第2讲+机械效率.pdf

网络课程 内部讲义 机械效率机械效率 教 师：阮红 爱护环境，从我做起，提倡使用电子讲义爱护环境，从我做起，提倡使用电子讲义 www.J“在线名师”资料室 免费资料免费资料任你下载 第 1 页 在线学习网址：www.J 客服热线：400-650-7766（9：0021：00 everyday）版权所有 北京天地精华教育科技有限公司 机械效率机械效率 一、有用功、额外功、总功一、有用功、额外功、总功 1有用功（W有）：人们需要所做的功，也就是为了达到目的人们必须做的对人们有用的功。如：要想提水上楼，水重乘以提升高度就是有用功，表示为 W有G h。2额外功（W额）：人们为达到一定的目的时并不需要但又不得不额外做的功，它的产生主要有两种原因。（1）提升物体时，克服机械自重、容器重等所做的功。如用滑轮组提一桶水时，克服动滑轮重和筐重所做的功都是额外功。W额Gh（2）克服机械的摩擦所做的功是额外功。如使用滑轮组时，克服轮与轴之间的摩擦以及绳与轮之间的摩擦所做的功都是额外功。W额f摩s 3总功（W总）：人们在达到一定的目的过程中，实际做的功，等于有用功和额外功的总和。一般指动力 F 做的功。W总Fs 二、机械效率二、机械效率 1、定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。2、公式：总有WW=机械效率是有用功与总功之比，它只有大小，没有单位。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于 1，通常用百分数表示。机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。三、如何分析机械效率的高低三、如何分析机械效率的高低 机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时不能只考虑一个因素。（1）当总功一定时，机械做的有用功越多，或额外功越少，机械效率就越高；（2）当有用功一定时，机械所做的总功越少，或额外功越少，机械效率就越高；（3）当额外功一定时，机械所做的总功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。四、提高机械效率的方法四、提高机械效率的方法（1）尽量减少额外功，采取减轻机械本身的重和加润滑油减小摩擦的办法。（2）当额外功一定时，在机械能承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。五、计算总功、有用功、额外功的方法 1总功的计算方法：（1）定义法：W总Fs www.J“在线名师”答疑室 随时随地随时随地提问互动 第 2 页 在线学习网址：www.J 客服热线：400-650-7766（9：0021：00 everyday）版权所有 北京天地精华教育科技有限公司（2）总功等于有用功和额外功之和。即：W总W有+W额（3）公式法：=1额总WW =1有总WW 2有用功的计算方法有：（1）定义法：W有G h（2）W有W总W额（3）公式法：W有W总 3额外功的计算方法：（1）定义法：W额Gh，W额f摩s（2）W额W总W有（3）公式法：W额W总（1 一）例 1图 1 甲是小磊测动滑轮的机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为 200g 的钩码从 A 位置匀速提升到B 位置，同时弹簧测力计从图中的 A 位置匀速竖直上升到 B 位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为 F，弹簧测力计的示数如图 18 乙所示。请你根据小磊做的实验完成下列问题：（1）弹簧测力计的示数是 N；（2）钩码上升的距离是 cm；（3）拉力 F 做的功是 J。例 2如图 2 所示，是小阳同学测定滑轮组机械效率的装置。该同学实验中测量的有关数据如下表，请你根据表中数据画出实验中滑轮组的绕线，并将他遗漏的数据填写在下表中的空格中。图 1 甲乙 ABAB0 1 N 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 次数 钩码重 G/N 钩码上升的高度 h/m 拉力F/N 细线自由端移动的距离 S/m机械效率/%1 3.0 0.3 0.6 75 图 2.www.J“在线名师”资料室 免费资料免费资料任你下载 第 3 页 在线学习网址：www.J 客服热线：400-650-7766（9：0021：00 everyday）版权所有 北京天地精华教育科技有限公司 例 3某实验小组在做“测滑轮组机械效率”的实验中，组装了如图 3 所示的甲、乙两个滑轮组（每只滑轮重都相同，不计摩擦和绳重）。（1）实验中，在读取弹簧测力计的示数时，应使钩码 上升。（2）用甲、乙两滑轮组提升相同的重物，它们的的机械效率关系是 甲 乙（选填：“”、“”或“”）。（3）对于甲图所示的滑轮组，如果没有刻度尺，只要测出钩码重 G，然后竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力值 F，即可算出该滑轮组的机械效率=。例 4如图 4 所示，在探究滑轮组的机械效率实验中小龙和小文用同样的滑轮，却连成了甲、乙不同的滑轮组并测出了各自的实验数据。次数 钩码 重/N 钩码上升的高度/cm弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计 移动的距离/cm小龙 2 10 1.0 0 小文 2 10 0.8 0（1）小文测得滑轮组的机械效率为_。