1、11.3如何提高機(jī)械效率,使用任何機(jī)械都不省功， 即：W1=W2,功的兩個(gè)必要因素：作用在物體上的力，物體在力的方向上通過一段距離。,溫故知新,什么是功？功的兩個(gè)必要因素是什么？,作用在物體上的力，使物體在力的方向上移動(dòng)了一段距離，就說這個(gè)力對(duì)物體做了機(jī)械功，簡(jiǎn)稱做了功。,功的原理是什么？,h,機(jī)械功原理（理想機(jī)械）： 使用任何機(jī)械都不省功， 即：W1=W2 如果不是理想機(jī)械呢?(機(jī)械自重和摩擦不忽略),直接用手做的功：,W1=F1h=Gh,使用滑輪時(shí)，由于存在滑輪的自重和摩擦，拉力所做的功：,W2=F2h Gh,W3=F32h Gh,先從使用滑輪做功開始研究,顯然，W2 W1，W3 W1,說

2、明使用機(jī)械是要多做功的,一、什么是有用功與額外功,活動(dòng)1：分析有用功與額外功,拉力對(duì)滑輪組做功時(shí)：,重物所做的功,對(duì)動(dòng)滑輪的自重所做的功；,克服各部件之間的摩擦力所做的功。,對(duì)繩子的自重所做的功；,我們需要的功,我們不需要但又不得不做的功,有用功：克服重物重力所做的功，用W有用表示，即：W有用=Gh,額外功：克服動(dòng)滑輪和繩子重力所做的功，以及克服摩擦力所做的功，用W額外表示。,總功：拉力對(duì)滑輪組所做的功，用W總表示，即 W總=Fs,機(jī)械的三種功,三種功的數(shù)量關(guān)系,W總=W有用 + W額外,在利用挖掘機(jī)挖掘、搬運(yùn)泥土的過程中,有用功：克服泥土重力所做的功，即W有用=Gh,額外功：克服抓斗和機(jī)臂重

3、力所做的功，以及克服機(jī)件之間摩擦力所做的功。,總功：柴油機(jī)對(duì)挖掘機(jī)所做的功。,W總=W有用 + W額外,分析下列做功過程中的三種功：,觸類旁通：,（1）用桶從井中提水,W有用：,W額外：,W總：,提升水所做的功,對(duì)水桶和繩子所做的功,手的拉力所做的功,（2）桶掉到井里，把桶從井中撈起,W有用：,W額外：,W總：,對(duì)水桶所做的功,對(duì)水和繩子所做的功,手的拉力所做的功,你現(xiàn)在理解了 有用功的意義嗎？,合作研究：,把同樣多的砂子運(yùn)到三樓，下面三種方案中哪種較好？,600,600,600,180,2520,90,3120,780,690,把你的計(jì)算結(jié)果填寫在下表中,你希望額外功多些還是少些？你認(rèn)為哪種

4、方案好些，哪種方案差些？,在這些方案中，哪些功是一點(diǎn)不能減少的，哪些功是可以減少一些的？,76.9,19.2,87.0,分別計(jì)算出上述方案中的“有用功與總功的比值”，想一想這個(gè)比值的大小與你的判斷有何聯(lián)系？,二、什么是機(jī)械效率,通過上面的研究，我們發(fā)現(xiàn)，在使用機(jī)械做功時(shí)，額外功是不可避免的，但我們總希望做的額外功越少越好，也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。,有用功占的比例越大，說明機(jī)械工作的效率越高。,定義：,把有用功W有用與總功W總的比值，叫做機(jī)械效率。,表達(dá)式：,= 100,W有用,W總,想一想，議一議,（1）機(jī)械效率的高低表示的物理意義是什么？,（2）機(jī)械效率的單位是什么？,（3）

5、為什么機(jī)械效率總小于1？能不能等于1？,有用功在總功中所占比例的高低；,機(jī)械效率是衡量機(jī)械優(yōu)劣的重要指標(biāo)。,機(jī)械效率是W有用與W總的比值，是一個(gè)純數(shù)字，通常用百分?jǐn)?shù)表示，沒有單位。,使用機(jī)械做功時(shí)，一般情況下，不可避免地要做一部分額外功，有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1；但理想情況下，即不考慮機(jī)械自身的重力，不考慮摩擦?xí)r，機(jī)械效率可等于1，這種機(jī)械稱為理想機(jī)械。,例1：如圖所示，建筑工人用滑輪組把重為220N的材料提起2m，所用拉力80N，不考慮繩重及摩擦,求： （1）該滑輪組的機(jī)械效率？ （2）該滑輪組的動(dòng)滑輪重力。,解：W有用=Gh=220N 2m=440J,W總=Fs=F3h=80

6、N32m=480J,= 100=,W有用,W總,=-100 91.7,440J,480J,例2：如圖，建筑工人用滑輪組提升重為220N的物體，動(dòng)滑輪重為20N，工人將繩子勻速向上拉了6m。 （1）在不計(jì)滑輪與軸之間的摩擦及繩重情況下，滑輪組的機(jī)械效率1是多少？ （2）若考慮摩擦及繩重，工人實(shí)際拉繩子的力是85N，則滑輪組的機(jī)械效率2是多少？額外功W額外是多少？,已知：G桶=220N，G動(dòng)滑輪=20N，s=6m，n=3,求：（1） 1 （2） 2、W額外,解：,（1）h= = 2m,s,n,6m,3,1= 100= 10091.7,W有用=G桶h=220N2m=440J,W額外=G動(dòng)滑輪h=20

