二、机械效率
知识梳理
1.有用功是指_______________________。
2.额外功是指________________________。
3.总功是指________________________。
4.机械效率:____________跟____________的比值叫做机械效率。
机械效率可用公式η=_________表示。在实际情况中,机械效率总是小于1,因为_________。
知识导学
做好实验,并注意联系常见的机械,认识其中的有用功、额外功和总功,增加感性认识,是理解机械效率这个概念的关键。在计算机械效率时,要注意具体问题具体分析,并能举一反三。
疑难突破
1.怎样理解有用功、额外功和总功?
剖析:对人们有实用价值的功叫做有用功,它相当于不用机械而直接用手所做的功;人们不需要但又不得不做的功叫做额外功;有用功与额外功之和叫做总功,总功也就是使用机械时动力做的功。
例如搬运物体时,克服物体重力做的功是有用功,但我们同时还要搬运盛放物体的容器,克服机械的自重及摩擦等,这时我们所做的功就是额外功,这两部分功之和就是总功。
再如,在用滑轮组提升重物时,有用功就是滑轮组直接提升重物的力所做的功,额外功则主要用来提升动滑轮和克服摩擦,总功就是作用在绳子自由端的拉力所做的功。
一般地,人们做功有两个目的:一是竖直提高物体;二是水平移动物体。若匀速提升物体,有用功等于物重乘以提升高度,即W有用=Gh;若使物体在水平面上做匀速直线运动,有用功等于物体与水平面的摩擦力乘以物体移动的距离,即W有用=fs。而总功都是用使用机械时的动力乘以动力通过的距离,即W总=Fs。
2.怎样理解机械效率的概念?
剖析:有用功W有用跟总功W总的比值叫做机械效率,用公式表示为η=。理解机械效率时,要注意以下几点: ①机械效率越高,机械的性能越好,机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量。
②机械效率是有用功与总功的比值,它只有大小,没有单位。
③使用任何机械时都有W总=W有用+W额外,即有用功总小于总功,所以机械效率总小于1,通常用百分数表示。
④机械效率的公式η=是很抽象的,要想求出机械效率的数值,还须找出决定W有用和W总的具体因素,如W=Fs,W=Gh等,进一步推出求解公式,求得答案。 ⑤机械效率的高低跟机械是否省力没有关系。机械效率高只说明有用功在总功里所占的比例大,省力还是费力是所用动力与阻力比较的结果,它们的物理意义是不同的。
将机械效率的公式进行变形,可得:η==,观察这个公式可知,增大