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1、二 機械效率,第十五章 功和機械,為什么利用實際機械做的功大于不用機械直接用手做的功呢 ?,功的原理是什么?,使用任何機械都不省功。,溫故而知新,你會選哪種方法呢?,?,想想議議:,做這件事的主要目的是什么?,運沙子,1,2,3,1,2,3,對沙子做功,對桶做功,克服重力做功,對沙子做功,對桶做功,對滑輪做功,對沙子做功,對口袋做功,對滑輪做功,有用功 :使用機械時對人們有用的功,額外功 :人們不需要但又不 得不做的功,總功 :有用功與額外功的總和,即 W總=W有+W額,一、有用功、額外功、總功,有用功、額外功的理解:,1.用水桶從井中提水的時候,所做的功哪 部分是有用功,哪部分是額外功?,答
2、:用水桶從井里提水,目的是把水提上來,所以提水的功是有用功,提桶的功是額外 功.,2.如果桶掉到井里,從井里撈桶的時候,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?,答:從井里撈桶的目的是把桶撈上來,所以提 桶的功是有用功,提起桶里帶的水的功是 額外功,請計算出有用功、額外功和總功分別是多少?,你希望額外功多些還是少些,1,2,3,1,2,3,對沙子做功,對桶做功,克服重力做功,對沙子做功,對桶做功,對滑輪做功,對沙子做功,對桶做功,對滑輪做功,600J,2520J,600J,180J,600J,90J,請算出剛才的三種辦法中有用功在總功中占的百分比。,3120J,78
3、0J,690J,1,2,3,1,2,3,對沙子做功,對桶做功,克服重力做功,對沙子做功,對桶做功,對滑輪做功,對沙子做功,對桶做功,對滑輪做功,600J,2520J,600J,180J,600J,90J,3120J,780J,690J,19%,76%,86%,二、 機 械 效 率,1.定義:有用功與總功的比值叫機械效率.,2.表達式:,沒有!因為有用功總小于總功,(為什么?)所以機械效率總小于1,分組討論:,有沒有機械效率為100%的機械?為什么?,使用不同的機械來提起物體,我們希望做的額外功越少越好,不同機器這方面的差別通常用機械效率來表示,判斷:下面說法中是否正確 1. 做功多的機械,機械
4、效率高 2做總功越多,機械效率越低 3做相同的有用功,額外功越少,機械效率越高 4做相同的總功時,有用功越多,機械效率越高 5用不同的滑輪組,做的有用功相同時,機械效率一定相同 6因為有用功總小于總功,所以機械效率總小于1 7做的額外功一定時,總功越少,機械效率越高 8有用功在總功中占的比例越大,機械效率越高 機械效率高的機械省功 機械效率高的機械有用功占總功比值大,起重機的機械效率是60%,它表示什么意思?,使用起重機提升重物時所做的有用功跟總功的比值是60%,也可以說有用功在總功中占有60%,另外的40是額外功,離心式水泵60%80%,柴油機28%37%,起重機40%50%,汽油機 22%
5、27%,電動機 80%90%,燃氣輪機 20%30%,1804年特雷維辛克發(fā)明的蒸汽機車 蒸汽機的效率通常只有6%15%,空氣噴氣發(fā)動機 50%60%,三如何提高機械效率,1、改進結(jié)構(gòu),使它更合理,更輕巧,減小機械自重,2、在使用中按技術(shù)規(guī)程經(jīng)常保養(yǎng)定時潤滑減小機械間的摩擦力。,算一算:,一臺起重機將重3600N的貨物提高4m。如 果額外功是9600J,起重機做的有用功是 多少?總功是多少?機械效率是多少? 起重機在哪些方面消耗了額外功?,解:,起重機提高物體的力等于物體的重力,F=G=3600N,起重機提升重物所做的有用功,W有=Fh=Gh =3600N4m=14400J=1.44104J,
