浙教版九年级科学上册3.4简单机械--《机械效率》课件

机械效率（1） 知 识 回 顾 1、什么是功？ 2、功的计算式是什么？ 3、你如何理解功的原理？ 学习目标 • 1、知道有用功、额外功、总功的含义以及他们之 间的关系 • 2、能结合实例认识什么事有用功、额外功、总功 • 3、理解机械效率的概念,知道机械效率小于1及没 有单位的原因 • 4、会利用机械效率公式进行有关计算 • 5、会自行设计实验方案探究滑轮组的机械效率与 那些因素有关 • 6、会求斜面等简单机械的效率 把重物G提高h米！可以用力F直接对 它做功；也可以利用动滑轮对它做功。 这两种方法 做功相等吗？ hh 那我们为什么还 要使用动滑轮呢？ 用动滑轮可以省力！ 用动滑轮 做功做功多！ G G GG 物理 量 G/N h/m F/N s/m W手 对木材 W手 对机械 1 2 3 用力直接对物体做功和用机械对物体做功相等吗？ 议一议：为什么使用动滑轮后还要多做功？ 机械的三种功 要提升G，同时 必须将动滑轮也 提升。这时要克 服滑轮重和摩擦 额外做功，否则 你不能完成任务。 对滑轮做的功、 克服摩擦做的功 叫额外功。 提升重物G 是目的，对 重物做的功 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 一、三种功 • 1、有用功（W有）：对人们有用的功。 W有＝Gh （竖直方向提升物体） • 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 ★用水桶从井中提水时，所做的有用功是 ，额外功是 ，总 功是 ； 如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来 的桶里带了一些水，有用功是 ， 额外功是 ，总功是 。 克服水的重力做功 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 你 会 选 哪 种 方 法 呢 ？ 想想议议 1 2 3 1 2 3 对沙子做功 对桶做功 对自己做功 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 请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？ 1 2 3 1 2 3 对沙子做功 对桶做功 对自己做功 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 600J 2520J 600J 180J 600J 90J 请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比 。 3120J 780J 690J 1 2 3 1 2 3 对沙子做功 对桶做功 对自己做功 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 600J 2520J 600J 180J 600J 90J 3120J 780J 690J 19% 76% 86% 二、 机 械 效 率 1.定义：有用功与总功的比值叫机械效率. 总 有 W W2.公式: 没有！因为有用功总小于总功，所以 机械效率总小于1 讨论： 有没有机械效率为100%的机械？为什么？ 1、η常用百分数表示 2、η总是小于100% 3、η没有单位 使用起重机提升重物时所做的有用功跟 总功的比值是60%，也可以说有用功在总 功中占有60%，另外的40％是额外功． 起重机的 机械效率 是60%， 它表示什 么意思？ 一些机械的机械效率： 一些机械的机械效率： 抽水机： 60%－80% 柴油机： 28%－40% 请你判断：下面说法中是否正确？ 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（ ） √ √ × × × × × 如图所示：用80N的拉力,将180N的物体 匀速举高1m，绳重、摩擦不计。 求:（1）W总=？ （2）W有用=？ (3) W额外=? (4)η=? (5) G动=? G F . 例题1： 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的速度匀速运动 5s，求： 1、有用功 2、总功、 3、机械效率 例题2： 知识小结 一、机械的三种功： 有用功——对人们有用的功 总功——动力对机械所做的功 额外功——对人们无用而又不得不做的功 额外有用总 WWW  二、机械效率： 1、定义：有用功与总功的比值。 3、公式理解： %100 总 有用η W W2、公式： 1、η常用百分数表示 2、η小于100% 3、η没有单位 测滑轮组的机械效率 实验探究： 【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。 【实验原理】 %100s G%100  F h W W 总 有用η 讨论： 为得出滑轮组的机械效率，需要求出 有用功和总功，为此需要测出哪些物 理量？每个量怎样测量？ 刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮 组两个、铁架台、长约2m的细绳。 实验器材： %100s G%100  F h W W 总 有用η 拉力F钩码重G 钩码上升的高度h 拉力通过的距离s 你组装成的滑轮组！ 实验步骤： 1. 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。 2. 匀速竖直拉动弹簧测力计，使钩码G上升，读出 弹簧测力计所示拉力F的值 ，从刻度尺读出钩码 升高的距离h和弹簧测力计移动的距离S，记录 数据在表格中。 