機(jī)械效率和能

1、1.功的原理 使用任何機(jī)械都不省功.A.對(duì)于理想機(jī)械(指不計(jì)摩擦、機(jī)械的重、繩重): W人對(duì)機(jī)械W機(jī)械對(duì)物體W手或 W總W有.B.對(duì)于實(shí)際機(jī)械:W人對(duì)機(jī)械(W總)>W機(jī)械對(duì)物體(W有)或W總W有W額.2.有用功、總功、額外功的含義及各自的計(jì)算式.A.有用功(W有) 指機(jī)械克服有用阻力所做的功(對(duì)我們有用的功).求有用功W有,要看使用機(jī)械的目的. 對(duì)于豎直方向上提升重物,目的是克服重力做功,故 W有Gh； 對(duì)于水平方向勻速拉(推)物體,目的是克服摩擦阻力做功,故 W有f阻s物.B.總功 (W總) 指動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功.其表達(dá)式為:W總Fs.(F為直接作用在機(jī)械上的力)C.額外功(W額) 指

2、機(jī)械克服額外阻力(對(duì)我們無(wú)用但不得不做的)所做的功.對(duì)于只計(jì)滑輪的重而言,W額G輪h.例題1.用動(dòng)滑輪將重為80牛的物體勻速提升2米，拉力做功200焦不考慮繩重和一切摩擦 有用功： 總功： 機(jī)械效率：例題2. 利用一個(gè)動(dòng)滑輪將重70N的物體勻速提高6m，設(shè)動(dòng)滑輪重10N，繩重和摩擦不計(jì)，則利用動(dòng)滑輪所做的有用功： 總功：例題3. 某建筑工地的工人利用一定一動(dòng)滑輪組把一些重500N磚勻速拉到5m高的樓上。 有用功最小為： 總功最小為：例題4. 一個(gè)動(dòng)滑輪重10N，用它把重200N的物體勻速提高2m 有用功： 總功：例題5 板車(chē)上裝有貨物，一人拉著該板車(chē)將貨物送到目的地，對(duì)貨物所做的功叫_功，對(duì)板

3、車(chē)所做的功叫_功，如果目的是送板車(chē)，則對(duì)板車(chē)所做的功叫_功，對(duì)貨物所做的功叫_功。知識(shí)點(diǎn)二：機(jī)械效率1.定義 有用功占總功的比值,即.2.物理意義 機(jī)械效率是表示機(jī)械對(duì)總功利用率高低的物理量.若機(jī)械效率越大,表示該機(jī)械對(duì)總功的利用率越高,即機(jī)械做的有用功占它所做的總功的比例越大,或者說(shuō)額外功占總功的比例越小,也說(shuō)明該機(jī)械的性能越好.3.機(jī)械效率為何總小于1?因在使用機(jī)械時(shí),不可避免W額>0.所以由W總W有W額可知:W有<W總,即<1.4.計(jì)算機(jī)械效率的各種變形式:1、標(biāo)準(zhǔn)滑輪組的機(jī)械效率（前提：不計(jì)繩重及滑輪與軸的摩擦）1、繩子段數(shù)：受物重的繩子段數(shù)n力：重物重力G物，拉力F

4、，動(dòng)滑輪總重G動(dòng)，G物+G動(dòng)）=nF距離：重物上升高度h，拉力移動(dòng)距離s，s=nh功：W有=G物h，W額外=G動(dòng)h，W總=Fs=（G物+G動(dòng)）h總結(jié)：G物、F、G動(dòng)三者相互聯(lián)系，知二得三。（類(lèi)比電學(xué)U I R）2、機(jī)械效率前提條件：不計(jì)繩重、滑輪與軸的摩擦、（繩與滑輪的靜摩擦力有的）定義式： （適用于一切情況的計(jì)算）推導(dǎo)式：由物重G物、動(dòng)滑輪總重G動(dòng)和總拉力nF三者求機(jī)械效率，只需其中兩個(gè)即可。從功的角度分析： 從力的角度分析： 小技巧：例如：=80%， 即G動(dòng)與G物之比為1:4，G動(dòng)與nF之比為：1:5（說(shuō)明1.公式中G物本質(zhì)為拉動(dòng)物體所需拉力，若物體在液體中受到浮力，則注意物重應(yīng)為G物-F