6、起重機做的總功,W總=W有+W額 =14400J+9600J=2.4104J,因此,起重機的機械效率,=W有/W額 = 1.44104J/2.4104J=60%,在這一節(jié)內(nèi)容里面,我們重點學習并掌握斜面、滑輪滑輪組、杠桿和抽水機四類簡單機械的機械效率問題。 下面我們首先來學習斜面。,探究:,斜面的機 械效率,1.把物體拉上斜面 時,額外功是什么?,(克服物體與斜面 之間的摩擦力而做 功),2.探究一下光滑程度一樣的斜面,當它的傾斜程度不同 時 斜面的機械效率是否相同.,請思考:,1.怎樣計算總功?,W總= F S,2.怎樣計算有用功?,W有用 = G h,3.實驗中需要測量哪幾個物理量?,改變
7、木板的傾斜程度,再測量兩次斜面的機械效率,斜面的機械效率,2.如圖所示,為使重為1500N的物體勻速移動到長100m斜面的頂端,若斜面的高為10m.需用180N的推力,則這個斜面的機械效率是多少?,2、求滑輪組機械效率,利用滑輪組提升重物時,什么是有用功?什么是總功?什么是額外功? 克服物體的重力對物體所做的功是有用功(滑輪組對物體所做的功) 作用在繩端的拉力F所做的功是總功(利用滑輪組所做的功) 克服動滑輪的重、繩重及摩擦所做 的功是額外功。(主要是動滑輪),如圖所示的滑輪組勻速提升物體已知物重G=240牛,手的拉力F=100牛,手上升距離為30厘米,則有用功為多少焦耳?該滑輪組的機械效率為
8、多少?如果物重是G=480牛,該滑輪組的機械效率為多少?,G,W有=Gh=240 N0.1m=24J,W總=FS=100 N0.3m=30J,例題:,通過上面這個例題,你能得出什么結(jié)論?(對于同一滑輪組,機械效率的高低與什么因素有關(guān)?),對于同一滑輪組,提升的物體越重,機械效率越高,反之,機械效率越低.,你能說明為什么嗎?,某人用如圖甲所示的滑輪組提升2000N的重物,使用的拉力是800N,繩子自由端被拉下4m。求:(1)這個人做的總功?(2)有用功(3)額外功?(4)這個滑輪組的機械效率?那么利用如圖乙所示的滑輪組來提升2000N的重物,這個滑輪組的機械效率?,例,甲,乙,通過這個題目,你得
9、出影響滑輪組機械效率高低的因素是什么?,對于不同的滑輪組,在提升重物相同時,動滑輪越重,機械效率越低,反之,機械效率越高,總結(jié):影響滑輪組機械效率高低的因素,1、對于同一滑輪組,提升的重物越重,機械效率越高,反之,越低。 2、對于不同的滑輪組,在提升重物一定時,動滑輪越重,機械效率越低,反之,越高。 3、滑輪與繩之間的摩擦、繩重也會影響滑輪組機械效率的高低。,通過這兩個例題,你還能總結(jié)什么?,用一動滑輪將重200N的砂子提到9m高的腳手架上,所用力是120N,求有用功、總功機械效率各是多少?,解:,5、如圖所示,某人用一個滑輪組 站在地面上把500N的貨物經(jīng)5s提高 了2m,所用的力是300N
10、。求 (1)這個人做功是多少? (2)這個滑輪組的機械 F 效率是多少?,3、杠桿的機械效率問題,利用杠桿提升重物時,什么是有用功?什么是總功?什么是額外功? 克服物體的重力對物體所做的功是有用功(杠桿對物體所做的功) 作用在杠桿的動力F所做的功是總功(利用杠桿所做的功) 克服杠桿的重及摩擦所做 的功是額外功。,練習2、小明用100N的力沿豎直方向?qū)⒏軛U的一端拉下2m,杠桿的另一端將320N的重物提高了0.5m, (1)他做的有用功是多少? (2)總功是多少? (3)杠桿的機械效率是多少?,4、抽水機的機械效率問題,利用抽水機將水抽到高處時,什么是有用功?什么是總功?什么是額外功? 克服水的重力將水抽到高處所做的功是有用功 抽水
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