3. 分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。 4. 再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。 钩码重G/N 2 2 4 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 有用功W有/J 0.2 0.2 0.4 拉力F/N 0.8 0.6 1 绳端移动距离S/m 0.3 0.5 0.5 总功W总/J 0.24 0.3 0.5 机械效率 83.3% 66.7% 80% 1、比较两次两种滑轮组有什么不 同？机械效率有何差异？ 2、分析影响滑轮组机械效率的因 素是什么？ 影响滑轮组机械效率的因素 • 1、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦 • 2 、动滑轮的自重 • 3、所提升的物重 • 4、机械效率与省力多少无关、与功率大小无 关、与重物被提升的高度无关！ 100% 总 有 W W %100 FS Gh %100 Fnh Gh %100 nF G 提高机械效率 的方法 2、改进机械的结构，减小机械自重 1、减小机械间的摩擦力。   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、 增加物重。 机械效率的综合计算 1、总功的计算方法： 一、基本公式及推导： （1）、W总=Fs S=nh（坚直方向） S=nS物（水平方向） F= (G物+G动)1 n （3）、W总=P总t 2、有用功的计算方法： （1）、W有=G物h(坚直方向提升物体做功） （2）、W有=fs物(水平方向拉动物体做功） （2）、W总=W有+W额 S物= S1 n S物= V物t f--摩擦力 （4）、  有 总 WW  （3）、W有=W总—W额 （4）、W有=P有t （5）、W有=W总 3、额外功的计算方法： （1）、W额=G动h(滑轮组坚直方向提升物体做功） （2）、W额=fL(斜面提升物体做功） （3）、W额=W总－W有 2、机械效率的计算方法： （1）、 100% 总 有 W W （3）、 100% 额有 有 WW W （4）、W额=W总（1－ ） （2）、 100% nF G 物 （4）、 100% 动物 物 GG G （5）、 100% 总 有 P P （6）、 100% 实际 理想 F F 二、如何分辨哪些是有用功、哪些是总功？ 2、在利用滑轮组拉动物体做功时，滑轮组的 挂钩克服物体与水平面的摩擦力做的功是有用 功，可用W有=fs物来计算；绳子自由端的拉力 所做的功是总功，可用W总=Fs来计算。 其中s=ns物、s物=v物t 、V绳=nV物 1、在利用滑轮组提升重物时，滑轮组的挂钩 对重物做的功是有用功，可用W有=G物h来计 算；绳子自由端的拉力所做的功是总功， 可用W总=Fs来计算。其中s=nh h=V物t V绳=nV物 3、起重机、抽水机克服物重所做的功是有用 功，可用W有=Gh来计算。汽车匀速行驶时， 克服地面和空气阻力所做的功是有用功，可用 W有=fs来计算。 4、汽车、起重机、抽水机等机械做功时，一 般消耗功率、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。 例题1：如图:用滑轮组，把重100N 的物体匀速提高3m，作用在绳子自 由端的拉力为60N，求：（1）滑轮 组的机械效率；（2）若用该动滑 轮来提升重为180N的物体时，作用 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？（不计 绳重及摩擦） F G 三、典型例题 例题2：如图1甲所示，重为900N的 货物，放在水平地面上，与地面的 接触面积为0.5m2 （1）货物对水平地面的压强多大？ （2）如图1乙，一工人用滑轮组提 升货物。10s内货物匀速上升了3m， 则工人拉绳子的速度为多大？ （3）若动滑轮重G动=300N（不计绳 重和摩擦），工人所用的拉力为多 大？工人所做的功为多少？滑轮组 的机械效率多大？ （4）若用该装置提起1200N的货物， 那么货物上升3m，工人所做的功是 多少？ 图1 甲 乙 例题3：一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8×104N，汽车受到的阻力为车重 的0.03倍，滑轮组的机械效率为80％，问：（1） 该司机至少需用多大的力才能将汽车从泥潭中拉 出？（2）若拉动汽车时，汽车前进的速度为 0.1m/s，则司机做功的功率是多少？ 例题4：如图所示，斜面长10m，高2m，工人 要沿斜面把重1500N的物体匀速拉到斜面顶 端，若斜面的机械效率为75%，求：（1）工 人做的有用功、总功、和额外功；（2）工 人所用的拉力和物体与斜面的摩擦力。 F 2m 例题5：在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一 滑轮组进行了两次实验，实验数据如下表所示。 次数 钩码重 G/N 钩码上升的 高度h/cm 弹簧测力 计的示数 F/N 弹簧测力计 移动的距离 s/cm 1 2 5 0.6 25 2 4 8 1.1 G 1、在表格的空格处，填上合适的数据。 2、在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组。 3、第1次实验测得滑轮组的机械效率为 ______。 4、如果将重为3N的钩码挂在同一滑轮组 下，根据题中已有的信息可以估算出这时 滑轮组的机械效率值应在______范围内。