5、浮，即提升物體所需拉力；若不在液體中且豎直拉動(dòng)物體，則所需拉力為G物，若為水平拉動(dòng)接觸面上的物體，則所需拉力為克服摩擦力f）3、 機(jī)械效率大小比較本質(zhì)：物重（拉動(dòng)物體所需拉力）與動(dòng)滑輪重之比。比值越大，機(jī)械效率越高用同一個(gè)滑輪組提升不同重物，重物越重，越高。（動(dòng)滑輪不變）提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越重，越低。（重物不變）4、決定的因素：G物、G動(dòng)、繩重及有無(wú)其他摩擦力等不影響的因素：提升物體的速度；繩子的繞法（滑輪不變，做的有用功相同，做的額外功也相同 ）、提升物體的高度注：在探究實(shí)驗(yàn)中，用同一個(gè)滑輪組探究機(jī)械效率時(shí)，由于n不變，所以物體上升高度h與彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)的距離h比值不變。圖2-4甲GG乙

6、例1：如圖所示，小民利用滑輪組先后豎直向上勻速提升物體A和物體B。當(dāng)提升物體A時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為75%，小民對(duì)地面的壓力為F1；當(dāng)提升物體B時(shí)，小民對(duì)地面的壓力為F2。已知小民的質(zhì)量為65kg，物體A的質(zhì)量為90kg，物體B的質(zhì)量為50kg。假設(shè)在拉繩子的過(guò)程中，小民對(duì)繩子的拉力與對(duì)地面的壓力始終豎直向下且在同一直線上，不計(jì)繩重和摩擦。則F2:F1=_。例2、兩個(gè)滑輪組如圖2-4甲、乙所示，若每個(gè)動(dòng)滑輪的重，摩擦阻力和繩子重力不計(jì)，用它們勻速提起重力為的物體時(shí)，甲乙兩滑輪組的機(jī)械效率之比為（ ） A、67 B、76 C、56 D、57例3、如圖所示，小明用兩個(gè)滑輪組成甲、乙兩種不同的省力滑

7、輪組他分別用這兩種滑輪組把質(zhì)量相同的重物吊到等高的平臺(tái)上，兩次吊重物時(shí)他拉繩的速度相同不計(jì)摩擦和繩重，下列說(shuō)法正確的是（）A、兩次吊物，小明所做的功和功率的多少相同，甲裝置的效率高B、兩次吊物，小明所做的功、功率的多少和效率的高低都相同C、兩次吊物，小明所做的功率的大小和效率的高低相同，用甲裝置做的功多D、兩次吊物，小明所做的功的多少和效率的高低相同，用乙裝置時(shí)功率大例4、建筑工人用如圖所示的滑輪組，將重800N的重物勻速提高5m，拉力所做的功為4800J，則該滑輪組的機(jī)械效率是（）A、67%B、73% C、83%D、100%例5、利用如圖所示的甲、乙兩個(gè)滑輪組，在相同的時(shí)間內(nèi)用大小相同的力F

8、1和F2分別把質(zhì)量相等的重物G1和G2提升到相同的高度，則（）A、甲滑輪組的機(jī)械效率高B、乙滑輪組的機(jī)械效率高C、F2做功的功率大D、F1、F2做功的功率一樣大例6、用完全相同的A、B兩個(gè)滑輪組（繩重及摩擦忽略不計(jì)），分別提升重為G1和G2的兩物體，若G1G2，它們的機(jī)械效率分別為A和B，則（）A、ABB、AB C、A=BD、無(wú)法判斷例7、兩滑輪組裝置如圖所示，已知每個(gè)滑輪重力都為G0，摩擦和繩重均不計(jì)，用它們分別勻速提起重為G=5G0的物體時(shí)，甲、乙兩滑輪組的拉力之比是（）A、6：7B、7：6C、5：2D、15：7例8、用滑輪組勻速提升重為2000N的物體，作用在繩子自由端的拉力為625N，

