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1、第3節(jié) 機械效率 1、做功的兩個必要因素及計算公式、單位。、做功的兩個必要因素及計算公式、單位。2、功的原理是什么？、功的原理是什么？ 算一算算一算 直接用手把直接用手把100N的物體提高的物體提高2m所作的功是多少？所作的功是多少？ 若通過一動滑輪用若通過一動滑輪用60N的拉力也把這一重物提高的拉力也把這一重物提高2m，拉力，拉力做的功是多少？做的功是多少？想一想想一想W1=100N2m=200JW2=60N2m2=240J 想想議議：想想議議：要把重要把重100N的沙子運上三的沙子運上三樓。右圖中畫樓。右圖中畫了三種辦法，了三種辦法，同學(xué)們討論一同學(xué)們討論一下：哪種辦法下：哪種辦法最好，哪
2、種辦最好，哪種辦法最不好，為法最不好，為什么？什么？（1）圖中三幅畫的意思是什么？）圖中三幅畫的意思是什么？ 把重把重100N的沙子運上三樓。圖的沙子運上三樓。圖1是把沙子裝在桶里用手是把沙子裝在桶里用手提著它走上三樓；圖提著它走上三樓；圖2和圖和圖3都使用了動滑輪把沙子運上三樓，都使用了動滑輪把沙子運上三樓，且圖且圖2是把沙子裝在桶里，圖是把沙子裝在桶里，圖3 是把沙子裝在袋子里，其中桶是把沙子裝在袋子里，其中桶比袋子重。比袋子重。（2）圖中的三種辦法，每種方法中人需做幾部分功？）圖中的三種辦法，每種方法中人需做幾部分功？ 運沙子上樓時都要克服沙子的重力做功。圖運沙子上樓時都要克服沙子的重力
3、做功。圖1 中還需要中還需要把沙子裝在桶里，所以在提沙子的同時還需要把桶提上去，把沙子裝在桶里，所以在提沙子的同時還需要把桶提上去，還必須克服自身的重力走上去，因此必須克服桶的重力和自還必須克服自身的重力走上去，因此必須克服桶的重力和自身的重力做功。圖身的重力做功。圖3 中提沙子的同時，還必須克服袋子的重力、中提沙子的同時，還必須克服袋子的重力、動滑輪的重力、以及滑輪與軸之間的摩擦力做功；圖動滑輪的重力、以及滑輪與軸之間的摩擦力做功；圖2中，還中，還需克服桶的重力、動滑輪的重力以及滑輪與軸之間的摩擦力需克服桶的重力、動滑輪的重力以及滑輪與軸之間的摩擦力做功。做功。請思考下面的問題克服沙子的重力
4、所做的功?？朔匙拥闹亓λ龅墓?。W1=100N6m=600J(4)每種方法中人一共做了多少功？每種方法中人一共做了多少功？方法方法：（100N+400N+20N) 6m=3120J方法方法: (100N+20N+10N) 6m=780J方法方法 :（100N+5N+10N）6m=690J這三種方法的目的都是要運沙子上樓，因此把這三種方法的目的都是要運沙子上樓，因此把100N的的沙子提高沙子提高6m所做的功是有用功。而沙子裝在桶里、所做的功是有用功。而沙子裝在桶里、袋子里，桶和袋子要由人或動滑輪提到樓上，所以要袋子里，桶和袋子要由人或動滑輪提到樓上，所以要完成運沙子的有用功，就不得不把桶和袋子
5、、人或動完成運沙子的有用功，就不得不把桶和袋子、人或動滑輪提高滑輪提高6m，這些功并非我們需要，但又不的不做，這些功并非我們需要，但又不的不做，叫額外功。由此可知，選擇第三種方法所做的額外功叫額外功。由此可知，選擇第三種方法所做的額外功最少。最少。（3）那部分功是我們無論采用哪種方法都必須做的功？這部分功是多少焦耳？ 對人們沒有用但又不得不額外做的功叫額外對人們沒有用但又不得不額外做的功叫額外功功2、有用功：、有用功：人們在利用簡單機械提起重物時，重物的重力是人們在利用簡單機械提起重物時，重物的重力是有用的阻力。有用的阻力。 克服這種有用的阻力所做的功叫有用功，它相當克服這種有用的阻力所做的功
6、叫有用功，它相當于不用機械直接用手所做的功。于不用機械直接用手所做的功。3、總功：、總功：根據(jù)功的原理知，動力對機械做的功一定等于機械克根據(jù)功的原理知，動力對機械做的功一定等于機械克服全部阻力（包括有用阻力、額外阻力）做的功。我們把服全部阻力（包括有用阻力、額外阻力）做的功。我們把 動力對機械做的功叫總功，它是有用功和額外功動力對機械做的功叫總功，它是有用功和額外功的和。即的和。即總功總功=動力對機械做的功動力對機械做的功=機械克服全部阻力做的功機械克服全部阻力做的功=有用功有用功+額外功額外功1、額外功：摩擦是普遍存在的。我們利用簡單機械工作的時候，不可避免地要克服摩擦阻力做功；機械本身有重
