功無(wú)論采取哪種方法都必須做的功（為達(dá)到工作目的所必須做的功）：（1）舉高重物時(shí)（斜面或滑輪）：（2）在粗糙水平面上移動(dòng)物體時(shí)：W有=G物·hW有=f摩·S物額外功并非人們需要但又不得不做的功：（1）克服機(jī)械自重做功，使用動(dòng)滑輪或滑輪組時(shí)：（2）克服機(jī)械間的摩擦做功，使用斜面時(shí)：W額=G動(dòng)·hW額=f摩·L總功動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功，有用功和額外功的和等于總功：公式（1）：W總=W有+

W額公式（2）：W總=F動(dòng)力·S動(dòng)力作用在機(jī)械上的動(dòng)力。動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離。使用機(jī)械能夠省功嗎？觀看下面視頻，得出結(jié)論。功的原理請(qǐng)計(jì)算出下列三種情況的有用功、額外功和總功分別是多少？1對(duì)沙子做功：W有=600J對(duì)桶和克服自身重力做功：W額=120J+2400J=2520J總功：W總=3120J2對(duì)沙子做功：W有=600J對(duì)桶滑輪做功：總功：對(duì)沙子做功：W有=600J對(duì)口袋和滑輪做功：總功：W額=60J+120J=180JW總=780J3W額=60J+30J=90JW總=690J例題請(qǐng)算出剛才例題三種辦法中有用功在總功中占的百分比。1對(duì)沙子做功：W有=600J對(duì)桶和克服自身重力做功：W額=120J+2400J=2520J總功：W總=3120J2對(duì)沙子做功：W有=600J對(duì)桶滑輪做功：總功：對(duì)沙子做功：W有=600J對(duì)口袋和滑輪做功：總功：W額=60J+120J=180JW總=780J3W額=60J+30J=90JW總=690J什么是“率”與周圍同學(xué)討論下列短語(yǔ)中“率”字的含義。種子發(fā)芽率、樹的成活率、粉筆利用率、時(shí)間利用率……上述的幾個(gè)“率”=有用的量/總量表示事物某一方面的優(yōu)劣。什么是機(jī)械效率在使用機(jī)械工作時(shí)，有用功在總功中所占份額越多越好。它反映了機(jī)械的一種性能，物理學(xué)中表示為機(jī)械效率。1、定義：有用功跟總功的比值。2、物理意義：反映機(jī)械性能優(yōu)劣的物理量。3、公式：什么是機(jī)械效率機(jī)械效率會(huì)大于１嗎？為什么？不會(huì)。因?yàn)轭~外功總大于0，所以機(jī)械效率總小于1

。4、機(jī)械效率η一般用百分?jǐn)?shù)表示，總小于1，無(wú)單位。實(shí)際：η<1（理想：

η=1）機(jī)械效率的理解如圖，起重機(jī)的機(jī)械效率是60%，它表示什么意思？使用起重機(jī)提升重物時(shí)所做的有用功跟總功的比為60%。也可以說有用功在總功中占60%，另外額外功占40％。機(jī)械效率與是否省力、功率大小、提升高度、繩子的繞法和做功的多少等都無(wú)關(guān)。一些機(jī)械的機(jī)械效率關(guān)于機(jī)械效率你都知道什么？觀看下面視頻，得出結(jié)論。機(jī)械效率的定義及表達(dá)式物體的功率越大，機(jī)械效率就越大嗎？觀看下面視頻，得出結(jié)論。機(jī)械效率和功率的概念辨析1、判斷下面說法中是否正確？1．有用功越多，機(jī)械效率越高（

）2．額外功越少，機(jī)械效率越高（

）3．物體做功越慢，機(jī)械效率越低（

）4．做總功越多，機(jī)械效率越低（

）5．做相同的有用功，額外功越少，機(jī)械效率越高（

）6．做相同的總功時(shí)，有用功越多，機(jī)械效率越高（

）7．機(jī)械效率越高，越省力（

）2、某同學(xué)用動(dòng)力臂是阻力臂2倍的杠桿將重400N的三種石頭抬高20cm，手向下壓的力是220N，手下降的高度是_____cm，人做的功是_____J，有用功是_______J，這根杠桿的機(jī)械效率是________。408890.9%803、如圖，忽略繩重和摩擦，用拉力F拉著10

