11.3-如何提高机械效率.ppt

第十一章第十一章 机械功与机械能机械功与机械能11.3如何提高机械效率如何提高机械效率1课堂讲解课堂讲解2课时流程课时流程有用功和额外功有用功和额外功机械效率机械效率课后课后作业作业逐点逐点导讲练导讲练课堂课堂小结小结当堂当堂检测检测小明家住在二楼，买了一批木料，可以直接用手拉小明家住在二楼，买了一批木料，可以直接用手拉到二楼，也可以使用动滑轮，使用动滑轮的作用为到二楼，也可以使用动滑轮，使用动滑轮的作用为了了省力省力。思考：思考：用手直接用手直接对对木料做功与手木料做功与手对对机械做功相等机械做功相等吗吗？为为什么？什么？知知1 1导导1知识点知识点有用功和额外功有用功和额外功人提沙子做功人提沙子做功1对对砂子做功砂子做功2对对桶做功桶做功3克服自重做功克服自重做功人拉滑轮做功人拉滑轮做功1对对砂子做功砂子做功2对对桶做功桶做功3对动对动滑滑轮轮做功做功人拉滑轮做功人拉滑轮做功1对对砂子做功砂子做功2对对口袋做功口袋做功3对动对动滑滑轮轮做功做功知知1 1导导归 纳知知1 1导导有有用功：用功：有有实实用价用价值值功，用功，用W有用有用表表示。示。额额外功：外功：没有没有实实用价用价值值但又不但又不得不做的功得不做的功，用用W额额表示。表示。总总功：功：有用功与有用功与额额外功的外功的总总和，用和，用W总总表示表示。W总总=W有用有用+W额额外外定义定义多多选选关于有用功与关于有用功与额额外功的外功的说说法，正确的是法，正确的是()A用水桶从井中提水用水桶从井中提水时时，对对水做的功是有用功，而水做的功是有用功，而对对水水桶做的功是桶做的功是额额外功外功B用水桶从井中提水用水桶从井中提水时时，对对水桶做的功是有用功，水桶做的功是有用功，对对水水做的功是做的功是额额外功外功C当水桶掉当水桶掉进进井里，需要将水桶打井里，需要将水桶打捞捞上来上来时时，对对水桶做水桶做的功是有用功，而的功是有用功，而对对桶内的水做的功是桶内的水做的功是额额外功外功D从井中打从井中打捞捞水桶水桶时时，对对水做的功是有用功，水做的功是有用功，对对水桶做水桶做的功是的功是额额外功外功知知1 1讲讲（来自（来自点拨点拨）【例例1】A、C知知1 1讲讲【解析解析】用水桶从井中提水的目的是用水桶从井中提水的目的是为为了从井中得到水，所以了从井中得到水，所以对对水做的功是有用功，而水做的功是有用功，而对对水桶做的功是我水桶做的功是我们们不需要不需要但又不得不做的，是但又不得不做的，是额额外功，故外功，故A正确，正确，B错误错误；从井中打从井中打捞捞水桶的目的是水桶的目的是为为了从井中了从井中捞捞起水桶，因此起水桶，因此对对水桶所做的功是有用功，水桶所做的功是有用功，对对水所做的功是水所做的功是额额外功，外功，故故C正确，正确，D错误错误。总 结知知1 1讲讲拓展：三种机械各种功的比拓展：三种机械各种功的比较较机械功机械功杠杆杠杆滑滑轮组轮组(提重物提重物)斜面斜面有用功有用功W有用有用GhW有用有用GhW有用有用Gh额额外功外功克服杠杆本身克服杠杆本身重力、摩擦力重力、摩擦力所做的所做的功功W额额外外W总总W有用有用克服克服动动滑滑轮轮重、重、绳绳重、重、摩擦力所做的功摩擦力所做的功W额额外外W总总W有用有用若不若不计绳计绳重、摩擦重、摩擦力，力，W额额外外G动动h克服摩擦力所克服摩擦力所做的功做的功W额额外外W总总W有用有用W额额外外 fL总总功功W总总FsW总总FsW总总FL知知1 1练练用用铁铁桶从井中打水，此桶从井中打水，此过过程中程中()A人人对铁对铁桶做的功是桶做的功是额额外功外功B人人对对水做的功是水做的功是额额外功外功C人人对对水和水和铁铁桶做的功都是桶做的功都是额额外功外功D人人对对水和水和铁铁桶做的功都是有用功桶做的功都是有用功1（来自（来自典中点典中点）知知1 1练练亮亮亮和体重亮和体重较较大的爸爸帮助大的爸爸帮助邻邻居各扛一袋居各扛一袋质质量量为为5kg的大米，从一楼爬到三楼，爸爸用的大米，从一楼爬到三楼，爸爸用时较时较短。短。则则亮亮与爸爸所做的亮亮与爸爸所做的()A有用功相等有用功相等B总总功相等功相等C总总功率相等功率相等D有用功和有用功和总总功的比功的比值值相等相等2（来自（来自典中点典中点）知知2 2导导2知识点知识点机械效率机械效率你知道生活中的你知道生活中的“率率”一词吗？