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第一部分 考点训练
第10讲 简单机械
课时3 斜面、轮轴、机械效率及实验
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重点一:有用功、总功、额外功
1.有用功是为了达到目的、完成任务而对物体做的功。如:克服
物重提升物体时,W有用=Gh,克服地面对物体的摩擦使物体
运动时,W有用=fs。
2.额外功是指对人们无用,但因为摩擦力和机械自重等存在,克
服摩擦力和机械自重而不得不做的功。使用机械提升重物时,
用来克服机械自重和机械各部分摩擦所做的是额外功;水平移
动物体时,所做的克服有用摩擦之外所做的功为额外功。
3.总功是:W总=W有用+W额外,也就是人们使用机械时实际做的
功。W总=F动·s,式中F动是作用在机械上的动力,s是动力F动
通过的距离。
重点二:机械效率
1.为了表示有用功在总功中所占的比例,物理学中引入了机械效
率,它等于有用功W有用与总功W总之比,符号为η。
2.公式为η=×100%,式中η表示机械效率,它是一个百分
数。η的值越大,表明有用功在总功中所占的比例越大,做功
的效率越高。
3.η的值总小于100%,由于机械本身的摩擦力或重力不可能为
零,所以额外功总是存在的,即有用功总是小于总功。
4.提高机械效率的主要方法:增加有用功,减少额外功,增大有
用功与额外功的比值。例如对于组合一定的滑轮组,增大提升
物体的重力,增大所做的有用功,可提高其机械效率。
根据公式η=×100%=×100%可知:如果
有用功不变,我们可以通过减小额外功来增大机械效率,
(例如我们用轻便的塑料桶打水,而不用很重的铁桶打
水,就是运用这个道理);如果额外功不变,我们可以通
过增大有用功来提高机械效率;(例如,在研究滑轮组的
机械效率时,我们会发现同一个滑轮组,提起的重物越
重,机械效率越高,就是这个道理);当然了,如果能在
增大有用功的同时,减小额外功更好。
重点三:计算机械效率的各种变形式
1.在竖直方向上提升物体,η=×100%=×100%=
×100%=×100%(对于杠杆:n=s/h=;对于滑轮
组:n=s/h,s为动力移动的距离,h为物体提升的高度)
注:若只计动滑轮的重,则F=(G+G轮)/n,机械效率η还可
等于,即η=×100%。
2.在水平方向上拉动物体,η=×100%=×100%(s物
为物体移动的距离,s动力为拉力移动的距离)
3.注意事项
①机械效率与功率的区别
功率是表示机械做功的快慢,功率大只表示机械做功快;机械
效率是表示机械对总功利用率高低的物理量,效率高只表示机
械对总功的利用率高。因此,功率大的机械不一定机械效率
高,如内燃机车的功率是4 210 W,但它的效率只有30—40
%;而机械效率高的机械,它的功率不一定就大,如儿童玩具
汽车的电动机效率可达80%,但功率只有几瓦。
②机械效率的高低与机械是否省力无内在联系,不能认为越省
力的机械效率就越高。
简单
机械 有用功 总功 额外功 机械效率
杠杆 W有用=Gh W总=Fs W有=W总-W有用
简单
机械 影响因素 提高机械
效率的方法
杠杆 ①杠杆自身的重力;
②杠杆与物体之间
的摩擦力;
③物体的重力。 ①杠杆自身的重力越小;
②杠杆与物体之间的摩擦力越
小;
③物重越大,机械效率越高。
简单
机械 有用
功 总功 额外功 机械效率
滑轮
组 W有用
=GH W总=Fs
W总=Gh+G总h
(不计绳重和摩擦) W额=W总-W有用
W额=G动h(不计绳重和摩擦)
简单
机械 影响因素 提高机械
效率的方法
滑轮组 滑轮组的额外功:动
滑轮自重、绳自重、
绳与滑轮之间的摩擦力。
①动滑轮的重力;
②绳重,滑轮与绳、与轴之间的摩擦力。③物体的重力。 ①提升同样重的物体时,动滑轮越轻,其机械效率越大。
②可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法,或减小滑轮组中动滑轮自重等;
③同一滑轮组,所提重物越重,其机械效率越大。
简单
机械 有用
功 总功 额外功 机械效率
滑轮
组 W有用
=GH W总=Fs
W总=Gh
+G总h
(不计绳
重和摩
擦) W额=W总-
W有用
W额=G动h(不
计绳重和摩
擦)
简单
机械 有用
功 总功 额外功 机械效率
斜面 W有用
=Gh W总=Fl
W总=Gh+Fl
(f为摩擦
力) W总=W总
-W有用
W总=fl
(f为摩擦力)
简单机
械 影响因素 提高机械
效率的方法
斜面 ①斜面的倾斜程度;
②斜面的粗糙程度;
③材料。 材料一定时,斜面的①倾斜程
度越大,斜面②越光滑,机械
效率越高。
重点四:测量滑轮组的机械效率
1.实验原理:η=×100%。
2.测量方法:用弹簧测力计测出钩码重G、拉力F,用刻度尺测
出钩码上升的高度h、绳端移动的距离s。
3.实验