7、力；在提起重物時，又不可避免地要同時提起機械的一部分部件，克服這部分阻力做功。這部分上圖的三種辦法中第上圖的三種辦法中第3種辦法所做的額外功最少，而我們自然希望額外種辦法所做的額外功最少，而我們自然希望額外功越少越好，即有用功在總功中所占的比例越大越好。因此，第功越少越好，即有用功在總功中所占的比例越大越好。因此，第3種種辦法最好。所以，把辦法最好。所以，把 有用功跟總功的比值叫機械效率。有用功跟總功的比值叫機械效率。機械效率大表示有用功比總機械效率大表示有用功比總功的比值大，或者說，在有用功一定的情況下，機械效率大的機械所功的比值大，或者說，在有用功一定的情況下，機械效率大的機械所做的額外功
8、少。做的額外功少。如果用如果用W總表示總功，總表示總功，W有用表示有用功，有用表示有用功，表示機械效率，則表示機械效率，則 =4、機械效率W有用有用W總總因為因為W有用和有用和W總的單位都是焦耳，總的單位都是焦耳，因此機械效率沒有單位。任何機械本因此機械效率沒有單位。任何機械本身都要受到重力的作用，相對運動的身都要受到重力的作用，相對運動的零件間又存在摩擦。所以，使用任何零件間又存在摩擦。所以，使用任何機械除了做有用功之外，都不可避免機械除了做有用功之外，都不可避免地要做額外功，這時動力所做的功就地要做額外功，這時動力所做的功就等于有用功和額外功的和。等于有用功和額外功的和。)理想情況1(這時
9、,WW,時0W當)實際情況1(任何機械WW,存在0W由于:討論有用總額外有用總額外= W有用有用W總總W有用有用W有用有用+W額外額外=可見，可見，W有用有用總小于總小于W總總，因此，機械效，因此，機械效率總小于率總小于1。機械效率通常用百分數(shù)表示。機械效率通常用百分數(shù)表示。例題：例題： 某人用如圖所示的滑輪組提升2000牛的重物，所用的拉力是800牛，繩子自由端被拉下4米。（1）這個人做的總功是多少焦？（2）有用功是多少焦？（3）額外功是多少焦？（4）這個滑輪組的機械效率是多少？已知：G=2000 N,F=800N S=4m 求： W總 W有用 W額外 答：（略）FG解(1)W總=FS=80
10、0N4m=3200J(2)W有用=Gh=2000N1m=2000J(3)W額外= W總 W有用=3200J 2000J=1200J(4) =W有用W總100=2000J3200J 100 =62.51、例題中總功、有用功、額外功中哪些功一點都不能省？2、哪些功可以省一些？3、額外功是機械克服哪些阻力不得不做的功？有用功一點不能省，否則達不到目的。有用功一點不能省，否則達不到目的。動滑輪的自重，繩子的重以及摩擦阻力動滑輪的自重，繩子的重以及摩擦阻力本題探討：本題探討：額外功可以想辦法省一些，如減輕動滑輪額外功可以想辦法省一些，如減輕動滑輪重力減少動滑輪個數(shù)時，其額外功可以省重力減少動滑輪個數(shù)時，
11、其額外功可以省一些，有用功不能省，而總功一些，有用功不能省，而總功=有用功有用功+額額外功，這樣總功也就可省一些。外功，這樣總功也就可省一些。如何提高機械效如何提高機械效率率 減小機械自重減小機械自重例如：動滑輪太重，使得滑輪組機械效例如：動滑輪太重，使得滑輪組機械效率很低，換用較輕滑輪就可提高其機械效率率很低，換用較輕滑輪就可提高其機械效率。減小機械間的摩擦力減小機械間的摩擦力。額外有用有用總有用公式WWWWW%100:增大物體的重量即在額外功不變的情增大物體的重量即在額外功不變的情況下增大有用功況下增大有用功我們總希望，有用功占總功中的份額越大越好我們總希望，有用功占總功中的份額越大越好有
12、用功有用功額外功額外功1.右圖中圓面積表示總功，右圖中圓面積表示總功， 圖中標出了有用功和額外功圖中標出了有用功和額外功的比例，該機械的的比例，該機械的= 鞏固練習(xí)鞏固練習(xí): 2.機械效率越大的簡單機械必定是機械效率越大的簡單機械必定是: C.有用功跟總功的比值越大有用功跟總功的比值越大A.有用功越多有用功越多B.功率越大功率越大1/43/4請思考：哪種方案機械效率高？哪種方案機械效率高？例題:用一個動滑輪用一個動滑輪,將將200N的物體勻速提升的物體勻速提升2m高，高，拉力拉力F為為120N，此動滑輪的機械效率是多少？，此動滑輪的機械效率是多少？分析：解題的關(guān)鍵是要注意用動滑輪提起重物分析：