一词吗？种子的种子的发发芽率、芽率、树树的成活率的成活率粉笔利用率粉笔利用率时间时间的利用率的利用率上述的几个上述的几个“率率”=有用的量有用的量/总总量量表示事物某一方面的表示事物某一方面的优优劣。劣。知知2 2讲讲有用功有用功跟跟总总功功的的比比值值叫叫机械效率机械效率。机械效率一般用百分数表示，没有机械效率一般用百分数表示，没有单单位。位。机械效率会大于机械效率会大于1吗吗？为为什么？什么？有用功有用功总总小于小于总总功，所以机械效率功，所以机械效率总总小于小于1。定义定义公式公式思考思考知知2 2讲讲机械效率公式：机械效率公式：知知2 2讲讲起重机的机械效率是起重机的机械效率是60%它表示什么意思？它表示什么意思？使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%，也可以说有用功在总功中占有，也可以说有用功在总功中占有60%，另外的，另外的40%是额外功。是额外功。知知2 2讲讲要测出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总要测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？每个量怎样测量功，为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？【讨论讨论】【设计实验设计实验】用滑用滑轮组轮组提升物体，提升物体，W有有=Gh，W总总=Fs，所以需要，所以需要测测出物重、拉力、物体上升的高度、出物重、拉力、物体上升的高度、绳绳子前子前进进的距离。的距离。刻度尺、刻度尺、钩码钩码、弹弹簧秤、滑簧秤、滑轮组轮组两个、两个、铁铁架台、架台、长长约约2m的的细绳细绳。【实验实验器材器材】知知2 2讲讲1、测测出一个出一个钩码钩码的重力的重力2、在滑、在滑轮组轮组甲（一甲（一动动一静）上挂两个一静）上挂两个钩码钩码，记记下下钩码钩码和和绳绳子子自由端的位置。匀速拉自由端的位置。匀速拉动弹动弹簧簧测测力力计计，使，使钩码钩码上上升一定升一定高度，高度，读读出出测测力力计计示数，用刻度尺示数，用刻度尺测测出出钩码钩码上上升高度升高度和和绳绳自由端移自由端移动动距离距离3、在滑、在滑轮组轮组乙上（两乙上（两动动两静）挂两个两静）挂两个钩钩码码重复重复上述上述实验实验4、在滑、在滑轮组轮组乙上挂四个乙上挂四个钩码钩码重复上述重复上述实验实验5、记录记录数据，并数据，并计计算三次算三次实验实验的机械效率的机械效率【实验步骤实验步骤】知知2 2讲讲钩码钩码重重G/N112钩码钩码上升高度上升高度h/m0.10.10.1有用功有用功W有有/J0.10.10.2拉力拉力F/N0.40.30.5绳绳端移端移动动距离距离s/m0.30.50.5总总功功W总总/J0.120.150.25机械效率机械效率83.3%66.7%80%【实验数据实验数据】知知2 2讲讲【分析讨论分析讨论】1.比比较较两次两种滑两次两种滑轮组轮组有什么不同？机械效率有何差异有什么不同？机械效率有何差异？2.分析影响滑分析影响滑轮组轮组机械效率的因素是什么？机械效率的因素是什么？【请你思考请你思考】影响滑影响滑轮组轮组机械效率的因素机械效率的因素1.滑滑轮组轮轮组轮与与轴轴及及轮轮与与绳绳之之间间的摩擦的摩擦(减小摩擦可以减少减小摩擦可以减少额额外功，提高机械效率外功，提高机械效率)2.所提升的物重所提升的物重(物重增加，机械效率也提高物重增加，机械效率也提高)3.动动滑滑轮轮的自重的自重(减少减少动动滑滑轮轮的重力，机械效率也提高的重力，机械效率也提高)知知2 2讲讲【请你思考请你思考】如何提高机械效率如何提高机械效率？改改进进机械的机械的结结构，减小机械自重构，减小机械自重例如：例如：动动滑滑轮轮太重，使滑太重，使滑轮组轮组机械效率很低，机械效率很低，换换用用较轻较轻滑滑轮轮就可提高其机械效率。就可提高其机械效率。减小机械减小机械间间的摩擦力的摩擦力例如：加例如：加强强机械运机械运动动部位的部位的润润滑。滑。