2018-2019学年高中物理鲁科版必修2（课件+检测）：第1章 第4节　人与机械 (2份打包)

第4节　人与机械 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道机械的额定功率和机械效率的物理意义，能熟练计算机械效率．(重点) 2．理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量，它们之间无必然的联系．(难点) 3．了解现代机械的发展水平及使用. 功 率 和 机 械 效 率 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． (2)定义式：η＝. ＝ (3)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. (4)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．功率与机械效率 功率和机械效率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． 1．在理想情况下，机械效率可以大于1.(×) 2．有用功增大时机械效率一定增大．(×) 3．功率的大小和机械效率没有关系．(√) 如图1­4­1所示，一级方程式赛车装备了强大的发动机，其功率最高可达900马力，车速最高可达370公里/小时．赛车的功率大，说明什么问题？功率大效率一定大吗？ 图1­4­1 【提示】　功率大说明机器做功快，这是车速快的动力源泉，但其效率不一定大，因为有用功占总功的比例不一定大． 如图1­4­2所示，工人用滑轮组将重物提升到高处． 图1­4­2 探讨1：在实际问题中，为什么机械效率总小于1? 【提示】　应用机械做功，根据功的原理可知，动力做的总功等于克服有用阻力和无用阻力所做的功，实际问题中，无用阻力做的功不等于零，因此，有用功一定小于总功，机械效率小于1. 探讨2：为什么说机械效率越高，机械对能量的利用率越高？ 【提示】　机械效率高，说明有用功与总功的比值大，总功等于能量转化的总量，有用功等于转化成的有用能量，也就是所利用的能量，因此，机械效率越高，相等能量的转化过程中利用的能量越多． 功率 机械效率 定义 物体所做的功跟完成这些功所用时间的比值 有用功跟总功的比值或有用功率和总功率的比值 公式 P＝或P＝Fv η＝，总小于1或η＝ 意义 表示做功的快慢 表示机械对总能量利用率的高低 关系 两者没有必然的联系，功率大的机械效率不一定高，机械效率高的功率不一定大 1．有甲、乙两台机械，功率P甲>P乙，机械效率η甲<η乙，下列说法正确的是(　　) 【导学号：45732017】 A．在相同的时间内，乙机械做的功多 B．做相同的有用功，甲用的时间少 C．甲机械中的摩擦阻力一定比乙机械中的大 D．甲机械的输出功率和输入功率之比小于乙机械的输出功率和输入功率之比 【解析】　机械所做的功W＝Pt，由于P甲>P乙，所以在相同时间内W甲>W乙，故A错；机械所做的有用功W有＝ηPt，由此可知有用功由η、P、t三个因素决定，所以无法比较做相同的有用功所用的时间，故B错；无用功应包括克服摩擦阻力和额外阻力所做的功，所以效率低的机械摩擦阻力不一定大，故C错；根据定义式η＝可知，D正确． 【答案】　D 2．如图1­4­3所示，工人用240 N的拉力拉绳使水中的小船匀速靠岸，用10 min将绳子拉下60 m，已知小船重1.8×104 N，小船行进中受到的阻力是它所受重力的0.01倍，求： 图1­4­3 (1)工人拉绳时做功的功率； (2)此装置的机械效率． 【解析】　(1)工人拉绳时做功的功率 P1＝ W＝24 W.＝＝ (2)小船靠岸时的有用功率 P2＝ W＝18 W＝＝ 此装置的机械效率η＝＝75%. 【答案】　(1)24 W　(2)75% “四步”巧解机械效率 1．确定有用功：有用功是达到使用机械的目的而所做的功，也就是不使用机械直接用手所做的功． 2．确定额外功：克服摩擦等无用阻力所做的功是额外功． 3．确定总功：(1)确定所研究的机械及输入给机械的力所做的总功；(2)W总＝W有用＋W额外；(3)W总＝W输出＋W损失． 4．求解机械效率：η＝.＝＝ 机 械 的 使 用 1．使用目的 代替甚至超越人力工作，使人们的工作更轻松、更有效． 2．发展趋势 智能化水平越来越高，高智能机器人广泛进入生产、生活的各个领域． 3．注意问题 智能化机械若使用不当，会给人类造成危害． 1．总功一定，增大额外功可以提高机械效率．(×) 2．有用功一定，减少额外功可以提高机械效率．(√) 3．额外功一定，减少总功可以提高机械效率．(×) 核桃是外壳坚硬的果实，要想补脑要多吃核桃，为什么吃核桃时用核桃夹破壳呢？ 【提示】　由于核桃外壳坚硬，想破壳必须选用省力的工具，所以选用核桃夹． 生产、生活中，为了节省人力，常使用不同的机械来搬运物体，滑轮是一种最简单的机械形式，如图1­4