13、解題的關(guān)鍵是要注意用動滑輪提起重物時，動力時，動力F把繩子末端拉起的距離是被提起高度把繩子末端拉起的距離是被提起高度的的2倍。即倍。即S=2h。已知：已知：G=200N， h=2m,F=120N,s=2h=4m.求：求： 解：解：W有有=Gh=200N2m=400J W總總=Fs=120N4m=480J =W有有/W總總100 =400J/480J100% =83.3%鞏鞏 固固 練練 習(xí)習(xí)1、關(guān)于機械效率，以下說法正確的是：、關(guān)于機械效率，以下說法正確的是：D、省力越多的機械，機械效率越高。、省力越多的機械，機械效率越高。C、做功越多的機械，機械效率越高；、做功越多的機械，機械效率越高；B、
14、單位時間里做功越多的機械，機械效率越高；、單位時間里做功越多的機械，機械效率越高；A、機械效率總小于、機械效率總小于鞏鞏 固固 練練 習(xí)習(xí)2、某機械的機械效率是、某機械的機械效率是75%，這說明使用這一裝置做功：，這說明使用這一裝置做功：D、額外功占總功的、額外功占總功的/4。C、總功是有用功的、總功是有用功的3倍；倍；B、有用功是額外功的、有用功是額外功的3倍倍A、總功是額外功的倍；、總功是額外功的倍；鞏鞏 固固 練練 習(xí)習(xí)3、為了提高滑輪組的機械效率，以下做法中正確的是：、為了提高滑輪組的機械效率，以下做法中正確的是：D、把滑輪做得更輕巧，減小滑輪在轉(zhuǎn)動過程中的摩擦、把滑輪做得更輕巧，減小
15、滑輪在轉(zhuǎn)動過程中的摩擦；C、增加承擔(dān)物重的繩子股數(shù)、增加承擔(dān)物重的繩子股數(shù)；B、以較慢的速度勻速提升重物；、以較慢的速度勻速提升重物；A、以較快的速度勻速提升重物、以較快的速度勻速提升重物；鞏鞏 固固 練練 習(xí)習(xí):,3,.4321321則下列關(guān)系正確的是不計摩擦若度不同的物體提高相同高個重力分別把利用同一滑輪組GGGGGG.321額外額外額外WWWD;.321總總總WWWC;.321有用有用有用WWWB;.321A鞏鞏 固固 練練 習(xí)習(xí)用定滑輪、動滑輪、滑輪組分別提升同一重物時，在不計磨擦阻力的情況下，機械效率最高的是（）定滑輪動滑輪滑輪組都一樣 用圖所示的滑輪組將牛用圖所示的滑輪組將牛的物體
16、勻速提高米，所用的物體勻速提高米，所用的拉力是牛求：的拉力是牛求：繩子自由端移動的距離？繩子自由端移動的距離？有用功是多少？有用功是多少？拉力所做的總功是多少？拉力所做的總功是多少？滑輪組的機械效率是多少？滑輪組的機械效率是多少？GF鞏鞏 固固 練練 習(xí)習(xí)如圖所示，某人用牛的推力沿如圖所示，某人用牛的推力沿高為米，長為米的粗糙高為米，長為米的粗糙斜面把重為牛的物體斜面把重為牛的物體推到斜面頂端，問有用功是推到斜面頂端，問有用功是多少？人的推力所做的總功為多少？人的推力所做的總功為多少？斜面的機械效率是多少？多少？斜面的機械效率是多少？鞏固練習(xí)知識小結(jié)知識小結(jié)一、機械的三種功：有用功有用功 ：對
17、人們有用的功：對人們有用的功。額外功額外功 ：人們不需要但又不：人們不需要但又不 得不做的功得不做的功總功總功 ：有用功與額外功的總和：有用功與額外功的總和額外有用總WWW二、機械效率：1、定義：有用功與總功的比值。額外有用有用總有用公式WWWWW%100:2、公式討論：1)(01)(0所以理想情況所以實際存在額外額外WWhhG勻勻速上升F動力對動力對 滑輪做功滑輪做功 W= Fs對重物做功對重物做功 W= GhhsFGF回顧探討：回顧探討：一、機械的一、機械的有用功、額外功、總功有用功、額外功、總功1.有用功（有用功（W有用） 有利用價值的功2.額外功（額外功（W額外） 對人們沒有利用價值 而又不得不做的功. 3.總功（總功（W總） 是動力對機械所做的功想想議議：想想議議：用水桶從井中提水時，所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功？如果桶掉到井里，從井里撈桶的時候，撈上的桶里帶了一些水，這種情況下哪部分是有用功，哪部分是額外功？哪部分是總功？W總=W有用+W額外二.機械效率 有用功跟總功的比值= W有用W總 100%W有用 W有用 100% +W額外等于1（理想）1.公式：任何機械的總小于1（實際）2.3.設(shè)備的效率
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