知知2 2讲讲（来自（来自点拨点拨）图图中剪刀剪中剪刀剪纸纸的机械效率的机械效率为为80%，这这表示表示()A若作用在剪刀上的若作用在剪刀上的动动力是力是1N，则则阻力是阻力是0.8NB若作用在剪刀上的阻力是若作用在剪刀上的阻力是1N，则动则动力是力是0.8NC若作用在剪刀上的若作用在剪刀上的动动力做功力做功1J，则则有有0.2J的的功用于剪功用于剪纸纸D若作用在剪刀上的若作用在剪刀上的动动力做功力做功1J，则则有有0.8J的功用于剪的功用于剪纸纸【例例2】D知知2 2讲讲【解析解析】利用剪刀的目的是剪利用剪刀的目的是剪纸纸，所以剪，所以剪纸纸做的功是有用功。做的功是有用功。由机械效率由机械效率为为80%知，如果知，如果动动力做功力做功1J，有，有0.8J用用于剪于剪纸纸，0.2J是是额额外功。外功。知知2 2讲讲在在“探究滑探究滑轮组轮组的机械效率的机械效率”时时，小明利用两，小明利用两组组滑滑轮组进轮组进行了行了5次次测测量，用一个量，用一个动动滑滑轮轮和一个定滑和一个定滑轮轮测测得前得前4组组数据，用两个数据，用两个动动滑滑轮轮和两个定滑和两个定滑轮测轮测得得第第5组组数据，数据，测测得数据如下表：得数据如下表：（来自（来自点拨点拨）实验实验次数次数动动滑滑轮轮重重G动动/N物重物重G/N物体上物体上升高度升高度h/m动动力力F/N动动力作用力作用点移点移动动距距离离s/m滑滑轮组轮组的的机械效率机械效率/%10.510.10.70.347.620.510.20.70.647.630.520.11.10.360.640.540.120.35140.10.5【例例3】知知2 2讲讲(1)请请根据前四根据前四组组数据，在数据，在图图甲中画出甲中画出实验实验中滑中滑轮组轮组的的绕绕绳绳方法；方法；(2)实验实验中中应应沿沿竖竖直方向直方向_拉拉动弹动弹簧簧测测力力计计；(3)表格中表格中编编号号处处数据数据应为应为_；根据；根据图图乙中乙中弹弹簧簧测测力力计计可知可知编编号号数据数据应为应为_N；（来自（来自点拨点拨）匀速匀速66.71.6知知2 2讲讲(4)由表中第由表中第1、2组组数据可知，同一滑数据可知，同一滑轮组轮组的机械效率与的机械效率与_无关；无关；(5)由表中第由表中第3、4组组数据可知，同一滑数据可知，同一滑轮组轮组的机械效率与的机械效率与摩擦和摩擦和_有关；有关；(6)有的同学有的同学认为认为：“机械越省力，它的机械效率越高机械越省力，它的机械效率越高”，你你认为这认为这句句话话是是_(填填“正确正确”或或“错误错误”)的；你的；你是用小明收集的数据中是用小明收集的数据中_两两组组数据数据对对比分析来比分析来判断的。判断的。（来自（来自点拨点拨）物体被提升的高度物体被提升的高度错误错误4、5被提升的物重被提升的物重知知2 2讲讲(1)由前由前4组实验组实验数据知，数据知，s3h，所以滑，所以滑轮组轮组由由3段段绳绳子承担物重，因此子承担物重，因此应应从从动动滑滑轮绕轮绕起，如起，如图图所示；所示；(2)实验实验中中应应沿沿竖竖直方向匀速拉直方向匀速拉动弹动弹簧簧测测力力计计，这样这样才才能准确能准确测测出拉力的出拉力的值值；(3)66.7%；由由图图知，知，弹弹簧簧测测力力计计的分度的分度值为值为0.2N，所以其示，所以其示数数为为1.6N；【解析解析】知知2 2讲讲(4)第第1、2组组数据，数据，动动滑滑轮轮重、物体重相同，物体被提重、物体重相同，物体被提升的高度不同，机械效率相同，可知同一滑升的高度不同，机械效率相同，可知同一滑轮组轮组的的机械效率与物体被提升的高度无关；机械效率与物体被提升的高度无关；(5)第第3、4组组数据，数据，动动滑滑轮轮、物体被提升的高度相同，、物体被提升的高度相同，被提升的物体重不同，机械效率不同，可知同一滑被提升的物体重不同，机械效率不同，可知同一滑轮组轮组的机械效率与摩擦和被提升的物重有关；的机械效率与摩擦和被提升的物重有关；知知2 2讲讲(6)由表格中数据知，第由表格中数据知，第5组组滑滑轮组轮组由由5段段绳绳子承担物重，子承担物重，=50%由由计计算可知，第算可知，第5组组比第比第4组组滑滑轮组轮组省力，但省力，但机械效率更低，所以机械效率更低，所以“机械越省力，它的机械效率机械越省力，它的机械效率越高越高”的的说说法不正确。法不正确。