7、N2m=40J,W總=W有用+W額外=440J+40J=480J,W有用,W總,440J,480J,（2）W總=Fs=85N6m=510J,2= 100= 100=86.3,W有用,W總,440J,510J,W額外=W總-W有用 =510J-440J =70J,答：（1）不計(jì)繩重及摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率約為91.7 ；（2）考慮摩擦及繩重時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為86.3，額外功為40J。,活動(dòng)2：測(cè)算滑輪組的機(jī)械效率,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模壕毩?xí)測(cè)算機(jī)械效率，學(xué)會(huì)測(cè)算方法。,實(shí)驗(yàn)原理：,=100,W有用,W總,制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn), W有用能否直接測(cè)量，需要測(cè)量哪些物理量？, W總能否直接測(cè)量，需要測(cè)量哪些物

8、理量？,W有用=Gh，要測(cè)出物重G和物體上升的高度h,W總=Fs，可測(cè)出繩端的拉力F和拉力移動(dòng)的距離s,實(shí)驗(yàn)中，除了滑輪組外，還需要哪些器材？,鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、鐵架臺(tái),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)。,組裝滑輪組；,測(cè)拉力F利用滑輪組、彈簧測(cè)力計(jì)提起重物，注意要?jiǎng)蛩偬崞?，并觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即測(cè)出了拉力F的大小。,用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)鉤碼的重力G,使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)首先要做什么呢？,測(cè)距離s同時(shí)測(cè)出鉤碼上升的高度h,把測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表格中，并計(jì)算有用功、總功和機(jī)械效率,鉤碼上升的高度h,細(xì)繩自由端通過的距離s,保持鉤碼數(shù)不變，改變滑輪個(gè)數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),改變鉤碼數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),有用功 W有用J,總

9、功 W總J,機(jī)械效 率,0.2,0.24,0.3,0.36,0.4,0.45,0.4,0.5,83.3,83.3,88.9,80,分析論證、得出結(jié)論,比較序號(hào)1、2：,同一滑輪組提起相同的重物時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率的大小與提起的高度無關(guān)；,比較序號(hào)2、3：,同一滑輪組提起不同的重物時(shí)，重物越重，滑輪組的機(jī)械效率越大，反之，越??；,不同的滑輪組提起相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪越多（重），機(jī)械效率越低。,比較序號(hào)3、4：,拓展： 實(shí)驗(yàn)1與2中，改變了提升的重物的高度，但機(jī)械效率并沒有改變。如果不測(cè)出s、h，能否測(cè)出機(jī)械效率？,嘗試歸納：提高滑輪組的機(jī)械效率有哪些方法？,a、在保障滑輪組安全的條件下，增加提起

10、物體的重量；,b、盡量減輕動(dòng)滑輪的重量；,一些機(jī)械的機(jī)械效率：,起重機(jī) 40 50 ,柴油機(jī) 28 40 ,抽水機(jī) 6080,課堂練習(xí),1、請(qǐng)你判斷：下面說法中是否正確？ 有用功越多，機(jī)械效率越高（ ） 額外功越少，機(jī)械效率越高（ ） 物體做功越慢，機(jī)械效率越低（ ） 做總功越多，機(jī)械效率越低（ ） 做相同的有用功，額外功越少，機(jī)械效率越高（ ） 做相同的總功時(shí)，有用功越多，機(jī)械效率越高（ ） 機(jī)械效率越高，越省力（ ）,2、如圖所示，規(guī)格完全相同的繩子繞成甲、乙兩個(gè)滑輪組，分別提升重為G1和G2的兩個(gè)物體升高相同高度， G1=G2，不考慮繩重及摩擦，比較它們的拉力大小和機(jī)械效率。,3、比較下

11、列三個(gè)滑輪組機(jī)械效率的大小，并簡(jiǎn)要說明理由,G,甲,G,乙,G,G,丙,分析：,甲、乙的有用功相等，但乙的額外功更多，所以甲 乙；,甲、丙的額外功差不多，但丙的有用功更多，所以丙 甲, 丙 甲乙,1、滑輪組提高重物時(shí):,W有 G物 h W總 F S S= n h,有用推論：(豎直放置）,知識(shí)拓展,2、滑輪組水平拉動(dòng)物體時(shí):,W有用 f S物 W總 F S拉 S拉= n S物,有用推論：(水平放置）,物體重150N，物體與水平地面的滑動(dòng)摩擦力為30N，繩的自由端的拉力是20，求物體向左勻速運(yùn)動(dòng)4m時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為多大？,練習(xí),在常見的一些簡(jiǎn)單機(jī)械中，除了滑輪組，常見的還有斜面，它們?cè)诠ぷ髦?，有用功是哪?如何計(jì)算？ 額外功是哪些?如何計(jì)算？,斜面的額外功：W額f S 斜面的有用功:W有=Gh 斜面的總功:W總=FS,如圖所示，斜面長(zhǎng)5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集裝箱勻速推到車上， 求：斜面的機(jī)械效率,練習(xí)4,本節(jié)