第4節(jié)機械效率與簡單機械實例分析

某人用動滑輪將重為G1的米袋提升h高度，設動滑輪重為G2，(不考慮繩子重和滑輪軸心處的摩擦)，人所做的功為多大？W=F·S=G1+G22×2h=G1h+G2h=W1+W2G1G2利用動滑輪提升物體是時，在人所做的兩部分功W1和W2中，哪個功是我們所必需做的？哪個功并不是我們必需做的，但又不得不做的？F用如圖所示的滑輪組提升重為600牛的重物，動滑輪重20牛，則拉力要多大？（摩擦及繩的重力不計）F＝1/2（G物＋G動）

＝1/2（600牛＋20牛）＝310牛要使重物上升2米，繩子自由端需拉過幾米？s＝2h＝2×2米＝4米拉力所做的功是多少焦？W＝Fs＝310?！?米＝1240焦提升重物所做的功是多少焦？W＝G物h＝600?！?米＝1200焦提升動滑輪所做的功是多少焦？W＝G動h＝20牛×2米＝40焦希望做的功不希望做的功機械的三種功GF要提升G，同時必須將本滑輪也提升。嘿，你要克服本滑輪重力和摩擦而額外做功，否則你不能完成任務。本功無利用價值而又不得不做，是額外功。提升本G是目的，有利用價值，是有用功要實現(xiàn)目的，完成有用功,必須施加本動力F對滑輪做功，是總功有用功（W有用）：我們把必需做的那部分功叫做有用功（克服有用阻力所做的功）。額外功（W額外）：把雖然不需要，但又不得不做的那部分功叫做額外功（克服額外阻力所做的功）總功（W總）：有用功與額外功的總和叫總功（動力所做的功）。123有用功（J）額外功（J）總功（J）有用功所占比例600600600252031201807809069019.23%76.92%86.96%二、機械效率有用功跟總功的比值叫機械效率

有用功總小于總功，所以機械效率總小于1

公式：機械效率一般用百分數(shù)表示，沒有單位

意義：反映有用功在總功中所占的比例，機械效率越大，機械工作時能量的利用率越高。起重機的機械效率是60%它表示什么意思？

使用起重機提升重物時所做的有用功跟總功的比值是60%，也可以說有用功在總功中占有60%，另外的40％是額外功．例用一動滑輪將重200N的砂子提到9m高的腳手架上，所用力是120N，求有用功、總功機械效率各是多少？解：判斷：下面說法中是否正確．1．有用功越多，機械效率越高（）2．額外功越少，機械效率越高（）3．功率越小，機械效率越低（）4．機械效率越大，功率就越大（）5．做相同的有用功，額外功越少，機械效率越高（）6．做相同的總功時，有用功越多，機械效率越高（）7．用不同的滑輪組，做的有用功相同時，機械效率一定相同（）8．因為有用功總小于總功，所以機械效率總小于1