（2）实验后小文想：对于同一个滑轮组，它的机械效率是否不变呢?经过思考后他认为：即使像图乙那样已绕好的滑轮组，机械效率也不是固定的，还应该 有关，并用实验验证了自己的猜想是正确的。小文的实验方法是 。（3）小龙认为：用滑轮组提升重物时，人提升动滑轮所做的功是没有用的，所以，_也应该是影响滑轮组机械效率高低的主要因素。（4）小文用滑轮组乙在 t 秒内匀速提起重为 G 的物体升高 h 米（不计绳重和摩擦），若滑轮组的机械效率为，动滑轮重 G动=；小文的功率 P=。图 4 图 3 www.J“在线名师”答疑室 随时随地随时随地提问互动 第 4 页 在线学习网址：www.J 客服热线：400-650-7766（9：0021：00 everyday）版权所有 北京天地精华教育科技有限公司 例 5小刚同学利用图 5 所示的滑轮组来研究滑轮组的机械效率，他把有关数据记录在下表中。（分析时不考虑绳重和摩擦，每个滑轮的质量相同。）（1）根据表中数据，画出两滑轮组的绕绳方法。（2）得出表中机械效率值，依据的公式是 。（3）表中 两组数据，说明滑轮组的机械效率与滑轮的重有关。（4）比较表中序号 得到被提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。实验序号 钩码重 G/钩码上升高度 h/cm 测力计示数 F/绳自由端移动距离s/cm 机械 效率 1 3 10 1.2 30 83.3%2 5 8 1.9 24 87.7%3 6 5 2.2 15 90.9%4 3 8 0.8 40 75%5 5 6 1.2 30 83.3%6 6 4 1.4 20 85.7%例 6用如图 6 所示的滑轮组提起重物，不计一切摩擦，当被提起重物 G=320N时，绳端的拉力 F=200N，求：（1）这时滑轮组的机械效率？（2）若被提起的重物改为 G1=420N，提升高度为 2m，绳端拉力做了多少功？G F 图 6 图 5 www.J“在线名师”资料室 免费资料免费资料任你下载 第 5 页 在线学习网址：www.J 客服热线：400-650-7766（9：0021：00 everyday）版权所有 北京天地精华教育科技有限公司 课堂练习：课堂练习：1有甲、乙两台机器，甲的机械效率是 80，乙的机械效率是 70。下列说法中错误的是（）A使用机器甲做功省力 B使用机器乙做功省时 C.使用机器甲做的有用功多 D使用机器乙做的额外功多 2电动机对水泵做功 7105J，水泵把 5103kg 的水送到 10m 的高处。求：水泵的机械效率。3一个质量为 70 kg 的工人，用图 7 所示的装置（包括滑轮组及装石板的托板）提升石板。已知托板重 200N，每块石板重 100N，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计，当工人在 4s 内匀速提升 10 块石板升高 2m 时，此装置的机械效率为 80%。那么，该工人站在地面上用此装置提升石板的过程中，下列有关说法错误的是（取 g=10N/kg）A该工人提升 10 块石板升高 2m 做的额外功一定是 500J B该工人在 4s 内提升 10 块石板升高 2m 的有用功率一定是 500W C此装置动滑轮的质量是 5 kg D此装置的机械效率最高可达到 82.1%（结果保留 1 位小数）4（多选）图 8 中定滑轮重 2N，动滑轮重 1N。物体 A 在拉力 F4N 的作用下，1s 内沿竖直方向匀速升高了 0.2m。不计绳重和轴摩擦，则以下 计算结果正确的是（）A绳子自由端移动速度为 0.4m/s B滑轮组的机械效率为 87.5%C天花板对滑轮组的拉力为 10N D滑轮组对物体 A 做功的功率为 1.6W 图 7 F 图 8 www.J“在线名师”答疑室 随时随地随时随地提问互动 第 6 页 在线学习网址：www.J 客服热线：400-650-7766（9：0021：00 everyday）版权所有 北京天地精华教育科技有限公司 图 9 F 5.（多选）用滑轮组将密度为 2.8103kg/m3，质量为 56kg 金属块完全在水中匀速提升 0.5m，加在绳子自由端的拉力是 F，动滑轮中 120N，如图 9 所示。不计绳重及摩擦，g 取 10N/kg，则下列说法正确的是 A.金属块受到的重力与浮力是平衡力 B.拉力 F 的有用功是 280J C.金属块受到的浮力是 200N D.滑轮组的机械效率是 75%6（多选）如图 10 所示，小型牵引车通过滑轮组可以将重物匀速吊起，若每次重物均以 1m/s 的速度匀速上升，且滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计。当吊起质量为 340kg 的重物 A 时，牵引车对绳的拉力为 FA，滑轮组的机械效率为 85%；当吊起重物 B 时，牵引车对绳的拉力为 FB。若 FA与 FB做功的功率之比为 2：3，取 g=10Nkg，则下列说法中正确的是 AFA的大小为 2000N B物体 B 的质量为 540kg C如果小型牵引车对绳拉力的最大功率为 1.2104W，它能吊起物体的 最大质量为 2540kg D滑轮组前、后两次吊起重物 A、B 的机械效率之比为 17：18 7如图 11 所示，质量为 65kg 的小华，利用滑轮组竖直向上匀速提升水中的物体。已知该物体质量为 90kg 体积为 20dm3。在物体未出水面前，小华对地面的压力为 F；当物体被提出水面后，滑轮组的机械效率为 75%，不计绳重和滑轮与轴的摩擦，g 取 10N/kg。则 F=。图 10 图 11