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1、第十二章 第节 机械效率,提出问题,学 生 讨 论,学 生 讨 论,1,2,3,1,2,3,对沙子做功,对桶做功,克服重力做功,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,比较三种方法对沙子所做的功W沙和总共所做的功W总分别是多少？,方法1：,W沙1 = G沙 h,= 100N6m,= 600J,W总1 =（W沙 +W人+W桶）,= (100N+400N+20N)6m,= 3120J,方法2：,W沙2 = G沙 h,= 600J,W总2 =（W沙 +W轮+W桶）,= (100N+10N+20N)6m,= 780J,方法3：,W沙2 = G沙 h,= 600J,W总3=
2、（W沙+W轮+W袋）,= (100N+10N+5N)6m,= 690J,对砂子做功,对空桶做功,克服自身重力做功,并非人们需要，但又不得不做的功,对人们有用 必须做的功,他的目的是：,把沙子运上三楼,手提水桶提沙子,一、有用功和额外功,1.有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功,2.额外功（W额）：为了达到工作目的，并非我们所 需要但又不得不做的功,3.总 功（W总）：动力所做的所有功,即有用功与额外功的总和,W总 = W有 + W额,用水桶从井中提水的时候,所做的功哪部分是有用功,哪部分是额外功?,提水所做的功是有用功;提水桶所做的功是额外功。,如果桶掉到井里,从井里捞桶的时候,捞上的
3、桶里带了一些水,这种情况下哪部分是有用功,哪部分是额外功?,提水桶所做的功是有用功;提水所做的功是额外功。,想一想；议一议：,对砂子做功,对空桶做功,对动滑轮做功,议一议：,对砂子做功,对口袋做功,对动滑轮做功,另两种提沙方法中做的有用功、额外功、总功分别是哪些？,动滑轮提水桶提沙子,动滑轮提口袋提沙子,W有1 = G沙 h,三种提沙方法中的W有、W额、W总分别为多少？,方法2：,方法3：,W额1 =（G桶 + G人）h,W总1 =（W有1 + W额1）,方法1：,= 100N6m,= 600J,= (20N+400N)6m,= 2520J,= 3120J,W有2 = G沙 h = 600J,
4、W额2 =（G桶 + G轮）h,W总2 =（W有2 + W额2）,= (20N+10N)6m,= 180J,= 780J,W有3 = G沙 h = 600J,W额3 =（G袋 + G轮）h,W总3 =（W有3 + W额3）,= (5N+10N)6m,= 90J,= 690J,算一算：,二、机械效率,（1）机械效率通常用百分数表示，没有单位.,1. 定义：有用功跟总功的比值叫机械效率（）,（2）机械效率总小于1 .,（因为有用功总小于总功）,2. 公式：,%,3. 特点：,使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%。,机械效率也可以反映机械对能量的利用率。,起重机的机械效率是60%，表
5、示什么意思？,一般情况下： 滑轮组的机械效率为50%70% 起重机的机械效率为40%50% 抽水机的机械效率为60%80%,柴油机28%37%,起重机40%50%,汽油机 22%27%,电动机 80%90%,离心式水泵60%80%,蒸汽机6%15%,有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。 如何提高机械效率？,增大有用功,减小额外功,减轻机械重力,减少摩擦阻力,经常保养润滑,尽量满载运行,三种提沙方法中的机械效率分别为多少？,W有1 = G沙 h,方法2：,方法3：,W额1 =（G桶 + G人）h,W总1 =（W有1 + W额1）,方法1：,= 100N6m,= 600J,= (20N+400
6、N)6m,= 2520J,= 3120J,W有2 = G沙 h = 600J,W额2 =（G桶 + G轮）h,W总2 =（W有2 + W额2）,= (20N+10N)6m,= 180J,= 780J,W有3 = G沙 h = 600J,W额3 =（G袋 + G轮）h,W总3 =（W有3 + W额3）,= (5N+10N)6m,= 90J,= 690J,再算算：,有用功相同，额外功越少机械效率越高,请你判断：1.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，机械效率越低（ ） 5做相同的有用功，额外功越
7、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（ ）,练习,2.比较下列机械效率的高低,1.用两个容积相同的塑料桶从井里打水,A 打一桶水 B 打半桶水,2.用两个容积相同的桶从井里打一桶水,A 塑料桶 B 铁桶,3.把一只木桶从井中捞上来,A 桶里有半桶水 B 桶里有满桶水,4.电梯把乘客运上楼,A 电梯里有两个乘客 B 电梯里有八个乘客,3甲吊车电动机比乙吊车电动机的效率高，当它们分别匀速提升物体时，则（） A甲吊车的电动机做的有用功较多 B乙吊车的电动机做的额外功较多 C甲吊车的电动机做功较快 D甲、乙两吊车做相同的有用功，乙耗电多,4甲
8、、乙两机械的三种性能指标的对比如图（自中点O越向外，数值越大，例如m甲m乙），与乙机械相比，甲机械的（）,A额外功相同时，所消耗的能量更多B机械效率较高 C做功较快 D额外功较大,5一台抽水机功率是10千瓦，用它来抽水灌田，1分钟能将7104牛的水提到6米的水渠里，抽水机所做的功为 ，它的机械效率为 。,6晓敏在观看杂技表演，有一项跳板节目引起了她的注意，如图所示，两名质量为60kg的男演员同时从3m高处自由下落到跳板的一端，站立于跳板另一端的一名质量为45kg的女演员被向上弹起4m高。晓敏利用所学的知识粗略地计算出跳板的机械效率为（）,A90%B75%C50%D45%,例1：如图所示的滑轮组