9、拉力所做的功為12500J，滑輪組的機(jī)械效率為80，若不計(jì)繩重和摩擦，提升重物改為重為3000N的物體，那么作用在繩子自由端的拉力是多大？ 2、計(jì)繩重及滑輪與軸的摩擦對(duì)于單獨(dú)的動(dòng)滑輪、定滑輪以及滑輪組，如果考慮摩擦和繩重（只要未說(shuō)明不計(jì)繩重和摩擦的都要考慮），則計(jì)算需要用定義式，從做功的角度求解。5、機(jī)械效率的最大值問(wèn)題機(jī)械效率不能無(wú)限大，受制因素有：1、繩子拉力的限制。考察：組裝、段數(shù)n等2、裝置拉力來(lái)源，及能提供的最大拉力。特別，當(dāng)拉力來(lái)源為重力時(shí)，最大拉力即為裝置所受重力。（提升力來(lái)自船的浮力，不能翻船）6、特殊滑輪組的力、機(jī)械效率計(jì)算1、滑輪組形式：級(jí)聯(lián)滑輪、并立滑輪、2、前提條件：是

10、否考慮摩擦等。3、技巧：同一根繩上的拉力相等（所有種類(lèi)滑輪中都成立）。拉動(dòng)同一個(gè)物體的不同根繩子上的力不一定相等；確定升上拉力可以通過(guò)其拉力之和等于物重求得；拉動(dòng)物體需要考慮重心位置時(shí)，參考杠桿原理；利用定義式：求解。7、如何提高機(jī)械效率?由可知:A.當(dāng)W有一定時(shí),減少W額,可提高效率.比如影響滑輪組效率的因素有:動(dòng)滑輪和繩重；繩與輪之間的摩擦.所以,我們可以使用輕質(zhì)材料做動(dòng)滑輪或盡量減少動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)；還可通過(guò)加潤(rùn)滑油來(lái)減少軸處的摩擦及使用較細(xì)的繩子等措施,以此來(lái)提高它的效率.B.當(dāng)W額一定時(shí),增加W有,可適當(dāng)提高機(jī)械效率.比如,對(duì)于同一滑輪組(額外功不變),增加所提物體的重, 就會(huì)越大,機(jī)械

11、效率就會(huì)越高.總之,對(duì)于滑輪組而言,要提高效率,可增加有用功的同時(shí)盡量減小額外功.例1、工人用類(lèi)似圖3-2-1所示的滑輪組提起重為2000 N的物體.(1)若不計(jì)摩擦和動(dòng)滑輪重，工人提起這個(gè)重物至少需用多大的力?(2)若工人勻速提起這個(gè)物體時(shí)所用的拉力是800 N，滑輪組的機(jī)械效率是多大?圖12例2、如圖12所示，滑輪組在拉力F1=45N的作用下，拉著物體A以3m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，繩子的伸長(zhǎng)及滑輪的摩擦不計(jì)，拉力F1的功率為P1 ；用該滑輪組拉著物體B以1.5m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所用拉力F2的功率為P2 ，滑輪組的機(jī)械效率為75%；已知P1 ：P2 =3：2，則物體B做勻速直線

12、運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力為 N。AF圖1-7例3、在圖1-7所示，重為500N的物體與地面間的摩擦力為150N，為使物體勻速移動(dòng)，必須在繩端加以60N水平拉力，則滑輪組的機(jī)械效率約為_(kāi)；若物體移動(dòng)速度為0.2米/秒,則1分鐘內(nèi)拉力做的功是_焦。例4、如圖是搬運(yùn)工人用滑輪組將倉(cāng)庫(kù)中的貨物沿水平軌道拉出的示意圖。已知貨物的質(zhì)量為600kg，所受軌道的摩擦力為其重力的0.1倍，滑輪組的機(jī)械效率為75。若人以0.5m/s的速度勻速前行，經(jīng)100s將貨物拉出倉(cāng)庫(kù)，g取10N/kg,。求在此過(guò)程中： （1）人做的有用功為多大？ （2）人的拉力為多大？ （3）人拉力的功率為多大？例5、一個(gè)質(zhì)量為70kg的工人，用如

