机械效率
【学习目标】
1、知道有用功、额外功、总功;
2、理解机械效率定义、大小范围、表示方法、公式、影响因素; 3、知道有用功、额外功、总功关系式; 4、理解机械效率的计算及公式。
【要点梳理】
要点一、有用功、额外功、总功
1、功的原理:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功,也就是使用任何机械都不省功。
在理想情况下,使用机械所做的功等于不使用机械所作的功。 在实际情况中,使用机械所做的功大于不使用机械所作的功。
2、有用功:为了达到某一目的而必须做的功。如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。利用机械工作时对工作目的物做的功叫有用功。
3、额外功:对人们完成某件事情来说没有用,但又不得不做的功,如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。
4、总功:使用机械时,动力做的功,例如:用桶从井中打水。由于工作目的是水,所以对水做的功是有用功,对桶做的功是额外功,人在整个提水过程中做的功是总功。 要点进阶:
1、总功是有用功与额外功之和,即W有用+W额外=W总。
2、额外功的产生是因为利用机械做功时,除了对工作目的物做功外,还要克服机械本身的摩擦力或重力做功。
要点二、机械效率
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。 要点进阶: 1、公式为??W有用,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W总所占的比例越大,做功的效率越高。
2、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。
3、知道增大机械效率的方法
根
据
公
式
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。
要点三、机械效率的几个推导公式
求简单机械的机械效率是初中物理教学的重点内容,也是近年来中考的热点问题。由于计算中涉及到总功、有用功、额外功等抽象概念,特别是滑轮组的机械效率题目中,同一滑轮组在不同负载情况下机械效率不同,有用功在具体情况中的形式不同,隐含条件的渗入,以及特殊形式的滑轮组等等,在学习的过程中常感觉困惑,易造成错解。为了解决这类问题,同学们要搞清楚以下几点: 要对机械效率公式进行归类细化
根据对、
、的具体
理解,可以将机械效率的定义式进行如下归类:
1、在竖直方向上,G是物体重,G动是动滑轮重,h是物体被提升的高度,也是动滑轮被提升的高
度。∴ ,若绳重及摩擦不计,F是拉力,S是拉力F移
动的距离,n是动滑轮上承担力的绳的段数。,
;①②③公式都适合。若是考虑绳重和摩擦力,用滑轮
组把物体提升的高度h,拉力F移动的距离S,总满足S=nh;只可用于①②。
2、在水平方向上,由于物体是匀速运动,滑轮组对物体的拉力F′与水平地面对物体的摩擦力f是
一对平衡力,∴ ,即克服水平面对物体摩擦所做的功在
数值上是等于有用功。
3、在斜面方向上,f是物体与斜面之间的摩擦,L是斜面的长,由于克服斜面对物体摩擦所做的功
是额外功,所以 。
【典型例题】
类型一、基础知识
例1、下列说法正确的是( ) A.效率高的机械,功率一定大 B.做功时间长的机械,功率一定大 C.所有机械的机械效率都小于1 D.功率大的机械做的功一定多
举一反三:
【变式1】某滑轮组经改进后提高了机械效率,若用它把同一物体匀速提到同样的高度,改进后与改进前相比较,下列说法中错误的是( ) A.做的有用功增加了 B.做的总功减少了 C.做的额外功减少了
D.做的有用功跟总功的比值增大了
【变式2】关于机械效率,下列说法正确的是 ( ) A. 越省力的的机械,机械效率越高 B. 有用功多的机械,效率越高 C. 额外功少的机械,机械效率高 D. 总功一定时,有用功多的机械的效率高
例2、如图,两个滑轮组由每个质量相同的滑轮组成。用它们分别将重物G1、G2提高相同高度( )
A.若G1=G2,拉力做的额外功相同 B.若G1=G2,拉力做的总功相同
C.若G1=G2,甲的机械效率大于乙的机械效率