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1、第3节 机械效率谢场中学 龚贻堂1 1. .了解什么是了解什么是有用功有用功、额外功额外功和和总功总功。2 2. .理解什么是理解什么是机械效率机械效率。3 3. .探究斜面探究斜面机械效率跟哪些因素有关机械效率跟哪些因素有关。人人做做功功 人人做做功功1.1.对沙子做功对沙子做功2.2.对桶做功对桶做功3.3.克服自重做功克服自重做功人人做做功功1.1.对沙子做功对沙子做功 2.2.对桶做功对桶做功3.3.对动滑轮做功对动滑轮做功 必须做的，对我们有用的功必须做的，对我们有用的功不需要的，但又不得不做的功不需要的，但又不得不做的功有用功有用功额外功额外功4.4.克服摩擦做功克服摩擦做功 1.
2、1.对沙子做功对沙子做功2.2.对桶做功对桶做功3.3.克服摩擦做功克服摩擦做功想一想：你会采用哪种方法？想一想：你会采用哪种方法？要提升沙，必须将要提升沙，必须将动滑轮动滑轮和和口袋口袋也提也提升，同时还要克服升，同时还要克服摩擦摩擦做功。这些功做功。这些功是是对人们无用但又对人们无用但又不得不做的功：不得不做的功：额额外功外功。提升沙是目的，提升沙是目的，有利用价值，有利用价值，对沙做的功是对沙做的功是对人们有用的对人们有用的功：功：有用功。有用功。有用功和额外有用功和额外功之和等于功之和等于总总功。功。W有有= =G沙沙hW总总= = W有有+ + W额额W总总=Fs一、有用功、额外功、
3、总功一、有用功、额外功、总功 一个人用水桶从井里打水一个人用水桶从井里打水, ,有用功是什么有用功是什么？额外功是什么？额外功是什么？ 若桶掉在水中若桶掉在水中, ,把装满水的桶捞起来把装满水的桶捞起来, ,则则有用功又是什么？额外功又是什么？有用功又是什么？额外功又是什么？对水做的功为有用功对水做的功为有用功;对桶做的功为有用功对桶做的功为有用功;对桶做的功为额外功。对桶做的功为额外功。对水做的功为额外功。对水做的功为额外功。你知道生活中的你知道生活中的 一词吗？一词吗？种子的发芽率、树的成活率种子的发芽率、树的成活率粉笔利用率粉笔利用率时间的利用率时间的利用率上述的几个上述的几个“率率”=
4、有用的量有用的量/总量总量表示事物某一方面的优劣。表示事物某一方面的优劣。二、机械效率二、机械效率1.1.定义：有用功跟总功的比值叫机械定义：有用功跟总功的比值叫机械效率效率2.公式：公式： 机械效率一般用百分数表示，机械效率一般用百分数表示，没有单位没有单位 答：没有！因为有用功总小于总答：没有！因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于功，所以机械效率总小于1 1。 有没有机械效率为有没有机械效率为100%100%的机械的机械？为什么？为什么？机械效率公式：机械效率公式：起重机起重机的机械效率是的机械效率是60%它表示什么意思？它表示什么意思？ 使用提升重物时所做的有用功跟总功使用提升重物时
5、所做的有用功跟总功的比值是的比值是60%60%，也可以说有用功在总功中，也可以说有用功在总功中占有占有60%60%，另外的，另外的4040是额外功是额外功离心式水泵离心式水泵离心式水泵离心式水泵60%60%80%80%柴油机柴油机柴油机柴油机28%28%37%37%起重机起重机起重机起重机40%40%50%50%汽油机汽油机汽油机汽油机 22%22%27%27%电动机电动机电动机电动机 80%80%90%90%燃气轮机燃气轮机燃气轮机燃气轮机 20%20%30%30%18041804年特雷维辛克发明的蒸汽机车年特雷维辛克发明的蒸汽机车年特雷维辛克发明的蒸汽机车年特雷维辛克发明的蒸汽机车蒸汽机的
6、效率通常只有蒸汽机的效率通常只有蒸汽机的效率通常只有蒸汽机的效率通常只有6%6%15%15%空气喷气发动机空气喷气发动机空气喷气发动机空气喷气发动机 50%50%60%60%例例：用用一一动动滑滑轮轮将将重重200N的的砂砂子子提提到到9m高高的的脚脚手手架架上上，所所用用力力是是120N，求求有有用功、总功机械效率各是多少？用功、总功机械效率各是多少？解：解：探究一：测滑轮组的机械效率探究一：测滑轮组的机械效率三、实验探究：三、实验探究：讨论：讨论：为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用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？每功和总功，为此需要测出哪些物理量？每
