机械效率

机械效率
1、定义：有用功跟总功的比值 2、表达式： 3、特点:
（1）用百分数表示，总小于1 （2）无单位
如何提高机械效率？
在使用机械工作时，有用功在总功中所 占份额越多越好。它反映了机械的一种 性能. 1、改进结构，使它更合理，更轻巧，减小机械自重。 2、经常保养定时润滑减小机械间的摩擦力。
提高机械设备的机械效率 有何意义？
0.2
1.3
0.2
0.26
W有 该动滑轮提升钩码的机械效率多大？ 76.9%
W总
例、如图l2所示是小华同学探究滑轮组的机械效率的 实验装置。 （1）实验中应该 匀速竖直向上 拉动弹簧测力计。 （2）请将表格中的数据填写完整。
实 验 次 数
钩码 重力 G/N
钩码上 升高度 有用功 W有/J h/m
例、如图所示，斜面长5 m，高1 m，对重为1600N的物 体施加沿斜面方向的推力，匀速推向斜面顶端。若斜 面是光滑的，则推力为_____N. 320 现在工人用沿斜面方向400 N的力把重1600 N的木 2000 箱匀速推到车上，推力对木箱做的功是_________J ， 80% 斜面的机械效率是_________ ，克服集装箱与斜面的摩 400 擦做的额外功是 _________J ． 思考：推力对木箱做 的功是有用功还是总 功？若求工人对木箱 做的功呢？ ——总功
测滑轮组的机械效率（课本87页）
实验原理
W有 Gh W总 Fs
F
实验器材 弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。 注意事项 竖直向上，匀速缓慢拉动测力计。
wenku.baidu.com
钩码 重力 G/N
2
钩码 提升 高度 h/m
克服钩 码重力 做的功
W1/J
0.1
绳自由 绳自由 绳自由端 端移动 端拉力 的拉力 的距离 做的功 F/N W2/J s/m
市政府投入巨资，对道路沿街实施景观改造，施工中， 一工人利用如图所示的定滑轮在20秒内将一桶沙匀速拉 到10m高处，沙重为90N，所用的拉力为100N． 求：（1）有用功是多少？ （2）总功是多少？ （3）定滑轮的机械效率是多少？ (4) 工人做功的功率是多大？ 思考：若物体提升高度未知， 你能求出机械效率吗？
例、用一动滑轮将重 200N 的砂子提到 9m 高的 脚手架上，所用力是 120N ，求有用功、总功、机 械效率各是多少？
W G h 200 N 9 m 1800 J 有 解：
W总 F s 120N 18m 2160J W有 1800J 83.3% W总 2160J
全效97页第10题
小雪用三个相同的滑轮组成如图所示的滑轮 组，将重为120N的物体匀速提高了4m，若 机械效率为80%，不计绳重及摩擦，则每个 30 滑轮重为_____N ，绳的拉力为_____N 。 50
W有=Gh=120N×4m=480J W总= W有/η= 480J/80% =600J W额=W总-W有=120J G动= W额/h = 120J/4m =30N F=W总/S=600J/12m=50N 或：F=(120N+30N)/3=50N
用水桶提水，什么情况效率更高？
使用机械时产生额外功的原因： 机械自重和摩擦
绳的重力、绳与 滑轮之间的摩擦
动滑轮重力、绳重力、绳 与滑轮之间的摩擦
使用机械时产生额外功的原因： 机械自重和摩擦
杠杆的自重、杠杆与支点 之间的摩擦
物体与斜面间 的摩擦
若使用不同的滑轮组或不同的机械提 升不同的货物，如何比较机械的效率？
A、使用定滑轮比动滑轮省力， 且机械效率高 B、使用定滑轮比动滑轮费力， 但机械效率高 C、使用定滑轮比动滑轮省力， 但机械效率低 D、使用定滑轮比动滑轮费力， 且机械效率低
F
F
例、小勇用如图所示滑轮组拉着物体匀速前进 0.6 ．如 了0.2m，则绳子自由端移动的距离为___m 果小勇对绳的拉力F=4N，物体与地面的摩擦力 1.8 ，小勇所做的功是 为9N，有用功为_____J 2.4 ．该滑轮组的机械效率为______% 75 ____J ．
涂润滑油，减小滑动转轴处的摩擦
练一练
1．图为测量滑轮组机械效率的实 验装置，钩码总重6 N。 缓慢 （1）实验时要竖直向上______ 拉动弹簧测力计，由图可知拉力 2.4 大小为_______N ，若钩码上升的 高度为 8cm, 则弹簧测力计向上移动 ______cm, 该滑 24 83.3% 轮组的机械效率为________ 。 （ 2 ）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率 增大 （ 选 填 ： “ 增 大 ” 、 “ 减 小 ” 或 “不 将 _______ 变”）
光滑斜面
FS =Ｇh
因为斜面L>h,所以 F<G,
1.使用斜面可以省力. 2.斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的 几分之一。 3. 同一物体升高相同的高度，斜面越长越省力。
课本88页第3题
某人用杠杆提升200N的重物，当人在杠杆一 端压下1m时，重物上升20cm，不计杠杆自重 40 及摩擦等因素，则此人做功 ______J ，人施加 的力为______N 40 。若实际过程中人压下杠杆一 端的力为50N，则杠杆此时的机械效率为 80% ______.