（）9．做的額外功一定時，總功越少，機械效率越高（）10．有用功在總功中占的比例越大，機械效率越高．（）錯錯錯錯對對錯對錯對如何提高機械效率

減小機械自重例如：動滑輪太重，使二動二定滑輪組很低，換用較輕滑輪就可提高其機械效率。減小機械間的摩擦力。精選例題GFGF1、使用下面的兩個滑輪組，提升相同的重物，提升相同的高度，哪個機械效率大？動滑輪個數(shù)較少，自重輕，繩子股數(shù)少，摩擦也小，額外功較少動滑輪個數(shù)較多，繩子股數(shù)多，額外功較多將相同重物提升相同高度，做有用功相同2、使用下面的滑輪組，用拉力F勻速拉動重物水平移動的距離為L，有用功是多少？機械效率等于什么？FGfGL本題使用滑輪組的任務目的是拉動G水平移動L，所以機械克服G和地面的摩擦力做功是有用功。使用滑輪組拉動G，必須施加動力F根據(jù)機械效率的定義3、例：某人用如圖所示的滑輪組提升2000牛的重物，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牛F=800米S=4米n=4求：答：（略）FG功的原理想一想？要想把這個重物G運到h米高處，有哪些方法？可以用手直接把物體拉上去；可用杠桿把物體提上去；可以用動滑輪或定滑輪或滑輪組把物體提升上去。利用斜面把物體推上去Gh利用定滑輪將物體提升h高度（不計摩擦和滑輪重）思考題滑輪對物體做了多少功？W2=Gh動力對滑輪做了多少功？W1=FsW1=Fs=Gh=W2hGFGFSS=hhS=利用動滑輪將物體提升h高度（不計摩擦和滑輪重）思考題滑輪對物體做了多少功？W2=Gh動力對滑輪做了多少功？W1=FsW1=Fs=——×2hG2=Gh=W2S=2hF=G/2GFGFhShhL/54L/5GFS1=4S2G=4F杠桿對物體做了多少功？W2=GS2動力對杠桿做了多少功？W1=FS1W1=FS1=W2=GS2不計杠桿的自重功的原理：使用任何機械都不能省功。思考：要完成相同的任務，使用機械是否省功？使用任何機械時，動力對機械所做的功，一定等于機械克服阻力所做的功。功的原理：使用任何機械都不能省功。（費功）總功有用功額外功F1l1=GhF2l2=Ghl1l2hhF1F2GG在兩個不同的光滑斜面上勻速拉小車，使小車從斜面的底部運動到頂端。

F1l1=F2l2要使同一物體升高相同的高度，斜面越長越省力?！狥G=——hl當斜面長是斜面高的幾倍，所用的推力就是物體重的幾分之一。因為使用任何機械都不能省功l1l2hhF1F2GG探究探究斜面機械效率與斜面坡度的關(guān)系利用下列器材：長木板、小木塊、彈簧測力計、刻度尺。說一說你的設計思路？探究斜面機械效率與斜面坡度的關(guān)系1.測量小木塊的重量，記錄數(shù)據(jù)；2.把小木塊用彈簧測力計沿斜面勻速向上拉；3.分別記錄拉力F、木塊沿斜面移動的距離s、木塊上升的高度h；4.改變斜面的傾斜程度，重復步驟2.斜面傾斜程度木塊重量G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面長s/m有用功

W有/J總功W總/J機械效率較緩較陡很陡斜面的機械效率總結(jié)：斜面的機械效率跟斜面的光滑程度與斜面的坡度有關(guān)，斜面越光滑、坡度越小，機械效率越高。在測定滑輪組機械效率的實驗中：⑴根據(jù)的原理是_____________。⑵實驗中需要的測量工具有________和____________。⑶需要直接測量的物理量有：繩端的拉力F、___________、__________和______________。⑷實驗時拉力的方向應盡量________，且應在鉤碼__________的過程中讀取拉力的大小。η=W有／W總刻度尺彈簧測力器物體重G物體上升距離h繩自由端移動距離S豎直向上勻速移動F⑸某同學測定圖示裝置滑輪組的機械效率,他設計了如下表格記錄數(shù)據(jù)如下：G(N)h(m)F(N)S(m)W有W總η110153220183320165⑹比較1、2兩組得到結(jié)論為（）比較2、3兩組得到結(jié)論為（）

