11.3 如何提高机械效率 课件 ---2024-2025学年沪粤版物理九年级上册

沪粤版九年级上册同步课件 第十一章 机械功与机械能 第3节 如何提高机械效率 24888 1.了解有用功、额外功和总功； 2.了解机械效率并会进行简单的计算； 3.探究滑轮组机械效率及其影响因素。 学习目标 24888 思考： 不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体时做的功相同吗？ 实验探究：使用动滑轮是否省功 实验步骤： ①如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，所做的功为：W1=G.h。将数据填入表格。 ②如图乙所示，用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，动力所做的功为：W2=F.S。并记录实验数据。 甲 乙 新知学习 知识点一：有用功与额外功 24888 24888 做功的方式 拉力 F/N 物体升高的 高度h/m 拉力移动的 距离S/m 拉力做的 功W/J 直接用弹簧测力计 提升2个钩码 2 0.1 0.1 用弹簧测力计和一个 动滑轮提升2个钩码 1.2 0.1 0.2 0.2 0.24 实验数据 实验结论：实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但使用动滑轮时拉力做的功要多一些。这说明，尽管使用动滑轮会省力，在使用动滑轮的时候，还得克服动滑轮的重力，以及绳子与滑轮之间的摩擦做功。所以，使用机械不能省功，还需要额外多做一部分功。 24888 1.有用功（W有用）：我们需要的、有价值的功。 2.额外功（ W额外）：对人们既无利用价值又不得不做的功 3.总 功（ W总）：动力对机械做的功 即有用功与额外功的总和 W总 = W有用 + W额外 24888 用水桶从井中提水的时候,所做的功哪部分是有用功,哪部分是额外功? 提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。 如果桶掉到井里,从井里捞桶的时候,捞上的桶里带了一些水,这种情况下哪部分是有用功,哪部分是额外功? 提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。 【想一想 ，议一议】 24888 无论采取那种方法都必须做的功。即：为达到目的所必须做的功。 W有用=G物·h 有用功 额外功 并非人们需要但又不得不做的功 （1）克服机械自重做功： W额外=G动滑轮·h 使用动滑轮或滑轮组时： （2）克服机械间的摩擦做功： 使用斜面时： W额外=f摩擦·L 24888 动力对机械所做的功。有用功和额外功的和等于总功。 W总=W有用+ W额外 公式（1） ： 公式（2） ： W总=F动力·s动力 作用在机械上的动力 动力作用点移动的距离 总功 24888 （1）机械效率通常用百分数表示，没有单位。 1. 定义：有用功跟总功的比值叫机械效率（η） （2）机械效率总小于1 。 （因为有用功总小于总功） 2. 公式： 3. 特点： 知识点二：机械效率 24888 使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是50%，也可以说有用功在总功中占的比例是50%，另外的50％是额外功。 起重机的机械效率是50%，它表示什么意义？ 24888 物理意义：机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。 一些机械的机械效率 抽水机 60%～80% 起重机 40%～50% 喷气发动机 50～60% 柴油机 28%～40% 24888 滑轮或滑轮组竖直提升重物的机械效率 机械效率= 不计绳重、摩擦力 机械效率= = 24888 例题：一台起重机将重3600 N的货物提高5 m。求： (1) 起重机做的有用功是多少？ (2) 如果额外功是12000 J，起重机的机械效率是多少？ 解：(1) W有＝Gh＝3600 N×5 m＝18000 J； (2) 如果额外功是12000 J，则总功为： W总＝W有+W额＝18000 J+12000 J＝30000 J； 起重机的机械效率： W有用 W总 ×100%＝ η＝ 1.8×104 J 3×104 J ×100%＝60%。 24888 实验步骤： 1.如图组装滑轮组，测出钩码的重力G，并记下钩码和绳端的位置。 2.匀速竖直缓慢拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升，测出拉力F，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。 3.算出有用功W有、总功W总、机械效率ƞ并填入表格。 4.改变钩码数量，再做两次上面的实验。 知识点三：测算滑轮组的机械效率 24888 演示：测量滑轮组机械效率 24888 钩码重G/N 钩码升高h/m 拉力F/N 拉力移动s/m 有用功 W有/J 总功W总/J 机械效率η 1 2 3 实验1：保持动滑轮重一定，改变钩码重。 结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。 F 1 0.1 0.5 0.3 0.1 0.15 66.7% 1.5 0.1 0.7 0.3 0.15 0.21 71.4% 2 0.1 0.8 0.3 0.2 0.24 83.3% 24888 结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。 实验2:保持钩码重一定，改变动滑轮重。 钩码重G/N 钩码升高h/m 拉力F/N 拉力移动s/m 有用功 W有/J 总功W总/J 机械效率η 1 2 2 0.1 0.8 0.3 0.2 0.24 83.3% 2 0.1 0.7 0.4 0.2 0.28 71.4% 24888 关于测量滑轮组机械效率的几点说明： 1.在测滑轮组的机械效率时，可以不测量 s 和 h； 2.若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时： 即： η= G+G动 G Gh Fs ＝ η＝　　　　　　　　　　 Gh Fnh ＝ G Fn 即： η＝　　　　　　　　　　 G Fn η＝　　　　　　　　　　 G Fn ＝ G＋G动 G F= G+G动 n 与滑轮组绕线方式无关 24888 影响滑轮组机械效率的因素 1.摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间） （减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率） 如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳 2.物重（物重增加，机械效率提高） 3.动滑轮重（动滑轮重减小，机械效率提高） η= = G+G动 G 24888 拓展 如何提高机械效率？ 1. 改进机械的结构，使它更合理，更轻巧。 例如：动滑轮太重，使得滑轮组机械效率很低，换用较轻滑轮就可提高其机械效率。 2. 减小机械间的摩擦力。 例如：加强机械运动部位的润滑。 3. 增大物体的重量。 在额外功不变的情况下增大有用功。 24888 有用功跟总功的比值叫做机械效率 如何提高机械效率 有用功 对人们有用的必须要做的功 并非我们需要但又不得不做的功 有用功与额外功的总和 机械效率总小于1 机械效率 额外功 总功 如何提高机械效率 课堂总结 24888 1.如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升 2m，所用拉力 F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为 80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。 320 课堂练习 24888 2.关于机械效率的说法中正确的是（ ） 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 C 24888 3.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ） A.甲图省力 机械效率甲图大 B.甲图省力 机械效率一样大 C.乙图省力 机械效率一样大 D.乙图省力 机械效率乙图大 C 24888 4.用一个动滑轮，将200N的物体匀速提升2m，所用的拉力F为120N，此动滑轮的机械效率是多少？ 已知：G =200N，h =2m，F =120N，s =2h=4m。 求：η。 解：W有 =Gh = 200N×2m = 400J； W总 =Fs = 120N×4m = 480J。 24888 Lavf55.34.100 $$