第16课时 机械效率（一）知识要点：1 1有用功：有用功：人们使用机械完成某一项任务人们使用机械完成某一项任务所需做的功。所需做的功。如如：用动滑轮将某一重物用动滑轮将某一重物G G提提升高度升高度h h，滑轮对重物所做的功，滑轮对重物所做的功W=W=GhGh就是有就是有用功，用用功，用W W有用有用表示。表示。 ( (一一) )有用功、额外功和总功有用功、额外功和总功2额外功：人们使用机械完成有用功时，不得不克服机械的某些阻力所做的功。常见的额外功有两种：提升物体时，克服机械自重、容器重等所提升物体时，克服机械自重、容器重等所做的功，如用滑轮组提一筐砂石时，克服动做的功，如用滑轮组提一筐砂石时，克服动滑轮滑轮重和重和筐重筐重所做的功都是额外功。所做的功都是额外功。克服机械的摩擦所做的功也是额外功，如克服机械的摩擦所做的功也是额外功，如使用滑轮组时，克服轮与轴之间的使用滑轮组时，克服轮与轴之间的摩擦摩擦所做所做的功是额外功。的功是额外功。3 3总功：是动力对机械做的功，等于有总功：是动力对机械做的功，等于有用功和额外功之和，即用功和额外功之和，即W W总功总功=W=W有用有用+W+W额外额外在实际做功的过程中，虽然不得不做一些额外功，但在实际做功的过程中，虽然不得不做一些额外功，但我们总是希望额外功能小一些，可以减小不必要的能我们总是希望额外功能小一些，可以减小不必要的能量的损耗。这样一来，有用功在总功中占的比例就会量的损耗。这样一来，有用功在总功中占的比例就会大些。为了表示这个比例，物理学中引入了机械效率大些。为了表示这个比例，物理学中引入了机械效率这个物理量。这个物理量。( (二二) )机械效率机械效率1 1机械效率被定义为：有用功与总功的机械效率被定义为：有用功与总功的比值，用希腊字母比值，用希腊字母“”表示。表示。注意：在实际计算中，机械效率通常被表示为一个百分数，没在实际计算中，机械效率通常被表示为一个百分数，没有单位；由于有单位；由于一般情况下一般情况下所以所以因此机械效率必然小于因此机械效率必然小于l00。比较：比较：机械效率与功率是两个完全不同的概念机械效率与功率是两个完全不同的概念这两个物理量是从不同方面反映机械性能的。这两个物理量是从不同方面反映机械性能的。它们之间没有必然的联系。它们之间没有必然的联系。 功率大表示机械做功快；功率大表示机械做功快；机械效率高表示机械效率高表示机械对总功的利用率高。机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定功率大的机械不一定机械效率高机械效率高，例如内燃机车功率可以达到几千，例如内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有千瓦，但效率只有30304040，反之，反之，机械效机械效率高的机械功率不一定大率高的机械功率不一定大。例如，安装在儿童。例如，安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达玩具汽车里的电动机效率可达8080，但功率却，但功率却只有几瓦特。只有几瓦特。2 2滑轮组机械效率的计算滑轮组机械效率的计算若不考虑摩擦和绳重，滑轮组机械效率若不考虑摩擦和绳重，滑轮组机械效率可变可变为：其中其中G G为提升的物重，为提升的物重，h h为物体升高的高度，为物体升高的高度，F F为施加在绳子自由端的拉力，为施加在绳子自由端的拉力，s s为绳子自为绳子自由端移动的距离，由端移动的距离，n n为吊起动滑轮绳子的为吊起动滑轮绳子的段数。段数。易错点：易错点：为物体受到的阻力。为物体受到的阻力。3 3斜面的机械效率斜面的机械效率其中其中G为沿斜面向上推的物体受到的重为沿斜面向上推的物体受到的重力，力，h为斜面的高，为斜面的高，L为斜面的长，为斜面的长，F为沿斜面向上的为沿斜面向上的推力。推力。如果滑轮组不是用来提升物体，而是拉着物体水平运动，如果滑轮组不是用来提升物体，而是拉着物体水平运动，则不能用上式计算机械效率，应该用则不能用上式计算机械效率，应该用4 4其他机械的机械效率其他机械的机械效率典型例题解析【例例1】在某工地上，工人师傅用滑轮组起吊重为在某工地上，工人师傅用滑轮组起吊重为600 N的的重物，他重物，他 用用200 N的力拉绳，使物体上升的力拉绳，使物体上升3 m，滑轮组工，滑轮组工作时的效率为作时的效率为75%.求求(1)有用功、总功；有用功、总功；(2)使使 滑轮组至少滑轮组至少由几定几动组成由几定几动组成.解解(1)W有有=Gh=6003 J=1800 J(2)W总总=Fs=Fnh即吊起动滑轮的绳子股数为即吊起动滑轮的绳子股数为4股，那么滑轮组至少由股，那么滑轮组至少由“一一定二动定二动”组成组成.【例例2】如下图所示，物体的重量为如下图所示，物体的重量为2.4104 N，物体在匀，物体在匀速运动时速运动时 受到的阻力是物体重量的受到的阻力是物体重量的1/10，且滑轮组的机，且滑轮组的机械效率是械效率是80%，拉力，拉力F 的功率为的功率为150 W，要把物体匀速拉，要把物体匀速拉动动1 m求：求：(1)F的大小；的大小；(2)物体移动的速度；物体移动的速度；(3)需要多长时间需要多长时间.典型例题解析例例2 2图图解析解析 解：解：(1)设物体在匀速运动时受到的阻力为设物体在匀速运动时受到的阻力为f F=103 N (2)由即时功率公式由即时功率公式P=Fv典型例题解析 1.1.如图如图4-2-34-2-3所示，用滑轮组拉着重为所示，用滑轮组拉着重为600 N600 N的物体的物体A A沿水沿水平方向匀速移动，在平方向匀速移动，在40 s40 s内物内物 体移动了体移动了8 m8 m，拉力，拉力F F做的做的功为功为1280 J1280 J 图图4-2-34-2-3求：求：(1)(1)拉力拉力F F的大小及拉力的功率；的大小及拉力的功率；(2)(2)若动滑轮的重为若动滑轮的重为12 N(12 N(不计绳重及摩擦不计绳重及摩擦) )滑轮组的机械滑轮组的机械效率为多少效率为多少? ?【答案答案】(1)80 N(1)80 N，32 W (2)92.5%32 W (2)92.5%课时训练2.2.工人用类似图工人用类似图4 4-2-1-2-1所示的滑轮组所示的滑轮组提起重为提起重为2000 N2000 N的物体的物体. .(1)(1)若不计摩擦和动滑轮重，工人提若不计摩擦和动滑轮重，工人提起这个重物至少需用多大的力起这个重物至少需用多大的力? ?(2)(2)若工人匀速提起这个物体时所用若工人匀速提起这个物体时所用的拉力是的拉力是800 N800 N，滑轮组的机械效率，滑轮组的机械效率是多大是多大? ?(3)(3)若工人用若工人用800 N800 N的拉力在的拉力在1 1分钟内分钟内将这个物体提高将这个物体提高3 m3 m，他做功的功率，他做功的功率是多少是多少? ?【答案】【答案】(1)500 N(2)62.5%(3)160 W(1)500 N(2)62.5%(3)160 W图图4-2-14-2-1课时训练课时训练如何如何提高滑轮组机械效率的方法提高滑轮组机械效率的方法？课后思考：课后思考：