13、圖所示的裝置（包括滑輪組及裝磚的托板）提升一堆磚已知裝磚的托板重200N，每塊磚重100N滑輪的摩擦和繩重均可忽略不計(jì)，當(dāng)工人勻速提升10塊磚時(shí)，此裝置的機(jī)械效率為80%那么，該人站在地面上用此裝置提升這些磚的過(guò)程中，此裝置的機(jī)械效率最高可達(dá)到_（取g=10N/kg，結(jié)果保留1位小數(shù)）例6、用如圖7的裝置提升重物，繩子能承受的最大拉力為120N，動(dòng)滑輪重60N，繩重與摩擦不計(jì)求：（1）用此滑輪組最多能將多重的物體勻速提升？（2）用此滑輪組提起重240N的物體，使它勻速上升，問(wèn)人加在繩子自由端的拉力是多大？此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率是多大？ 當(dāng)物體以0.5m/s的速度上升時(shí)，拉力的功率是多大？（3）該

14、滑輪組的機(jī)械效率最高可達(dá)到多少？例7、小明在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖甲所示的滑輪組進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下表： 表中有一個(gè)數(shù)據(jù)的記錄是錯(cuò)誤的，錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)是_ 3次實(shí)驗(yàn)中滑輪組的機(jī)械效率是_ 本次實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是：_實(shí)驗(yàn)次數(shù) 物重G/N 物體上升的高度h/cm 測(cè)力計(jì)的示數(shù)F/N 測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s/cm 1 6 3 2.5 9 2 6 5 2.5 18 3 6 8 2.5 24（2）小紅在小明實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用圖乙也做了實(shí)驗(yàn)，小紅的做法是為了探究 _當(dāng)這兩位同學(xué)使用各自的滑輪組提升相同的重物時(shí)，若忽略繩重及摩擦，它們的機(jī)械效率 _（選填“相同”或“不相同”），理由是：_.得到的結(jié)論是

15、：_ _.課堂作業(yè)1如圖所示，某打撈隊(duì)的工人用滑輪組把底面積為0.02m2、高為2m的實(shí)心圓柱體從水下提起，已知圓柱體的密度為2.0×103kg/m3，水的密度為1.O×103kg/m3，滑輪組的機(jī)械效率是70%(g取10N/kg，滑輪和繩子的重力忽略不計(jì))求：(1)圓柱體在水中所受的浮力(2)若圓柱體從H=16m深處被緩慢地勻速提起，到剛露出水面時(shí)，繩子自由端拉力F所做的功(3)如果繞在滑輪組上的繩子能承受的最大拉力為400N，則物體被提到露出水面多高時(shí)，繩子恰好被拉斷? 2圖8是小明用滑輪組提升水中物體A的示意圖。當(dāng)物體A完全在水面下被勻速提升的過(guò)程中，物體A所受浮力為

16、80N，小明對(duì)繩子豎直向下的拉力為F1，水平地面對(duì)小明的支持力為N1。當(dāng)物體A有1/2的體積露出水面且靜止時(shí)，小明對(duì)繩子豎直向下的拉力為F2，水平地面對(duì)小明的支持力為N2。已知?jiǎng)踊喫苤亓?20N，小明所受重力為600N，N1:N2=13:12。不計(jì)繩重、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力，則物體A所受重力為 N。3如圖24所示小型牽引車(chē)通過(guò)滑輪組勻速打撈起深井中的物體，已知物體重1.2×103N，密度為1.6×103kg/m3。測(cè)得物體在出水前、后牽引車(chē)作用在繩子上拉力之比為1：2。若不計(jì)摩擦、繩重及水的阻力，g取10N/kg,問(wèn)（1）物體出水面前，滑輪組的機(jī)械效率是多少？（2）物體出水面后上升的速度是1m/s,牽引車(chē)?yán)Φ墓β识啻螅?如圖