9、匀速提升物体已知物重G=240牛，手的拉力F=100牛，手上升距离为30厘米,则有用功为多少焦耳?该滑轮组的机械效率为多少?,G,三、如何计算滑轮组竖直提升重物时的机械效率？,把物体举高h,绳子在拉力F作用下移动距离s所做的功,W有=Gh,W总=Fs,归纳出计算方法：,例1.用一动滑轮将货物400N的货物匀速提到 高2m，所用拉力是250N，求有用功、额外功. 总功和动滑轮的机械效率各是多少？,分析：使用动滑轮省了力，却费了距离，货物提高 2m， 绳子的自由端拉力通过的距离为4 m，,已知：G=400N h=2m S=4m F=250N,求： W有 W额 W总 ,W额= W总 W有 =1000
10、J800J=200J,三.例题,7如图所示，用滑轮组10s内将质量为80kg的货物匀速提升2m，此过程中拉力的功率为240W（g取10N/kg） （1）滑轮组的机械效率是多少？ （2）利用此装置匀速提升其它货物，测得拉力大小为350N，额外功占总功的20%，则所提货物有多重？,三、如何计算滑轮组水平拉动重物时的机械效率？,例3：用如图所示的装置把重400 N的物体匀速拉动3m。已知物体与地面的摩擦力为40N，所用的拉力F为25N。则该工人所做的有用功为_J，总功为_J，该滑轮组的机械效率是_。,直接用手把物体拉动L所做的功,绳子在拉力F作用下移动距离s所做的功,W有=fL,W总=Fs,归纳出计
11、算方法：,【针对训练】 例4.如图所示，车重105N,车受到的摩擦力是车重的0.02倍，作用在绳自由端的拉力是600N，车在2秒前进的距离是0.2m，求： 1、滑轮组的机械效率是多少？ 2、拉力的功率是多少？,8如图所示，水平拉力F1将所受重力为G的物体沿直线匀速拉动s1的距离，做功W1；如图，借用滑轮组，F2使物体在同一水平地面上匀速直线运动同样的距离s1，F2所拉绳端的上升距离为s2，做功W2则（）,思考1：如果没有刻度尺，不能测量h和s，还能否测滑轮组的机械效率？,思考2：不计绳重和摩擦，滑轮组机械效率还可以如何表示？,思考3：利用滑轮组水平拉动物体，滑轮组机械效率如何表示？,f,9如图
12、所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为40N的物体。不计摩擦和绳重，则该动滑轮的机械效率（）,A小于80% B等于80% C大于80%D无法确定,10用如图所示的装置提升重为700N的物体A，动滑轮受到的重力为100N，在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在5s内匀速竖直上升了0.8m。在此过程中，不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列结果不正确的是（）,A绳子移动的速度是0.32m/s B拉力F的功率为64W C5秒内对重物做功560J D此装置提升物体A的机械效率为87.5%,11如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物。重物的重力为G1，动滑轮的重力为G2，装置的机械效率为、不计绳子重力和一切摩
13、擦，则拉力F的表达式不正确的是（）,12如图所示，用力F1将物体A匀速提升了h：若改用滑轮组把匀速提升相同高度h，拉力为F2，不计绳重和摩擦。下列有关此滑轮组的说法正确的是（ ）（多选）,C,BCD,13如图所示，利用动滑轮提升一个重为 G 的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为 60%要使此动滑轮的机械效率达到 90%，则需要提升重力为 G 的物块的个数为（）,A3 个B4 个C5 个D6 个,14如图所示的装置是实验室中的滑轮组，实验中摩擦和绳重产生的额外功始终占总功10%，要使该滑轮组的效率满足40%70%，此过程中绳子的最大拉力是100N，则所吊物体重力的范围是（）,A40NG210NB
14、48NG270N C37.5 NG240ND48 NG210N,15小王用如图的装置从水中打捞一装有贵重物品的箱子，已知该箱子的体积为0.25m3，质量为800kg，该箱子上表面距水面4m，动滑轮质量为10kg，绳重和摩擦不计。则 箱子上表面受到的水的压强为4104Pa 箱子在水中所受浮力的大小为3103N 救援队员拉绳子的力的大小为2000N 在箱子未拉出水面之前，该装置的机械效率为98.2%。 以上结论正确的是（）,ABCD,16用图示的动滑轮竖直向上提升物体，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦： （1）画出动力F的力臂L1； （2）若不考虑滑轮重，当所提重物为400N时，利用杠杆平衡条件，求拉
15、力F的大小； （3）若滑轮的重不能忽略求当所提物体重G200N、滑轮重G050N时的机械效率。,四、如何计算在斜面上拉动重物时的机械效率？,例5：如图所示，用平行于斜面、大小为1.25 N的拉力F，将重为1.8 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，则这个过程中拉力做的有用功是_J，额外功是 J，机械效率是_。,归纳出计算方法：,直接把物 体拉升h,物体在拉力F作用下移动距离L所做的功,W有=Gh,W总=FL,例题1、如图T82所示，斜面长1 m，高0.4 m，用大小为5 N沿斜面向上的拉力F，将重10 N的铁块从底端匀速拉到顶端，有用功_，总功_，额外功_，斜面的机械效率为_；木块所受的摩擦力为_
16、N。,4J,5J,1J,80%,1,17往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用2m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 N，若实际用力为750N，斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 N（g取10N/kg）。,18如图所示，在相同时间内将重物从水平面拉至梯形平台顶端，已知物重10N，F120N，F215N，平台高度h1m，斜面长LBA2m， LCD3m，则两次过程拉力做功功率P1 P2，机械效率1 2均选填“”、“”或“”），物体沿斜面AB运动过程中所受摩擦力大小为 N,19在如图所示的装置中，斜面长5m，高2m，现将质量为200kg的物体从斜面底端匀速拉到顶端，若滑轮的机械效率为80%，人作用
