2018版 第1章 第4節(jié) 人與機(jī)械

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1、2021版第1章第4節(jié)人與機(jī) 第4節(jié)人與機(jī)械 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)脈絡(luò) 1?知道機(jī)械的額定功率和機(jī)械效率的物理意義，能熟練 計(jì)算機(jī)械效率.(重點(diǎn)) 2?理解功率和機(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.(難點(diǎn)) 3 ?了解現(xiàn)代機(jī)械的開展水平及使用. 廠1機(jī)械的性制 人與機(jī)械 1-［機(jī)械的f吏用卜 -擔(dān)噥沁喲左法 功率和機(jī)械效率 ［先填空］ 1機(jī)械效率 ⑴定義：有用功與總功的比值或克服有用阻力做功的有用功率與總功率的 比值. W P (2) 定義式：尸于=7有用? 總 總 (3) 特點(diǎn)：不考慮摩擦阻力

2、和其他額外阻力的理想情況下，機(jī)械效率等于1, 實(shí)際情況中機(jī)械效率總小于1? (4) 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)化的有效程度的物理 量. 2. 功率與機(jī)械效率 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，它們之間沒有 必然聯(lián)系?功率大，表示機(jī)械做功快；機(jī)械效率高，表示機(jī)械對(duì)總能量的利用_ 率高. ［再判斷］ 1 ?在理想情況下，機(jī)械效率可以大于1?(X) 2?有用功增大時(shí)機(jī)械效率一定增大.(X) 3?功率的大小和機(jī)械效率沒有關(guān)系.(J) ［后思考］ 如圖1-4-1所示,一級(jí)方程式賽車裝備了強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī),其功率最高可達(dá)900 馬力，車速最高可達(dá)370公

3、里/小時(shí)?賽車的功率大，說明什么問題？功率大效 率一定大嗎？ 圖 1-4-1 【提示】 功率大說明機(jī)器做功快”這是車速快的動(dòng)力源泉■但其效率不一 定大, 為有用功占總功的比例不一定大. ［合作探討］ 如圖1-4-2所示，工人用滑輪組將重物提升到高處. 圖 1-4-2 探討1：在實(shí)際問題中，為什么機(jī)械效率總小于1? 【提示】 應(yīng)用機(jī)械做功，根據(jù)功的原理可知，動(dòng)力做的總功等于克服有用 阻力和無(wú)用阻力所做的功，實(shí)際問題中，無(wú)用阻力做的功不等于零， 此，有用 功一定小于總功，機(jī)械效率小于1. 探討2：為什么說機(jī)械效率越高，機(jī)械對(duì)能量的利用率越高?

4、 【提示】 機(jī)械效率高"說明有用功與總功的比值大，總功等于能■轉(zhuǎn)化的 總量，有用功等于轉(zhuǎn)化成的有用能■，也就是所利用的能■，因此，機(jī)械效率越 高，相等能■的轉(zhuǎn)化過程中利用的能■越多. ［核心點(diǎn)擊］ 功率 機(jī)械效率 定義 物體所做的功跟完成這些功所用時(shí) 間的比值 有用功跟總功的比值或有用功率和 總功率的比值 公式 W P- t 或 P_Fv W P n—w有用或n —聲用，總小于1 總 總 意義 表示做功的快慢 表示機(jī)械對(duì)總能量利用率的上下 關(guān)系 兩者沒有必然的聯(lián)系，功率大的機(jī)械 不定大 E效率不定高，機(jī)械效率高的功率 1 ?有甲、乙兩臺(tái)機(jī)械，功率p

5、 ffl>p，機(jī)械效率n甲

6、錯(cuò)；根據(jù)定義式說嚴(yán)，D正確. 【答案】D X104 N,小船行進(jìn)中受到的阻力是它所受重力的0.01倍，求: 圖 1-4-3 ⑴工人拉繩時(shí)做功的功率； ⑵此裝置的機(jī)械效率. 【解析】 (1)工人拉繩時(shí)做功的功率 W = 24 W. p W,_Fs ,240 X 60 Pi= t -~T- 10X60 ⑵小船靠岸時(shí)的有用功率 P2=^峠=錯(cuò)誤! W = 18 W 此裝■的機(jī)械效率n=p2=75%. P1 【答案】(1)24 W (2)75% “四步〃巧解機(jī)械效率 1 ?確定有用功：有用功是到達(dá)使用機(jī)械的目的而所做的功，也就是不使用 機(jī)械直接用手所做的功