（7）通過實驗，我們知道影響滑輪組機械效率的大小因素是________和__________的影響。隨物重的增加而變大；隨動滑輪重的增加（常表現(xiàn)在個數(shù)的增加上）而變小。ABClhGF1、沿著光滑的斜面用力F將重為=60牛重物推上斜面，如l=4.5米，h=1.5米，那么F=——牛。推力做功——焦耳。20903、用滑輪組提升=400牛的重物，若不計滑輪重和摩擦，則：（1）繩子自由端所用力F=——牛。（2）若拉力做功800焦，則繩子自由端移動——米，重物上升——米。20042GGABCD4、把同一物體分別沿著光滑的斜面從底端勻速拉到頂端，所做的功（）A、沿AB斜面拉時最多B、沿AC斜面拉時最多C、沿AD斜面拉時最多D、沿AB、AC、AD斜面拉時一樣多D1、AB、AC、AD三個光滑的斜面，已知AB：AC：AD=1：2：3，求沿三個斜面用拉力FAB:FAC:FAD=____________6:3:2ABCD如圖，用相同時間沿斜面長度不同，高度相同的光滑斜面，將兩個物體由底端勻速拉到頂端，設拉力分別為F1、F2，功率分別為P1、P2。則比較F1

F2；P1

P2。＝F1F2>ABClhFG1、如圖斜面長為l，高為h，用力F把重為G的物體勻速從底端拉到頂端，在不計摩擦的情況下，（1）拉力F與重物的重力G的關(guān)系是（）A、F〈GB、F=GC、F〉G（2）拉力F做的功（）A、小于GhB、等于GhC、大于Gh（3）若重物與斜面存在摩擦，則在上述過程中（）A、Fl=GhB、Fl<GhC、Fl>GhACB2、如圖，斜面長2米，高1米，一重為750牛的物塊A，在沿斜面向上的拉力F作用下，以0.2米/秒的速度勻速沿斜面上升，斜面的機械效率為75%。求（1）拉力F的功率。（2）物塊A受到的摩擦力。AF（100瓦）（125牛）3、一斜面高h=5米，傾角為30度，現(xiàn)在要把m=40千克的重物沿斜面從底端勻速拉到頂端。（1）若斜面是光滑的，求推力F。（2）若斜面的機械效率為75%，求將重物勻速拉到頂端過程中克服摩擦力所做的功？mhF30度196牛653.3焦4、將一個重為100牛的物體沿斜面上拉，拉力的大小為50牛，若斜面光滑，則斜面的高度與長度之比___________，若斜面的效率為80%，則斜面的高度與長度之比為_________1：22：5例1：一根能承受100N拉力的繩子要提起450N的重物，⑴要求改變力的方向⑵使用滑輪個數(shù)最少。設計滑輪組（不計滑輪重量）例2如圖所示，現(xiàn)將一重8100N的實心鋁錠在水中勻速上提2m（未露出水面）,已知每個滑輪重900N，不計水的阻力．求：

（1）不計繩重和各種摩擦，滑輪組的機械效率多大？

（2）若繩端拉力的功率為540W，則物體上升的速度為多大？（鋁的密度是2.7×103kg/m3,g取10N/kg）

例3如圖10所示，建筑工地上的吊車是靠電動機來提升貨物，貨物重1000N，電動機的額定電流為4A，電阻為20Ω；電動機正常工作時，作用在繩子上的拉力為500N，l分鐘內(nèi)將貨物勻速提升了6m。求：（1）滑輪組的機械效率是多少？（2）電動機的額定功率是多少？ABF例2：一斜面L為6米，h為2米，要將60Ｎ的重物拉至斜面頂端，所用的力至少是多少？若實際拉力F是30Ｎ，那么拉力做功多少？機械效率η為多少？摩擦力f為多少？光滑時用力最少∴ＦＬ＝Ｇh；F=Gh/L=~~=20N實際拉力做的功W總=F實L=30N×6m=180J機械效率η=W有/W總=Gh/W總=~~=66.7%摩擦力f=F實—F=30N—2ON=10Nf=W額/L=（W總—W有）/L=~~=10N如圖所示，物體重1500牛，地面對物體的摩擦阻力是物重的0.4倍。某人用240牛的拉力F，在8秒內(nèi)使物體沿水平地面勻速移動5米。求：（1）力F所做的功（2）人做的有用功（3）滑輪組的機械