N的重物勻速上升，繩子自由端移動(dòng)1

m，動(dòng)滑輪重力2

N，求：（1）拉力F；（2）物體上升的距離；（3）有用功，總功，機(jī)械效率。（1）F=6N；（2）h=0.5m；（3）W有=5J；W總=6J；η=83.3%。實(shí)驗(yàn)：測(cè)滑輪組的機(jī)械效率為得出滑輪組的機(jī)械效率，需要求出有用功和總功，為此需要測(cè)出哪些物理量？每個(gè)量怎樣測(cè)量？實(shí)驗(yàn)原理：重力G重物上升高度h拉力F繩子移動(dòng)距離s實(shí)驗(yàn)：測(cè)滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)器材：彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線、鉤碼。注意事項(xiàng)：豎直向上，緩慢拉動(dòng)測(cè)力計(jì)。緩慢拉動(dòng)是為了確保鉤碼勻速運(yùn)動(dòng)。想一想為什么要保持勻速呢？實(shí)驗(yàn)：測(cè)滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)1：保持動(dòng)滑輪重一定，改變鉤碼重力。結(jié)論：動(dòng)滑輪重一定，物重越大，機(jī)械效率越高。11.520.10.10.10.30.30.30.10.150.20.50.70.80.150.210.2466.7%71.4%83.3%實(shí)驗(yàn)：測(cè)滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)2：保持鉤碼重力一定，改變動(dòng)滑輪重。結(jié)論：物重一定，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率低。220.10.10.80.70.30.40.20.20.240.2483.3%71.4%如何提高機(jī)械效率根據(jù)剛才的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，試想我們?cè)鯓犹岣呋喗M的機(jī)械效率呢？1、當(dāng)有用功一定時(shí)，盡量減小額外功：采取減輕機(jī)械自重和在滑輪軸處加潤(rùn)滑油的辦法減小摩擦；2、當(dāng)額外功一定時(shí)，盡量增加有用功：在機(jī)械能承受的范圍內(nèi)盡可能增加物重。如何測(cè)滑輪組的機(jī)械效率呢？觀看下面實(shí)驗(yàn)視頻，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法。測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率理論推導(dǎo)我們能否從公式出發(fā)，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果呢？在豎直拉時(shí)，總有：S=n

hV繩=n

V物不計(jì)繩重與摩擦?xí)r有：理論推導(dǎo)如何測(cè)滑輪組的機(jī)械效率呢？觀看下面視頻，得出結(jié)論。測(cè)量滑輪組機(jī)械效率如何推導(dǎo)出滑輪組的機(jī)械效率公式η=G/nF呢？觀看下面視頻，得出結(jié)論。機(jī)械效率的公式推導(dǎo)G/Nf如何推導(dǎo)出滑輪組的機(jī)械效率公式η=

G/G+G0呢？觀看下面視頻，得出結(jié)論。機(jī)械效率的公式推導(dǎo)G/G+G01、圖為測(cè)量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)裝置，鉤碼總重6

N。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)要豎直向上______拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，由圖可知拉力大小為_______N，若鉤碼上升的高度為8cm,則彈簧測(cè)力計(jì)向上移動(dòng)______cm,該滑輪組的機(jī)械效率為________。（2）若僅增加鉤碼的個(gè)數(shù)，該滑輪組有機(jī)械效率將_______。（選填：“增大”、“減小”或“不變”）緩慢2.42483.3%增大2、在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用同一滑輪組進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：（1）此實(shí)驗(yàn)所用滑輪的個(gè)數(shù)至少是____個(gè)，其中動(dòng)滑輪有_____個(gè)。（2）第一次實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑輪組的機(jī)械效率為________，第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率______第一次的機(jī)械效率.（選填“大于”、“小于”或“等于”）3262.5%大于課本練習(xí)1、一臺(tái)起重機(jī)將重3600N的貨物提高4m，起重機(jī)做的有用功是多少？如果額外功是9600J，總功是多少？機(jī)械效率是多少？起重機(jī)所做的額外功是由哪些因素引起的？課本練習(xí)2、用一個(gè)動(dòng)滑輪在5s內(nèi)將一重為200N的物體向上提起3m，拉力為150N。這個(gè)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是多少？拉力的功率有多大？輪軸杠桿、滑輪都是簡(jiǎn)單機(jī)械，簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)還包括輪軸與斜面。輪軸由一個(gè)軸和一個(gè)大輪組成，斜面是大家經(jīng)常接觸的，下面我們給出了常見的輪軸與斜面的圖例：打水用的轆轤就是輪軸

