高中物理 第1章 功和功率 第4节 人与机械课件 鲁科版

[要点归纳]
对功、功率及机械效率的理解
1.功
(1)意义：物体受到力的作用并且在力的方向上发生位移。
按作用效果正 负功 功： ：动 阻力 力对 对物 物体 体做 做的 的功 功
(2)分类

（或物体克服阻力做的功） 有用功：克服有用阻力所做的功
按作用意义额外功：克服额外阻力所做的功
图2
解析 工人做的有用功就是克服沙土重力所做的功：W有用＝mgh＝40×10×3 J＝1 200 J。 工人做的总功就是克服沙土、箱子和动滑轮总重力所做的功：W总＝(mg＋G)h＝ (40×10＋100)×3 J＝1 500 J。
机械效率为
η＝WW有总用＝11
200 500
JJ×100%＝80%。
1.机械效率： (1)定义：_有__用__功____与_总__功___的比值或克服有用阻力做功的__有__用__功__率____与总功率
的比值。η＝WW有总用＝PP有总用。 (2)特点：不考虑摩擦阻力和其他额外阻力的理想情况下机械效率__等__于__1___，实际 情况中机械效率总__小__于__1___。 (3)物理意义：表示机械做功或利用该机械实现能量转化的__有__效___程度的物理量。 2.功率和机械效率：两者是从不同方面反映机械性能的两个物理量，它们之间没有必 然 联 系 ， 功 率 大 ， 表 示 机 械 ___做__功__快__ ； 机 械 效 率 高 ， 表 示 机 械 对 总 能 量 的 _利__用__率__高__ 。
意义
表示做功的快慢
表示机械对总能量利用率的高低
两者间没有必然联系，功率大，机械效率不一定高，机械效率高，功率不一 关系
定大
[精典示例] [例1] 如图2所示，某工人用滑轮组往3 m高的平台上运送沙土，已知沙土的质量为
40 kg，箱子与动滑轮共重100 N，不计绳重和摩擦，工人匀速拉动绳索。则此过 程中工人做的有用功是多少？此滑轮组的机械效率是多大？(g取10 m/s2)
机械的使用和提高机械效率的方法
[要点归纳] 1.对机械效率的理解
(1)根据机械效率的定义知道，当总功一定时，机械所做的有用功越多或额外功越少, 机械效率就越高。当有用功一定时，机械所做的总功越少或额外功越少，机械效率 就越高。当额外功一定时，机械所做的总功越多或有用功越多，有用功在总功中所 占的比例就越大，机械效率就越高。 (2)机械效率反映了机械做功或利用该机械实现能量转化的有效程度。提高机械效率 有着十分重要的意义，不仅有很高的经济价值，而且能增强人们的效率意识。

总功：利用机械时，作用在机械上的动力对机械所做的功
(3)关系WP总总＝＝PW有用有＋ 用＋PW额外额外
2.机械效率与功率的比较
功率
机械效率
物体所做的功跟完成这些功所用时间 有用功跟总功的比值或有用功率跟总
定义
的比值
功率的比值
公式
P＝] 由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，把一重为40 N的物体匀速提升 1 m时，人站在地面上所用的向下的拉力为25 N。若绳重及摩擦不计，则滑轮组的机 械效率为多大？滑轮多重？ 解析 由题意知，有两段绳子承受物体和动滑轮的重力。 W总＝Fs＝F×2h＝25×2×1 J＝50 J， W有用＝Gh＝40×1 J＝40 J， 所以机械效率 η＝WW有总用＝80%； W 额外＝W 总－W 有用＝10 J，G 动滑轮＝Wh额外＝10 N。 答案 80% 10 N
思维拓展 如图1所示，一级方程式赛车装备了强大的发动机，其功率最大可达900马力(合662 千瓦)，车速最高可达370千米/小时。赛车的功率大，说明什么问题？功率大，效率 一定高吗？
答案 功率大说明机械做功快，这是车速快的动力来源，但机 械效率不一定高，因为有用功占总功的比例不一定大。
图1
二、机械的使用 阅读教材第17～18页“机械的使用”部分，了解机械的使用目的及发展趋势。
第4节 人与机械
学习目标
核心提炼
1.知道常用的一些机械，认识机械效率。 2.理解功、功率、机械效率的不同。 3.会求一些简单的机械效率问题。
1个概念——机械效率 1个区别——功率和机械效率的区别
一、功率与机械效率 阅读教材第16～17页“功率与机械效率”部分，知道机械效率的概念，知道功率和机 械效率的区别。
[针对训练1] 在【例1】中的工人施加的拉力多大？若箱子上升的速度为0.5 m/s，拉力 的功率多大？ 解析 设拉力为F，取沙土、箱子和动滑轮整体为研究对象， 由平衡条件得：2F＝mg＋G， 解得F＝250 N。 拉力的功率为P＝2Fv＝2×250×0.5 W＝250 W。 答案 250 N 250 W
2.提高机械效率的方法 (1)减少额外功 ①在保证机械能够安全正常工作的前提下，尽量减轻机械本身的重力，可减少额外 功。 ②通过减少克服摩擦力做功，如加润滑剂，用滚动摩擦代替滑动摩擦等，来减少额 外功。 (2)增加有用功 当额外功一定时，在机械能够承受并且能够保证安全正常工作的前提下，尽可能增 加有用功。例如起重机提起重物时，尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机 械的作用。
用机械代替人力___做__功____，甚至完成超越人力的工作，使人们的工作 使用目的
更轻松、更___有__效_____
____智__能__化_____水平越来越高，高智能机器人广泛地进入生产、生活的 发展趋势
各个领域
注意问题
智能化机械若使用不当，会给人类造成危害
思考判断 (1)机械通常都应工作在额定功率下，不能长时间超过额定功率工作。( ) (2)有用功越大，机械效率越高。( ) (3)使用机械能省功，也能提高工作效率。( ) (4)提高机械的机械效率就能提高机械做功的功率。( ) (5)任何实际机械的机械效率都不会大于1。( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√
答案 1 200 J 80%
求解机械效率的步骤 (1)对机械进行受力分析和运动状态分析，找出动力和阻力，尤其注意分清有用阻 力和额外阻力。 (2)根据功的公式或功能关系求出机械动力所做的功(即总功)、克服有用阻力所做 的功(即有用功)以及克服额外阻力所做的功(即额外功或无用功)。 (3)求出有用功与总功的比值得到机械效率。