思考：若物体提升高度未知，你能求 出机械效率吗？ η=G/nF
例、如图所示，物体重40N，在绳子的自由 端用大小为25N的拉力匀速提升重物时，滑 80% 。 轮组的机械效率是_____
F
G
某人用如图所示的滑轮组提升 2000牛的重物，使用的拉力是800 牛，绳子自由端被拉下4米。 （1）这个人做的总功是多少焦？
练一练
1．关于机械效率的说法中正确的是 （ C ） A．越省力的机械，效率越高 B．做有用功越多的机械，效率越高 C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高 D．做功越快的机械，效率越高
例1（课本86页）起重机把质量为0.5t的重物匀速 提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J， 起重机的机械效率是多少？g取10N/Kg。 例2 （课本88页第2题）一台起重机将重3600N的 货物提高4m。如果额外功是9600J，起重机做的 有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？ 起重机在哪些方面消耗了额外功？
若绳子自由端移动2米，机械效率多大？
若动滑轮重力为3N，机械效率会变吗？
若提升20N的重物机械效率会变吗？
例、用一动滑轮将重 200N 的物体向上提起 3m 高，拉 力是150N，求机械效率是多少？（课本88页第4题） 解： 3m 600J W有 G h 200N 9 m 1800 J
η=G/F
小明健身用的拉力器结构如图所示．他用 250N的拉力向下拉动拉杆，使20kg的配重块 在 2s内匀速升高40cm．不计拉杆和绳的重力， g取10N/kg．求： （1）所拉配重块的重力； （2）2s内配重块运动的速度； （3）此过程中拉力器的机械效率．
例8、如图是工人师傅提升重物的示意图， 已知滑轮质量相同，若把同一货物匀速提升 相同的高度（不计摩擦），则（ B ）
钩码 重力 G/N
2
0.1
0.2
1.3
0.2
0.26
不能 省功。 （1）分析数据，可得出的实验结论是：使用动滑轮______
0.6 。用滑轮 （2）不计摩擦和绳的质量，动滑轮的重力为______N 0.06 的功。 提升钩码，还不得不额外多做______J
1、有用功： 为了实现目标而必须要做的
功，用 W有 表示。
150N W总 F s 120 N× 6m=900J 18m 2160J
若绳子质量和摩擦不计，用该动滑轮提升260N的 72.2%。 砂子，机械效率为_______ 100 分析：先计算动滑轮的重力：_____N.
