2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第4講 人與機械學案 魯科版必修2目標定位1.知道機械的額定功率和機械效率的物理意義，能熟練計算機械效率.2.理解功率和機械效率是從不同方面反映機械性能的兩個物理量，它們之間無必然的聯(lián)系.3.了解現(xiàn)代機械的發(fā)展水平及使用一、功率與機械效率1機械效率：(1)定義：有用功與_的比值或_與總功率的比值(2)公式：_.(3)物理意義：表示機械做功或利用該機械實現(xiàn)能量轉化的_程度2功率與機械效率：兩者是從不同方面反映機械性能的物理量，它們之間沒有必然的聯(lián)系功率大，表示機械_，機械效率高，表示機械對_的利用率高二、機械的使用使用目的用機械代替人力做功甚至完成超越人力的工作，使人們的工作更_、更_發(fā)展趨勢_水平越來越高，高智能機器人廣泛進入生產(chǎn)、生活的各個領域想一想要行駛一段較長的路程，人們通常選擇一種合適的代步方式，如騎自行車、坐汽車或高鐵等人們選擇以車代步的目的是什么？一、對機械效率的理解及計算1機械效率是機械性能好壞的重要指標之一，機械效率越高，機械越節(jié)能，能量利用率越高2機械效率與功率的區(qū)別功率機械效率定義物體所做的功跟完成這些功所用時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P或PFv或，總小于1意義表示做功的快慢表示機械對總能量利用率的高低關系兩者沒有必然的聯(lián)系，功率大的機械效率不一定高，機械效率高的功率不一定大3.求解機械效率的步驟和方法(1)對機械進行受力分析和運動狀態(tài)分析，找出動力和阻力，尤其注意分清有用阻力和無用阻力(2)根據(jù)功的公式求解動力做的功(總功)、有效阻力做的功(有用功)、無效阻力做的功(額外功)(3)有用功與總功的比值就是機械的機械效率例1如圖1所示，利用輕滑輪將一質量為100 kg的物體沿傾角37的斜面以速度v0.5 m/s勻速拉至高為h1.5 m的斜面頂端(sin370.6，cos370.8)，斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為0.2.試求：(取g10 N/kg)圖1(1)此過程中拉力F的功率是多少？(2)這一過程機械效率是多少？(保留兩位有效數(shù)字)針對訓練不計一切摩擦，用如圖2所示的機械把裝有50 kg蘋果的水果筐勻速的提升到10 m高處已知水果筐的質量為2 kg，求運送蘋果的機械效率(g10 m/s2，結果保留兩位有效數(shù)字)圖2二、提高機械效率的方法1當總功一定時，機械所做的有用功越多(或額外功越少)，機械效率就越高當有用功一定時，機械所做的總功越少或額外功越少，機械效率就越高2要提高機械效率，通常是通過減少額外功來實現(xiàn)的，在無法減少額外功的情況下，則采用增大有用功的方式來實現(xiàn)3機械的機械效率不能無限地提高由于摩擦力的存在，機械的實際效率一定小于1.例2如圖3所示，不計任何摩擦，分別用甲、乙、丙、丁四個裝置把同一個物體勻速提升到同一高度，其中機械效率最小的是()圖3A甲 B乙 C丙 D丁提高機械效率的方法1有兩個人利用斜面共同將木箱拉上汽車，為了提高斜面的機械效率，下列做法中可取的是()A以較快的速度將木箱勻速拉上汽車B以較慢的速度將木箱勻速拉上汽車C改由一個人勻速將木箱拉上汽車D板長不變，改用光滑的斜面板將木箱勻速拉上汽車對機械效率的理解及計算2下列說法正確的是()A機械只能在額定功率下工作B機械效率越大，說明有用功率越大C功率的大小與機械效率的大小無關D隨著科技的發(fā)展機械效率有可能達到100%3某臺機器消耗的能量是1 250 J，它對外做了1 000 J的有用功，則這臺機器的機械效率是()A70% B75% C80% D90%4.如圖4所示，某工人用滑輪組往3 m高的平臺上運送沙土，已知沙土的質量為40 kg，箱子與動滑輪共重100 N，不計繩重和摩擦，工人勻速拉動繩索則此過程中工人做的有用功是多少？此滑輪組的機械效率是多大？(g取10 m/s2)圖4答案精析第4講人與機械預習導學一、1.(1)總功有用功率(2)(3)有效2做功快總能量二、輕松有效智能化想一想既省力又提高速度，使人們更舒適課堂講義例1(1)380 W(2)79%解析該物體受到重力mg、斜面支持力N、摩擦力f、拉力F作用因為物體沿斜面勻速向上運動，所以垂直斜面方向的支持力Nmgcos37沿斜面方向2Ffmgsin37又fN由以上三式可得Fmg N380 N勻速運動時，拉力F的功率PFvF2v38020.5 W380 W(2)物體沿斜面移動的距離s m2.5 m沿拉力的方向通過的距離L2s5 m總功W總FL3805 J1 900 J有用功W有用WGmgh100101.5 J1 500 J則100%79%.針對訓練96%解析本題的有用功為W有用m果gh501010 J5103 J額外功為W額外m筐gh21010 J2102 J總功為W總W有用W額外5.2103 J所以運送蘋果的機械效率100%100%96%.例2D根據(jù)題目條件可知，設物體的重力為G，每個動滑輪的重力為G0.在把物體勻速提升到同一高度的過程中，克服重力所做的功等于有用功，四種情況下所做的有用功相同，均為W有用Gh.使用甲裝置時，拉力所做的總功為W1Gh，機械效率為11；使用乙裝置時，拉力所做的總功為W2(GG0)2hGhG0h，機械效率為21；使用丙裝置時，拉力所做的功為W3(GG0)3hGhG0h，機械效率為321；使用丁裝置時，拉力所做的功為W4(G2G0)5hGh2G0h，機械效率為43由此可以看出，丁的機械效率最小，故選D.對點練習1D無論是兩人還是一人勻速將木箱拉上汽車，所做的有用功是相同的，都等于木箱的重力與木箱上升高度的乘積要提高斜面的機械效率，只有減小額外功，也就是要減小摩擦阻力所做的功因此，選項D正確，其他選項均錯2C機械實際工作的功率可以小于或等于額定功率，A錯；功率與機械效率無必然聯(lián)系，B錯，C對；克服額外阻力而做的無用功總是存在的，故機械效率不可能達到100%，D錯3C根據(jù)機械效率的定義100%100%80%，選項C正確41 200 J80%解析工人做的有用功就是克服沙土重力所做的功：W有用mgh40103 J1 200 J.工人做的總功就是克服沙土、箱子和動滑輪總重力所做的功：W總(mgG)h(4010100)3 J1 500 J.機械效率為100%80%.