14人與機(jī)械課件16(魯科版必修2)

第4節(jié)人與機(jī)械1.能計(jì)算機(jī)械效率，并知道其物理意義。2.了解功率和機(jī)械效率是從不同方面反映機(jī)械性能的兩個(gè)物理量，它們之間無(wú)必然的聯(lián)系。3.了解現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展水平，增強(qiáng)效率意識(shí)。重點(diǎn):機(jī)械效率的計(jì)算和物理意義。難點(diǎn):1.判斷功率和機(jī)械效率是從不同方面反映機(jī)械性能的兩個(gè)物理量，它們之間無(wú)必然的聯(lián)系;2.辯證認(rèn)識(shí)智能化機(jī)械使用的利與弊。一、功率與機(jī)械效率1.機(jī)械效率(1)機(jī)械效率的定義：有用功與_____的比值或有用功率與________的比值。(2)表達(dá)式：η=_________=_________。(3)物理意義：表示機(jī)械做功或利用該機(jī)械實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的___________的物理量?？偣偣β视行С潭?4)特點(diǎn)：不考慮摩擦阻力和其他額外阻力的理想情況下機(jī)械效率______，實(shí)際情況中機(jī)械效率________。2.功率和機(jī)械效率兩者是從不同方面反映機(jī)械性能的兩個(gè)物理量，它們之間沒(méi)有必然聯(lián)系，功率大，表示機(jī)械_______，而機(jī)械效率高，則表示機(jī)械對(duì)能量的_______高。等于1總小于1做功快利用率二、機(jī)械的使用使用目的發(fā)展趨勢(shì)注意問(wèn)題代替甚至超越人力工作,使人們的工作更輕松、更有效。智能化水平越來(lái)越高,高智能機(jī)器人廣泛進(jìn)入生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域。智能化機(jī)械若使用不當(dāng),會(huì)給人類(lèi)造成危害?！九幸慌小?/p>

（1）功率大，機(jī)械效率就大。()（2）機(jī)械做功越多，其效率就越大。()（3）隨著科技的發(fā)展，人類(lèi)能夠制造出機(jī)械效率等于1的機(jī)械。()提示：（1）功率是對(duì)物體做功快慢的描述，機(jī)械效率是有用功與總功的比值，表示機(jī)械實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的有效程度，故（1）錯(cuò)。（2）機(jī)械效率是有用功與總功的比值，機(jī)械做功再多，由于無(wú)法確定其有用功的多少，故無(wú)法計(jì)算其效率的大小，（2）錯(cuò)。（3）機(jī)械工作時(shí)總會(huì)伴隨著做一些無(wú)用功，由

η不會(huì)等于1，故不能制造出機(jī)械效率等于1的機(jī)械，（3）錯(cuò)。功率與機(jī)械效率1.試分析功率、機(jī)械效率二者的物理意義是否相同，它們之間有無(wú)必然聯(lián)系？提示：功率是單位時(shí)間內(nèi)物體做功的多少，反映物體做功的快慢程度；機(jī)械效率則是有用功與總功的比值，反映機(jī)械對(duì)總功利用率的高低。功率和機(jī)械效率分別表示了機(jī)械的不同性能，這二者之間并沒(méi)有必然的聯(lián)系。2.根據(jù)機(jī)械效率的定義分析提高機(jī)械效率的意義。提示：機(jī)械效率

對(duì)于任何機(jī)械，因?yàn)槟Σ?、自重等因素不可避免，所以W額外(或P額外)一定不為零，即W有用總小于W總。所以任何機(jī)械的機(jī)械效率總小于1，即η<1。提高機(jī)械效率η，就是要增加W有用而減小W額外，使能量盡可能多地轉(zhuǎn)化為有用能量，提高能源利用效率，節(jié)約能源，減少浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?！局R(shí)點(diǎn)撥】理解機(jī)械效率(1)總功：人們利用機(jī)械做功時(shí)，作用在機(jī)械上的動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功。(2)額外功：為了要實(shí)現(xiàn)目的不得不做的額外部分的功。例如克服機(jī)械自身的重力、摩擦力等所做的功。(3)有用功：是指克服有用阻力所做的功。例如：利用滑輪組在豎直方向上提升重物時(shí)，克服物體的重力所做的功是有用功。(4)機(jī)械效率:【探究歸納】功率與機(jī)械效率1.機(jī)械效率的計(jì)算：2.功率和機(jī)械效率的區(qū)別：功率表示做功的快慢；機(jī)械效率表示機(jī)械對(duì)總能量的利用率。它們之間沒(méi)有什么必然的聯(lián)系?！镜淅咳鐖D所示,工人用240N的拉力拉繩使水中的小船勻速靠岸,在10min內(nèi)繩子被拉下60m,已知小船重1.8×104N,小船行進(jìn)中受到的阻力是它所受重力的0.01倍,求:(1)工人拉繩時(shí)做功的功率。(2)此裝置的機(jī)械效率。(3)此裝置是否省力?是否省位移?(4)若克服滑輪阻力做功不變,小船增重至3.6×104N,機(jī)械效率變?yōu)槎嗌?【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):（1）人拉繩時(shí)人的作用對(duì)象是繩。人拉繩的功率是指總功率。（2）明確人對(duì)小船的有用功率指克服小船受到的阻力而做功的功率?！窘馕觥?1)工人拉繩的功率=24W。(2)小船靠岸時(shí)的有用功率此裝置的效率

(3)題中兩個(gè)滑輪皆為定滑輪,該裝置既不省力,也不省位移,只是改變了施力方向。(4)若還是將繩子拉下60m,克服滑輪阻力做功W額外=W總-W有用W額外=240N×60m-1.8×104N×0.01×60m=3600J小船增重后,W′有用=F·s=3.6×104×0.01×60J=21600J所以答案：（1）24W（2）75%（3）不省力不省位移（4）85.7%【變式訓(xùn)練】一臺(tái)輸出功率為10kW的電動(dòng)機(jī),效率為90%,帶動(dòng)一臺(tái)效率為70%的起重機(jī)勻速提升1t的重物,重物被提升的速率為多少?(g取10m/s2)【解析】提升重物時(shí)的牽引力F=mg,有用功率為P有用=η1η2P0=0.9×0.7×104W=6.3×103WP有用=mgv,所以v=P有用/mg=0.63m/s。答案:0.63m/s【溫馨提示】機(jī)械效率是有用功與總功的比值，因此分析和求解總功、有用功（額外功）是解題的關(guān)鍵?！镜淅坑萌鐖D所示的裝置提升物體，物體重250N，動(dòng)滑輪重10N。斜面長(zhǎng)5m、高3m，人在右側(cè)用F=100N的力拉繩，使物體勻速地由斜面底部上升到頂端，不計(jì)繩的質(zhì)量及輪和軸的摩擦。求：(1)該裝置的機(jī)械效率；(2)斜面對(duì)物體的摩擦力?？疾閮?nèi)容機(jī)械效率的綜合計(jì)算【思路點(diǎn)撥】解答該題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)拉力F所做的功等于總功。(2)克服重物的重力所做的功等于有用功。(3)明確總功、有用功和額外功的關(guān)系。【解析】此裝置為組合機(jī)械，它是滑輪組和斜面的組合。我們要根據(jù)滑輪組和斜面的特點(diǎn)來(lái)解題。(1)設(shè)斜面長(zhǎng)為L(zhǎng)，高為h，動(dòng)滑輪重為G0，當(dāng)物體由斜面底部上升到斜面頂端時(shí)，繩自由端移動(dòng)的距離為s，根據(jù)題圖可知：s=2L，W有=Gh，W總=F·s=2F·L=75%