W有 1800J 83 .3 % W F s 120 N 18m 2160J 600J/900J=66.7% 总 W总 2160J W有 1800J G/nF 83.3% 或： W总 2160J
机械效率高的功率一定大吗？机械效率 与功率有何区别？
一般情况下：
滑轮组的机械效率为50%~70%
起重机的机械效率为40%~50%
抽水机的机械效率为60%~80%
汽油发动机：22%-27%
柴油发动机：28%-30%
电动机：70%
理解机械效率的含义：
起重机的机械效率 是45%，它表示什 么意思？
使用起重机提升重物时，有用功与总功的比值是45%， 也可以说：有用功在总功中所占的百分比是45%， 另外的55％是额外功。
滑轮组的机械效率还有什么因素有关？
除了绳子的质量和摩擦的影响，影响滑轮组机械 效率的因素还有： 物体的重力 、___________________ 动滑轮的重力 。 _________________ 实验过程中怎样提高滑轮组的 机械效率？请说出你的办法。
减轻绳子质量和动滑轮的质量
适当增大物体（钩码）的质量
探究：测定斜面的机械效率
器材： 斜面、刻度尺、弹簧秤、小车（或物块） 待测物理量： G、 h 、 F、 S W有 Gh 斜面机械效率计算式： η= ＝ W总 FS
某同学测量斜面的机械效率，实验时 他通过弹簧测力计沿斜面向上拉物体使其 匀速运动。有关数据记录于下表中，求: ①拉力对物体做的功②斜面的机械效率 斜面长 1m 斜面高 0.25m 物重 180N 拉力 90N
提出问题
直接提升物体做功，与使用机械提升物体做 功相同吗？
提出问题：
起重机吊鸡毛——
你知道生活中的
•学习效率
•工作效率
一词吗？
上述的几个“效率”=有用的量/总量 表示事物某一方面的优劣。
课本85页演示实验——使用动滑轮是否省功
第一次 钩码上 拉力做 升高度 的功 h/m W1/J 借助动滑 轮提升钩 码绳自由 端的拉力 F/N 绳自由 端移动 的距离 s/m 第二 次拉 力做 的功 W2/J
例、用一动滑轮在 5 秒内将一重 200N 的物体向 上起3m，拉力是150N，这个动滑轮的机械效率是 多少？拉力的功率有多大？（课本88页第4题）
思考：求拉力做功的功率， 有哪些计算方法？
方法一：P=W总/t
方法二：P=Fv
例、用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳 子组成如图5所示的甲、乙两个滑轮组，提 升相同的重物，不计绳子与滑轮的摩擦，则 （ C ） A．甲较省力且机械效率较高 B．乙较省力且机械效率较高 C．两个滑轮组省力程度不同， 机械效率相同 D．两个滑轮组省力程度相同， 机械效率不同
弹簧测 力计示 数 F/N
绳自由 端移动 的距离 s/m
机械 W总/J 效率 η
总功
1
2 3
1
2 2
0.1
0.1 0.2
0.1 0.2 0.4
0.5
0.75 0.75
0.3
0.3 0.6
0.15 66.7% 0.225 88.9%
0.45 88.9%
（3）分析实验数据，可得出的实验结论是：同一滑轮组机，械效 无关 率与 物体的重力 有关，与物体上升的高度_________ 。
2、额外功： 在实现目标时，人们不需要但又 3、总功：
不得不做的功，用 W额 表示。 有用功加上额外功就是总共做 的功，用 W总 表示。
人或机械的动力做的功，例 如作用在绳子自由端的拉力、 对物体沿斜面向上的拉力等 做的功。
W总 = W有 + W额
1.在用水桶提水时，有用功是什么？额外功 是什么？总功又是什么？ 2.当水桶不小心落入水井内后，把水中的桶打 捞上来时，有用功是什么？额外功是什么？ 总功又是什么？
思考：不计绳重和摩擦，计算总功有哪些方法？ W总=Fs W总=（G物+G动）h 不计绳重和摩擦的情况下，你能推导出计算机械效 率的另一种方法吗？ η= G / （G +G ）
物 物 动
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率与什么因素有关？ G物
、
G动
用相同机械提升重力不同的货物，机械效率相同吗？
练一练
如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着10 N的重物匀速上升，绳子自由端移动1 m， 动滑轮重力2 N， 求：（1）拉力F； （2）物体上升的距离； （3）有用功，总功，机械效率。
（2）有用功是多少焦？
（3）额外功是多少焦？
（4）这个滑轮组的机械效率是多 少？ 若没有前3问，直接求第4问，你 有更简便的方法吗？ η=G/nF
例、利用一个动滑轮将重70N的物体匀速提高6m，设 动滑轮重10N，绳重和摩擦不计，则利用动滑轮所做 480 J ，这个滑轮组的机 60 J，总功是____ 的额外功是____ 87.5% 械效率是____