人们使用机械工作的目的,就是做人们需要做的功,这部分功在物理学中叫做有用功。但是,在实际中,人们为了达到工作目的,往往还不得不做并非人们需要的功,这部分功叫做额外功。例如:使用滑轮组提升钩码或建筑材料,拉力对钩码或建筑材料做有用功,对动滑轮做额外功。 实验滑轮组 塔吊滑轮组
有用功和额外功都是有动力来完成,因此有用功跟额外功之和叫做总功。 物理学中,把有用功跟总功的比值叫做机械效率,由于有用功总比总功小,因此机械效率小于1.【举手提问】 【新课学习】 一、测量滑轮组的机械效率 根据功的概念,有用功W有,需要测出阻力G和在阻力方向移动的距离h,用W有=Gh算出.总功W总,需要测出拉力F和在拉力方向移动的距离s,用W总=Fs算出.实验装置安装图
根据机械效率公式: 即可算出滑轮组的机械效率。 [观察与实验] 视频:测量滑轮组的机械效率 (选择音量横屏看)
[实验反思] 1.实验时缓慢匀速拉动弹簧测力计读出拉力大小,用刻度尺测出钩码上升的高度和弹簧测力计移动的距离。 在所用滑轮组一定时,提升的物体越重,机械效率越高。
二、影响滑轮组机械效率的因素 ①主要因素是克服动滑轮重做额外功.
②其它因素是滑轮跟绳子、轮与轴之间摩擦以及绳重做额外功.
3.在水平方向使用滑轮组时,因动滑轮受重力方向竖直向下,在重力方向没有做功,因此影响滑轮组机械效率主要因素是摩擦。三、提高机械效率的方法 现代社会是讲效率的社会,人们总希望以尽可能少的消耗,取得尽可能多的效益。在日常生活和工农业生产中,提高机械效率、更充分地发挥机械设备的作用有着重要的经济意义。提高机械效率的主要办法是从影响机械效率的因素出发,改进机械的结构,使其更合理、更轻巧,经常保养,定时润滑,使机械处于良好的运转状态。
四.滑轮组用途广泛
在生产中,大型机械设备,例如:大吊车、塔吊、龙门吊、高铁电力网补偿器等都要使用滑轮组。
大吊车 塔吊 电梯及滑轮组
手摇晾衣架及滑轮组
【中考真题训练】 1.(2019邵阳)(8分) 某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率,实验过程如下:
①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格.
②按图安装滑轮组,分别记下沙袋和绳端的位置.
③匀速拉动弹簧测力计,使沙袋升高,读出拉力F的值,用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s,将这三个量填入表格. ④算出有用功W有,总功W总,机械效率η.
⑤改变沙袋中沙子的重量,重复上面的实验.
请根据实验过程和实验记录,思考并回答:
(1)在第一次实验中,粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s,你认为s应该为 m. (2)根据表中数据,可计算得出第二次实验的机械效率为 .
(3)根据表中数据,分析得出所用动滑轮的重为 N.(绳重和摩擦忽略不计).
(4)分析三次实验中的数据,可以发现用同一个滑轮组提升重物,物重越大,滑轮组的机械效率 (选填“越大”“越小”或“不变”).
2.(2018德州) 装置图: 表格: 结论: 通过比较 (填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高. 通过比较2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 .问题讨论: 实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,有同学认为应静止时读数你认为他的想法 (选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响.3.(2019绥化)(5分) 如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置.测得的实验数据如下表.(1)实验过程中,应竖直向上 拉动弹簧测力计. (2)第三次实验中滑轮组的机械效率是 .
(3)分析表中实验数据可知,同一滑轮组,物重 ,滑轮组的机械效 率越高.
(4)若在第三次实验中,物体上升的速度为0.1m/s,则拉力F的功率为 W.
(5)创新小组也利用重为1N、2N、4N的物体进行了三次实验,每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值,则创新小组测量值偏大的原因可能是 (填字母)
A.测拉力时,弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方
B.弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升 C.所使用的动滑轮的重力小于智慧小组 参 考 答 案 在 下 边 找 哦 ! 参考答案: 1.(1) 0.6 (2)75% (3)0.3(4)越大
2.(1)乙 80% (2)1、2 越低 (3)不正确 摩擦力 3.(1)匀速缓慢(2)74.1% (3)越大(越重)(4)0.54 (5)C
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