7、. 2.確定額外功：克服摩擦等無(wú)用阻力所做的功是額外功? 3.確定總功：（1）確定所研究的機(jī)械及輸入給機(jī)械的力所做的總功；⑵聊總 皿有用皿額外；（3）W總前輸出皿損失. 4.求解機(jī)械效率：n= W有用=p有用=p輸出 k P輸入, 機(jī)械的使用 ［先填空］ 1.使用目的 代替甚至超越人力工作，使人們的工作更輕松、更有效. 2.開展趨勢(shì) 智能化水平越來越高，高智能機(jī)器人廣泛進(jìn)入生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域. 3. 注意問題 智能化機(jī)械假設(shè)使用不當(dāng)，會(huì)給人類造成危害. ［再判斷］ 1 ?總功一定，增大額外功可以提高機(jī)械效率.（X） 2?有用功一定，減少額外功可以提高機(jī)械效率

8、.（V） 3?額外功一定，減少總功可以提高機(jī)械效率.（X） ［后思考］ 核桃是外殼堅(jiān)硬的果實(shí)，要想補(bǔ)腦要多吃核桃，為什么吃核桃時(shí)用核桃夾 破殼呢？ 【提示】 由于核桃夕b殼堅(jiān)硬，想破殼必須選用省力的工具，所以選用核桃 夾? ［合作探討］ 生產(chǎn)、生活中，為了節(jié)省人力，常使用不同的機(jī)械來搬運(yùn)物體，滑輪是一種最簡(jiǎn)單的機(jī)械形式，如圖1-4-4所示，甲、乙、丙、丁四個(gè)裝置是利用不同的 滑輪組合提升重物到同一高度. 圖 1-4-4 探討1：四種不同的裝置中，有用功是什么？相同嗎? 【提示】 有用功是克服物體的■力所做的功， 種情況的有用功相同. 探討2：提升重物過程中的額外功

9、是什么？哪種情況額外功最多? 【提示】 額外功是克服滑輪重力所做的功，丁圖中額外功最多. 探討3：機(jī)械效率的上下與有用功的多少有沒有直接關(guān)系，有用功越多，機(jī) 械效率越高嗎？ 【提示】 機(jī)械效率的上下與有用功的多少?zèng)]有直接關(guān)系，物體做的有用功 多，機(jī)械效率不一定高. ［核心點(diǎn)擊］ 提高機(jī)械效率的方法 1?減少額外功 (1) 在保證機(jī)械能夠平安正常工作的前提下，盡量減輕機(jī)械本身的重力，可 減少額外功. (2) 通過減少克服摩擦力做功，如加潤(rùn)滑劑，用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦等， 來減少額外功. 2.增加有用功 當(dāng)額外功一定時(shí)，在機(jī)械能夠承受并且能夠保證平安正常工作的前提

10、下， 盡可能增加有用功?例如起重機(jī)提起重物時(shí)，盡可能增加每次提起重物的重力， 充分發(fā)揮機(jī)械的作用. 3?甲、乙兩個(gè)機(jī)械的機(jī)械效率分別為80%、60%,兩者相比，那么以下說 法中正確的選項(xiàng)是() A?使用甲機(jī)械省力 B?使用甲機(jī)械做功快 C.在相同時(shí)間內(nèi)，使用甲機(jī)械完成的功多 D?乙機(jī)械的額外功在總功中占的比例大 【解析】機(jī)械效率是有用功和總功的比值，表示有用功在總功中所占的份 額，與是否省力、做功多少和做功快慢無(wú)關(guān). 【答案】D 4?如圖1-4-5所示，不計(jì)任何摩擦，分別用定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組把同 一個(gè)物體勻速升到同一高度，其中機(jī)械效率最高的是（） 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：45732

11、021】 圖 1-4-5 A?定滑輪 B.動(dòng)滑輪 C?滑輪組 D?無(wú)法確定 【解析】 在把重物勻速提升到同一高度的過程中■克服■力所做的功等于 有用功，三種情況下所做的有用功相同，均為W有用二Gh. 使用定滑輪時(shí)，拉力所做的總功為W1 = Gh，機(jī)械效率為％ = 1 ； 使用動(dòng)滑輪時(shí)，拉力所做的總功為w2 = 2（G + G0）X2h = Gh + G0h，機(jī)械效 率為"2=急； 使用滑輪組時(shí)，拉力所做的功為 W3 = |(G + G0)X3h = Gh + G0h , 機(jī)械效率為n3 = Gh Gh + G0h <1； 綜合上述分析可知，選項(xiàng)A正確. 【答案】A 在用滑輪組提升重物時(shí)，假設(shè)不計(jì)摩擦阻力，那么n = Gh 1 1 1 "FT = Gh+W^ = W2 = CT = G~ 1+血 fh 1+e 即提高滑輪組的機(jī)械效率可以采取增加被提升物的質(zhì)量或減小滑輪質(zhì)量的 第7頁(yè) 方法.