7、个量怎样测量？个量怎样测量？刻刻度度尺尺、钩钩码码、弹弹簧簧测测力力计计、滑滑轮轮组两个、铁架台、长约组两个、铁架台、长约2m的细绳。的细绳。实验器材：实验器材：拉力拉力F钩码重钩码重G钩码上升的高度钩码上升的高度h拉力通过的距离拉力通过的距离s实验步骤：实验步骤：1.照图，把滑轮组和刻度尺安装好，测出钩照图，把滑轮组和刻度尺安装好，测出钩码码G的值，并记录表中。的值，并记录表中。2.匀速竖直拉动匀速竖直拉动弹簧测力计，使钩码弹簧测力计，使钩码G上升，上升，读出弹簧测力计所示拉力读出弹簧测力计所示拉力F的值的值 ，从刻度，从刻度尺读出钩码升高的距离尺读出钩码升高的距离h和弹簧测力计移和弹簧测力
8、计移动的距离动的距离S，记录数据在表格中。，记录数据在表格中。3.分别算出有用功和总功、机械效率。记录分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。结果。4.再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。钩码重G/N224钩码上升高度h/m0.10.10.1有用功W有/J0.20.20.4拉力F/N0.80.61绳端移动距离S/m0.30.50.5总功W总/J0.240.30.5机械效率83.3%66.7%80%影响滑轮组机械效率的因素影响滑轮组机械效率的因素1 1、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦2 2、动滑轮的自重、动滑轮的自重3 3
9、、所提升的物重、所提升的物重4 4、机械效率与省力多少无关、与功率大、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！小无关、与重物被提升的高度无关！提高机械效率的方法提高机械效率的方法2、改进机械的结构，减小机械自重改进机械的结构，减小机械自重 1、减小机械间的摩擦力。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，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。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例如：加强机械运动部位的润滑.3 3、增加物重、增加物重。探究二：探究二： 斜面的机械效率斜面的机械效率1、提出猜想：、
10、提出猜想：斜面的斜面的机械效率机械效率可能和可能和 有关。有关。2、参考器材：、参考器材：长木板、小木块、弹簧测力计、刻度尺长木板、小木块、弹簧测力计、刻度尺3、探究过程：、探究过程：组装器材组装器材进行实验进行实验斜面的坡度和粗糙程度斜面的坡度和粗糙程度分析数据，得到结论分析数据，得到结论实验装置：实验装置：FSh探究斜面机械效率与斜面坡度的关系探究斜面机械效率与斜面坡度的关系1.1.测量小木量小木块的重量，的重量，记录数据；数据；2.2.把小木把小木块用用弹簧簧测力力计沿斜面匀速沿斜面匀速向上拉；分向上拉；分别记录拉力拉力F、木、木块沿斜面移沿斜面移动的距离的距离s、木、木块上上升的高度升
11、的高度h；3.3.改改变斜面的斜面的倾斜程度，重复步斜程度，重复步骤2. 2. 注意事项：注意事项：要匀速拉动物体。要匀速拉动物体。拉力要与斜面平行。拉力要与斜面平行。及时记录数据。及时记录数据。斜面的机械效率斜面的机械效率斜面的机械效率跟斜面的斜面的机械效率跟斜面的光滑程度光滑程度与与斜斜面的坡度面的坡度有关，斜面越光滑、坡度越小，有关，斜面越光滑、坡度越小，机械效率越高。机械效率越高。机械效率的定义机械效率的定义 ： 有用功跟总动的比值有用功跟总动的比值有用功有用功 ：对人们有用的功：对人们有用的功额外功额外功 ：人们不需要但又必须做的功：人们不需要但又必须做的功总功总功 ：有用功与额外功
12、的总和：有用功与额外功的总和 公式公式： 永远小于永远小于1 如何提高机械效率如何提高机械效率1、请你判断：、请你判断：下面说法中是否正确下面说法中是否正确？1有用功越多，机械效率越高（有用功越多，机械效率越高（ ）2额外功越少，机械效率越高（额外功越少，机械效率越高（ ）3物体做功越慢，机械效率越低（物体做功越慢，机械效率越低（ ）4做总功越多，机械效率越高（做总功越多，机械效率越高（ ）5做做相相同同的的有有用用功功，额额外外功功越越少少，机机械械效效率率越越高（高（ ）6做做相相同同的的总总功功时时，有有用用功功越越多多，机机械械效效率率越越高（高（ ）7机械效率越高，越省力（机械效率越高，越省力（ ）2 2、如图所示，斜面长、如图所示，斜面长10m10m，高，高2m2m，工人，工人要沿斜面把重要沿斜面把重1500N1500N的物体匀速拉到斜的物体匀速拉到斜面顶端，若斜面的机械效率为面顶端，若斜面的机械效率为75%75%，求：，求：（1 1）工人做的有用功、总功、和额外）工人做的有用功、总功、和额外功；功；（2 2）工人所用的拉力和物体与斜面的）工人所用的拉力和物体与斜面的摩擦力。摩擦力。F2m
