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1、11.3如何提高机械效率,使用任何机械都不省功， 即：W1=W2,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？,h,机械功原理（理想机械）： 使用任何机械都不省功， 即：W1=W2 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：,W1=F1h=Gh,使用滑轮时，由于存在滑轮的自重和摩擦，拉力所做的功：,W2=F2h Gh,W3=F32h Gh,先从使用滑轮做功开始研究,显然，W2 W1，W3 W1,说
2、明使用机械是要多做功的,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,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,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
3、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,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？,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？,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
4、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？,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,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）
5、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。,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=80
6、N32m=480J,= 100=,W有用,W总,=-100 91.7,440J,480J,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,3,1= 100= 10091.7,W有用=G桶h=220N2m=440J,W额外=G动滑轮h=20
7、N2m=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。,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
8、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,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？,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,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,有用功 W有用J,总
9、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；,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：,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
10、物体的重量；,b、尽量减轻动滑轮的重量；,一些机械的机械效率：,起重机 40 50 ,柴油机 28 40 ,抽水机 6080,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（ ）,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G1和G2的两个物体升高相同高度， G1=G2，不考虑绳重及摩擦，比较它们的拉力大小和机械效率。,3、比较下
11、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,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,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）,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？,，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
12、功是哪些?如何计算？ 额外功是哪些?如何计算？,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,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,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。,
