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机械效率

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第五节机械效率南京树人国际学校朱文军2004年8月20日
第五节,机械效率
1.通过探究动滑轮,知道有用功,总功,额外功及它们之间的关系.
2.理解机械效率的概念.知道机械效率的计算公式,会计算某种简单机械的机械效率.
3.知道机械效率的物理意义、知道实际的机械效率不可能是100.
4.能设计实验、测定某种简单机械的机械效率.
5.知道提高机械效率的实际意义和方法,有合理改进机械,提高效率的意识,从而增强将科学服务于人类的责任感.
【教学目标】
活动:再探动滑轮
步骤1:分别测出手对绳的拉力F,手移动的距离s,钩码所受的重力G和钩码上升的高度h.
步骤2:改变钩码的数量,重复上面的实验.
步骤3:设计表格,记录数据.
思考:上面的实验中、手对绳子做的功等于动滑轮拉诟骂所做的功吗若不相等、哪一个大,为什么实验数值G= 牛、h= 米,F= 牛、s= 米.
弹簧秤的拉力(动力)对动滑轮做的功:W动=F・s= 提高重物,动滑轮克服阻力做的功:W阻=G・h=在用动滑轮提高重物的实验中、用来提高物体的功对我们是有用的,是必须做的.
1.有用功(W有用):利用机械工作时对人们有用的功叫有用功
2.本实验中、用来克服摩擦做的功,把动滑轮提升一定高度所做的功对我们没有用,但又不得不做的功,这种功叫额外功,记做(W额外)使用任何机械做额外功是不可避免的.
3.总功(W总):有用功与额外功的总和叫总功根据以上实验、你能算出有用功在总功中占的百分比吗有用功总小于总功,所以机械效率总小于1机械效率用百分数表示、没有单位
4.机械效率:有用功跟总功的比值叫机械效率某起重机的机械效率是70,它表示什么意思
答:使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是70,也可以说有用功在总功中占有70,另30%做的是额外功.
5.如何提高机械效率:η= W有W总= W有(W有W额)
第一是减小额外功如保持良好的润滑,减小滑轮的轮与轴之间的摩擦,减小动滑轮重等方法都能减小额外功,提高机械效率.使用杠杆,斜面等简单机械怎样减小额外功,应采取什么样的方法和措施
第二是增加有用功.当额外功不变时,有用功越大机械效率越高.以滑轮组提升重物为例,当动滑轮重和摩擦不变时,提起货物越重、效率越高;或以提水上楼为例,当水桶重不变时,桶中的水越重、效率越高.本章p.34例题中陈杰同学提水的效率,设水重80 N,求有用功,总功和机械效率.同一种机械在不同的条件下,机械效率可能不同、尽量在机械满载的情况下工作,这是提高机械效率的方法之一.
6.怎样区分有用功和总功动力(人或电动机)对机械所做的功是总功,机械对物体所做的功是有用功.或者说如果没有机械,直接用手移动物体所做的功是有用功.
例如:在水力发电站中、水从高处流下来带动发电机、水的重力所做的功Gh是总功,发电机发出的电能(电功)是有用功.
在电动抽水机把水提升某一高度时,抽水机消耗的电能(电流所做的功)是总功,水势能的增加量Gh是有用功.
例题1:用图2所示滑轮组把重600牛的货物匀速提高2米,所用的拉力是375牛、求总功,有用功和这个滑轮组的机械效率.
在涉及机械效率问题时,功的原理也是适用的.这时动力所做的功等于机械克服阻力所做的功.使用机械时仍不省功,而且还要不可避免地做额外功.
正确理解有用功,额外功和总功:
例2: 用轮轴(辘轳)从井中提水,加在轮上的动力做的功是总功,它等于F・2πR・n,式中F为动力、R为轮半径,n为轮转过的圈数.水被提上来,对水做的功是有用功,它等于G・h,式中G为水重、h是提水的高度.为了把水提上来,要用水桶,就要对水桶做功,使用轮轴还要克服摩擦力做功,这两部分功为了达到提水目的而不得不额外做的无用功,所以叫额外功.如图8-2,例3,如图8-3所示、用滑轮组拉动物体由A到B,物体前进了一段距离S.要拉动物体,必须克服物体与支持面间的摩擦力、所以克服支持面与物体间的摩擦力做的功,就是有用功.动力F(即拉力)做的功是总功.而克服绳与滑轮间的摩擦力做的功是额外功.
通过以上两个实例请你考虑:有人说,有用功就是G・h(G是物重、h是物体升高的距离).这种说法对吗有人认为、只要是克服摩擦力做功,一定是无用功(额外功),这种认识错在哪里练习1.用动力臂是阻力臂4倍的杠杆将重360牛顿的货物抬高20厘米,手向下压杠杆的力是100牛、手下降的高度是_______厘米,人做的总功是_______焦,有用功是_______焦,这根杠杆的机械效率是
练习2.关于功率,下列说法中正确的是:A,机器的功率越大,做的功就越多;B, 机械效率越大,机械的功率就越大;
C,功率表示做功的快慢程度;_______ D,_ 使用省力的机械,可以提高机械做功的功率.
练习3.分别用一个定滑轮和一个动滑轮将两个相同的重物提高相同高度,则:A,定滑轮的总功一定大于动滑轮的总功;B,定滑轮的有用功一定大于动滑轮的有用功;C,定滑轮的有用功一定小于动滑轮的有用功;D,_ 定滑轮的有用功一定等于动滑轮的有用功.
4.实验:某同学在做测定滑轮组的机械效率实验中、按下面的步骤操作:
(1),___ 按图甲那样,将滑轮组安装好,记下钩码和弹簧秤的位置.图中所挂钩码重1牛.
(2),___ 匀速拉动弹簧秤使钩码G升高,如图乙所示.从弹簧秤读出拉力F的值是0.5牛、钩码提升的高度和弹簧秤移动的距离S可在图背景上的刻度线读出.请你将有关的__ 实验数据填入下表并算出机械效率.__(%)W总(焦)S(米)F(牛)W有用(焦)H(米)G(牛)探究探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系,探究的前提是斜面的光滑程度.
(1)这个探究活动应采用怎样的研究方法(2)在这个研究方法中、你是否认识到斜面的光滑程度也是影响机械效率的因素它对机械效率将有怎样的影响呢设计一个实验方案,验证你看法是否正确

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