总 结知知2 2讲讲此此题题是是“探究滑探究滑轮组轮组的机械效率的机械效率”实验实验，考，考查查了了滑滑轮组轮组机械效率的机械效率的计计算，根据数据分析影响滑算，根据数据分析影响滑轮组轮组机机械效率的因素，同械效率的因素，同时时考考查查了有关滑了有关滑轮组轮组的的组组装及装及弹弹簧簧测测力力计计的的读读数数问题问题，要，要细细心分析每一个心分析每一个问题问题。1 一个人利用如一个人利用如图图所示的滑所示的滑轮组轮组提起一个重提起一个重2400N的的重物，所用的拉力是重物，所用的拉力是500N绳绳子自由端被拉下子自由端被拉下4m下下列列说说法正确的是法正确的是()A.总总功是功是9600J，机械效率是，机械效率是21%B.有用功是有用功是1200J，机械效率是，机械效率是60%C.有用功是有用功是2400J,机械效率是机械效率是83%D.总总功是功是2000J机械效率是机械效率是50%（来自（来自教材教材）知知2 2练练知知2 2练练2 工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物，不计工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是绳重和摩擦，下列说法正确的是()A增大提升重物的速度，可以增大有用功增大提升重物的速度，可以增大有用功B减小定滑轮的重力，可以减小额外功减小定滑轮的重力，可以减小额外功C增大提升重物的高度，可以提高机械增大提升重物的高度，可以提高机械效率效率D减小动滑轮的重力，可以提高机械效率减小动滑轮的重力，可以提高机械效率（来自（来自典中点典中点）有用功有用功额额外功外功总总功功机械效率机械效率测算测算滑轮组滑轮组斜面斜面1.有用功有用功跟跟总功总功的的比值比值叫叫机械效率机械效率，机械效率，机械效率永远小永远小于于1。2.机械效率指的是有用功在总功中占的比例，与功率机械效率指的是有用功在总功中占的比例，与功率没有必然的关系。没有必然的关系。3有用功和总功的认识：有用功和总功的认识：机械机械做功目的做功目的有用功有用功(W有有)总总功功(W总总)杠杆杠杆使物体上升一定使物体上升一定的高度的高度GhFs滑滑轮组轮组斜面斜面滑滑轮组轮组使物体水平前进使物体水平前进fs物物FsF（来自（来自典中点典中点）通通过过学学习发现习发现，使用机械不，使用机械不仅仅不能省功，而且不能省功，而且还还必必须须做一定量的做一定量的额额外外功。那么，功。那么，请请你你评评述一下使用述一下使用机械机械还还有什么价有什么价值值。机械效率越高的机械效率越高的简单简单机械必定是机械必定是()A.越省力越省力 B.越省功越省功C.有用功越多有用功越多D.有用功占有用功占总总功的比例越大功的比例越大1（来自（来自教材教材）2俗俗话说话说“竹竹篮篮打水一打水一场场空空”，此，此过过程中，程中，对对_做的功是有用功，做的功是有用功，对对_做的功是做的功是额额外功，外功，这这一一现现象所包含的物理道理是机械效率象所包含的物理道理是机械效率_(填填“高高”或或“低低”)。3（来自（来自典中点典中点）如如图图所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑若每个滑轮轮重相同，且物重大于滑重相同，且物重大于滑轮轮重，不重，不计计摩擦摩擦及及绳绳重。重。则则下列下列说说法正确的是法正确的是()A甲甲较较省力，机械效率省力，机械效率较较低低B乙乙较较省力，机械效率省力，机械效率较较低低C甲甲较较省力，机械效率省力，机械效率较较高高D乙乙较较省力，机械效率省力，机械效率较较高高4（来自（来自典中点典中点）如如图图所示，一卡所示，一卡车车厢车车车厢车底底板距地面底底板距地面1.5m高，小高，小张张把一把一块块3m长长的的钢钢板板AB搭在搭在车厢车厢底板上，构成一底板上，构成一个斜面。他通个斜面。他通过这过这个斜面，用个斜面，用F600N的力，把一的力，把一个大木箱从个大木箱从B处处推到推到A处处的的车车上，已知木箱重上，已知木箱重为为1000N。求：。求：(1)小小张张推木箱做了多少功？推木箱做了多少功？(2)这这个个过过程中，斜面的机械程中，斜面的机械效率是多少？效率是多少？(结结果保留一位小数果保留一位小数)5（来自（来自典中点典中点）1.请请完成教材完成教材习题习题T4、52.请请完成完成典中点典中点剩余部分剩余部分习题习题。