機械效率

機械效率

有用功和總功的比值
機械效率是指機械在穩定運轉時,機械的輸出功(有用功量)與輸入功(動力功量)的百分比。[1]主要内容包括滑輪組,斜面效率,杠杆傳動,常見效率,增大效率。我們把有用功和總功的比值叫做機械效率。機械效率是反映機械性能的優劣的重要标志之一。總功等于有用功與額外功之和,因而有用功隻占總功的一部分。顯然,有用功所占比例越大,機械對總功的利用率就越高,機械的性能就越好。物理中,用機械效率來表示機械對總功得了利用率。物體重力一定時,動滑輪越重,機械效率越低,動滑輪重一定時,物體重力越大,機械效率越高。
    中文名:機械效率 外文名:mechanical efficiency 所屬學科: 應用學科:物理 單位:機械效率沒有單位 符号:η(讀作“伊塔”) 說明:機械效率用百分數%表示

斜面效率

1.研究斜面的機械效率與什麼有關系?

猜想:當斜面光滑程度相同時,斜面的傾斜程度越大,機械效率越高

設計實驗:器材:斜面、木塊、彈簧測力計、刻度尺

(實驗過程中,保持木塊的重量G不變,斜面長S不變,改變的是斜面的高度h和拉力F)

進行實驗:(将所測數據填入下表中)

①用彈簧測力計測出木塊的重力G

②用刻度尺l量出斜面的長度S和高度h1

③用彈簧測力計拉木塊做勻速直線運動,讀出拉力F1

④改變斜面的傾斜程度,量出斜面的高度h2

⑤用彈簧測力計拉木塊做勻速直線運動,讀出拉力F2

2.研究斜面的機械效率與物體斜面之間接觸面大小有什麼關系?

猜想:斜面的機械效率與物體斜面之間接觸面大小無關

設計實驗:器材:斜面、木塊、彈簧測力計、刻度尺

(實驗過程中,保持木塊的重量G不變,斜面長S不變,斜面的高度h不變,改變的是物體斜面接觸面積,和拉力F)(建議有困難的學生選此實驗)

進行實驗:(将所測數據填入下表中)

①用彈簧測力計測出木塊的重力G

②用刻度尺兩處斜面的長度S和高度h

③把木塊平放,用彈簧測力計拉木塊做勻速直線運動,讀出拉力F1

④把木塊側放,用彈簧測力計拉木塊做勻速直線運動,讀出拉力F2

⑤根據公式:W有=W總=

3.研究斜面的機械效率與它的粗糙程度有什麼關系?

猜想:表面越光滑,機械效率越高

設計實驗:器材:斜面、木塊、彈簧測力計、刻度尺

(實驗過程中,保持木塊的重量G不變,斜面長S不變,斜面的高度h不變,改變的是斜面的粗糙程度和拉力F)

進行實驗:(将所測數據填入下表中)

①用彈簧測力計測出木塊的重力G

②用刻度尺兩處斜面的長度S和高度h

③把木塊放木闆上,用彈簧測力計拉木塊做勻速直線運動,讀出拉力F1

④在木闆上鋪好毛巾,用彈簧測力計拉木塊做勻速直線運動,讀出拉力F2

⑤根據公式:W有=W總=

4.研究斜面的機械效率與物體的重量有什麼關系?(建議了解)

猜想:斜面的機械效率與物體的重量無關

設計實驗:器材:斜面、木塊、彈簧測力計、刻度尺

(實驗過程中,保持斜面長S不變,斜面的高度h不變,改變的是物體重量G和拉力F)

進行實驗:(将所測數據填入下表中)

①用彈簧測力計測出木塊的重力G1,用刻度尺兩處斜面的長度S和高度h

②把木塊放木闆上,用彈簧測力計拉木塊做勻速直線運動,讀出拉力F1

③用彈簧測力計測出木塊和鈎碼的重力G2

④用彈簧測力計拉木塊和鈎碼做勻速直線運動,讀出拉力F2

⑤根據公式:W有=W總=FS

常見效率

噴氣推進系統:16%-24%

起重機:40%-50%

内燃機(汽油發動機):22%-27%

柴油發動機:28%-30%

渦輪水泵:60%-80%

滑輪組:50%-70%

電動機:70%

火箭:49%~52%

增大效率

1、有用功:定義:對人們有用的功。

公式:W有用=Gh(提升重物)=W總-W額=ηW總

斜面:W有用=Gh

2、額外功:定義:并非我們需要但又不得不做的功。

公式:W額=W總-W有用=G動h(忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組)

斜面:W額=fL

3、總功:定義:有用功加額外功或動力所做的功

公式:W總=W有用+W額=FS

4、機械效率:定義:有用功跟總功的比值。

公式:定滑輪

動滑輪:滑輪組:

5、有用功總小于總功,所以機械效率總小于1。通常用百分數表示。某滑輪機械效率為60%表示有用功占總功的60%。

6、提高機械效率的方法:減小機械自重、減小機件間的摩擦。

7、機械效率的測量:

(1)原理:

(2)應測物理量:鈎碼重力G、鈎碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動的距離S。

(3)器材:除鈎碼、鐵架台、滑輪、細線外還需刻度尺、彈簧測力計。

(4)步驟:必須勻速拉動彈簧測力計使鈎碼升高,目的:保證測力計示數大小不變。

(5)結論:影響滑輪組機械效率高低的主要因素有:

動滑輪越重,個數越多則額外功相對就多。

提升重物越重,做的有用功相對就多。

摩擦,若各種摩擦越大做的額外功就多。

8、繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機械效率

(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。

(2)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。

(3)當額外功一定時,機械所做的總功越多,有用功在總功中所占的比例就越大,機械效率就越高。

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