初中沪科版（五四制）(2024)第5节 机械效率授课ppt课件

这是一份初中沪科版（五四制）(2024)第5节 机械效率授课ppt课件，共30页。PPT课件主要包含了CONTENTS，PARTONE，PARTTWO，W有用300J，没用但不得不做，W额外75J，W总375J，有用功“W有”，额外功“W额”，总功“W总”等内容，欢迎下载使用。
随着人类文明的不断发展，各类功能不同的机械逐步代替人类完成一些繁重而复杂的工作， 例如，机械手（图 8-5-1 ）能模仿人类手部的动作用以抓取、搬运物件或操作工具。机械的大 量使用也使人类对能源的需求越来越大。机械工作的过程中，是否做的功越多，能量利用的效率也越高呢？
使用机械可以省功吗？
有用功、额外功、总功
使用机械可以省 功吗？
生活中，许多机械都能达成省力效果。例如，使用省力杠杆可以省力，使用动滑轮也可以省力。
长期以来，人们很想知道使用机械能否省功。为了回答这个问题，我们就要测量使用机械前后的做功情况。通过比较使用机械前后所做的功来判断使用机械是否可以省功。
如图 8-5-2 所示，用不同的方式将两个相同钩码提升 0.5 m， 比较使用机械所做的功与不用机械所做的功是否有差异。
我们可以从两点出发论证使用机械是否省功。 一、从钩码（简单机械作用的对象）出发，根据前面我们所学的克服重力做功来分析，且假设每个钩码的重力为1N。
方式一:人不使用简单机械所做功等于克服钩码重力所作的功。W人=W钩码=G钩码h=2N×0.5m=1J
方式二:使用简单机械所做功也等于克服钩码重力所作的功。W动滑轮=W钩码=G钩码h=2N×0.5m=1J
W人=W动滑轮，即两种方式做功相同，即使用动滑轮（简单机械）不省功。
提问：为什么两种方式所做功都等于克服钩码重力所作的功？
提示：我们可以从使用简单机械所要达到的效果或目的等出发思考
二、直接从简单机械出发
方式一:人不使用简单机械所做功等于人的拉力与人的拉力方向上移动的距离的乘积。忽略其他因素，人的拉力方向为竖直向上，且大小等于两个钩码的重力，人的拉力方向上移动的距离等于钩码提升的距离；因此，W人=F拉1S1=G钩码h==2N×0.5m=1J
方式二:使用简单机械所做功等于动滑轮绳子提拉端的拉力与绳子提拉端移动的距离的乘积。忽略其他因素，动滑轮绳子提拉端的拉力等于两个钩码重力的一半，绳子提拉端移动的距离等于钩码提升的距离的2倍；因此，W动滑轮=F拉2S2=1/2G钩码×2h==1N×1m=1J
注：答题时需把必要的文字语言转化为物理符号。
迄今为止，人类所有的实践表明，为了达到同一效果，使用机械所做的功都不会少于不用机械所做的功，也就是使用任何机械都不能省功。这是一个普遍的结论，对任何机械都适用。
综上，由如图 8-5-2 所示的实验，我们从理论上分析，无论从以上两点阐述中的哪一点出发，都能得到一个结论：使用动滑轮（简单机械）不省功。
有用功、额外功、总功
在图 8-5-2 中，使用动滑轮提升重物时， 除了要克服重物的重力做功，同时也需要克服动 滑轮本身所受的重力而多做一些功。
其中，使重物上升所做的功是有用的，是必须做的功，这部分功叫做有用功W有用；除了有用功以外，其他的功叫做额外功 W额外 ，额外功通常来自克服机械部件间的摩擦以及克服机械自重所做的功；最终拉力所做的功是有用功与额外功的总和，叫做总功W总，即W总 = W有用 + W额外
克服动滑轮重做功60 J
克服物体重做功300 J
克服摩擦力做功15 J
人们总希望有用功占总功的比例越大越好。
为了表示这个比例，物理学中引入了“机械效率”。
W总= W有 + W额
实际情况下，使用任何机械都不可避免地要做一些额外功，有用功只是总功的一部分，有用功在总功中所占比例越大，机械对外界输入能量的利用程度就越高，也就是机械工作的效率越高。物理学中把有用功与总功之比叫做机械效率，通常用百分率表示，符号是 η,即
1.定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。
表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。
4.因为 W有用 < W总 ，所以， η < 1。
机械效率一般用百分率表示，没有单位
5.一些机械的机械效率
6.怎样才能提高机械的效率（减少额外功）
例题：起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m,而它的电动机所做功3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg.
F=G=mg =0.5×103kg×10N/kg=5×103N
起重机提升重物所做的有用功：
W有=Fh=5×103N×3m =1.5×104J
有没有机械效率为100%的机械？为什么？
1.机械效率高低只表示有用功占总功的比值大小，不能说明做有用功多少；2.机械效率是有用功跟总功的比值，只有大小，没有单位；3.由于额外功总是存在，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1；4.机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，机械性能越好；5.机械效率高低与做功多少，功率大小，是否省力，提升高度无关。
1 ．有两台机器， 甲的机械效率为 90% ，乙的机械效率为 80% 。下列说法正确的是 ( )A ． 甲做的有用功一定比乙做的有用功多B ．两台机器做的总功相等时， 甲做的有用功一定比乙做的有用功多 C ． 甲一定比乙更省力D ． 甲做的功一定比乙做的功多
2 ．关于机械做功，下列说法正确的是 ( )A ．机械做功越多，机械效率越高 B ．功率越大，做功越快C ．所做有用功越多，机械效率越高 D ．越省力的机械，机械效率越高
3 ．下列各措施中能提高滑轮组机械效率的是 ( )A ．减小提升高度 B ．增大提升速度C ．改用质量大的定滑轮 D ．增大被提升物体的质量
4 ．如图，小明分别用甲、乙滑轮把同一桶沙提升相同高度。用甲滑轮所做的有用功为 W1，机械效率η1 ；用乙滑轮所做的有用功为 W2，机械效率为η2 ，若不计绳重与摩擦，则 ( )
A ． W1 = W2；η1 =η2 C ． W1 < W2；η1 =η2
B ． W1 > W2；η1 η2
5．有一批花盆需要运送到 3 楼办公室，花盆总重 200N，有三种方案（如图所示）可供选择：方案一：人直接提上去方案二：用轻质绳、5N 的动滑轮以及 10N 的铁桶吊上去方案三：用轻质绳、5N 的动滑轮以及 2N 的布袋吊上三种方法中有用功最少的是 ( )
A ．方案一 B ．方案二 C ．方案三 D ．三种方案都相同
6．如图，用动滑轮和杠杆，把同一个钩码分别提升相同的高度，以下判断一定正确的是（　　）A．两个测力计的示数相同B．两套机械做的有用功相等C．测力计的拉力做的总功相等D．两套机械的机械效率相等
7．如图所示，用一个重为8N的动滑轮来提升物体，在实际工作中竖直向上的拉力为20N，则动滑轮的机械效率（　　）A．一定等于80%B．一定大于80%C．一定小于80%D．以上情况都有可能
8．如图所示，工人在斜面上将一个重为 400N 的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F = 200N ，斜面长s = 5m 、高h = 2m 。关于该过程，下列说法正确的是 ( )
A ．有用功为 1000JC ．物体受到的摩擦力为 200N
B ．额外功为 400JD ．斜面的机械效率为 80%