裝卸貨時(shí)會(huì)用到斜面輪軸的本質(zhì)我們的祖先在長(zhǎng)期實(shí)踐中，把杠桿改造成可以轉(zhuǎn)動(dòng)的輪軸。下圖表示杠桿變形成輪軸的一種過程：

在輪軸中，動(dòng)力臂是輪的半徑

R，阻力臂是軸的半徑

r；由于

R

總是大于

r，所以F

總是小于

G，即利用輪軸總是可以省力的，且有公式：井上的轆轤，從右邊看過去，可畫成下圖：輪軸的實(shí)例動(dòng)力臂大于阻力臂

——

省力杠桿。生活中的轆轤：輪軸的實(shí)例汽車的方向盤，從上邊看下去，也可畫成下圖：

輪軸的實(shí)例動(dòng)力臂大于阻力臂——省力杠桿。輪軸的實(shí)例動(dòng)力臂大于阻力臂——省力杠桿。水龍頭，從上邊看下去，也可畫成下圖：更多的輪軸實(shí)例船舵單車的踏板螺絲刀門的把手斜面斜面是一個(gè)與水平面成一定夾角的傾斜平面。如圖所示，通過斜面將一個(gè)大箱子推進(jìn)車廂，與直接把箱子抱上車箱相比

，誰(shuí)用的力更?。啃泵娴墓叫泵娓叨纫欢〞r(shí)，斜面越長(zhǎng)越省力，所以斜面是一種省力機(jī)械。

斜面長(zhǎng)

s

是斜面高

h

的幾倍，拉力就是物體所受重力的幾分之一。寫成公式，即：斜面的實(shí)例如圖，盤山公路可以更省力，也是利用了斜面省力的原理：斜面的實(shí)例斜面的實(shí)例螺旋——特殊的斜面：鉆頭螺釘測(cè)斜面的機(jī)械效率1、提出猜想：斜面的機(jī)械效率可能和斜面的傾斜程度有關(guān)。2、參考器材：長(zhǎng)木板、小車、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺3、探究過程：（1）組裝器材；（2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；（3）分析數(shù)據(jù)，得到結(jié)論。測(cè)斜面的機(jī)械效率（1）實(shí)驗(yàn)裝置：FSh（2）實(shí)驗(yàn)過程：測(cè)斜面的機(jī)械效率①測(cè)量小車的重量，記錄數(shù)據(jù)；②把小車用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速向上拉；分別記錄拉力F、小車沿斜面移動(dòng)的距離S、小車上升的高度h；③改變斜面的傾斜程度，重復(fù)步驟②。測(cè)斜面的機(jī)械效率（3）注意事項(xiàng)：①要?jiǎng)蛩倮瓌?dòng)物體。②拉力要與斜面平行。③及時(shí)記錄數(shù)據(jù)。測(cè)斜面的機(jī)械效率記錄表格：結(jié)論：光滑程度相同的斜面，斜面越傾斜，越費(fèi)力，機(jī)械效率越高。測(cè)斜面的機(jī)械效率影響斜面機(jī)械效率的因素有兩點(diǎn)斜面的傾斜程度：斜面越傾斜，機(jī)械效率越高。斜面的光滑程度：斜面越光滑，機(jī)械效率越高。測(cè)斜面的機(jī)械效率1、理想：W總=

FL=W有=

Gh2、實(shí)際：W有=

GhW額=

fLW總=

FLNfG測(cè)斜面的機(jī)械效率斜面的摩擦力f的求法（注意不等于拉力F）：課本練習(xí)3、在斜面上拉一個(gè)重4.5N的物體