机械效率的定义:
有用功跟总功的比值叫做机械效率;
计算公式:η=
机械效率的意义:(1)机械效率的功率是标志机械做功性能好坏的物理量,机械效率越高,这个机械的性能越好。
(2)机械效率的高度并不决定使用机械是省力还是费力,效率高只说明有用功在总功所占的比例;省力还是费力是指做一定的有用功时,所用动力的大小。机械效率高不一定省力。
功,功率和机械效率的比较:
物理量 |
物理意义 |
定义 |
符号 |
公式 |
单位 |
说明 |
功 |
做功即能量的转化 |
有力作用在物体上,并且物体在力的方向上移动了一段距离,就说力对物体做了功 |
W |
W=Fs |
J |
l. 功率大小由功和时间共同决定,单独强调某一方面是错误的 2.功率和机械效率是两个不同的物理量,它们之问没有直接关系 |
功率 |
做功快慢 |
单位时间内完成的功 |
P |
|
W(国际单位) kW,MW(常用单位) |
机械效率 |
反映机械性能的物理量 |
有用功占总功的总值 |
η |
|
无 |
汽车的机械效率和功率: 机械效率与功率是两个完全不同的概念。
这两个物理量是从不同方面反映机械性能的,它们之间没有必然的联系。
功率大表示机械做功快;机械效率高表示机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定机械效率高。内燃机车功率可以达到几千千瓦,但效率只有30%r~ 40%,反之,机械效率高的机械功率不一定大。安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达80%,但功率却只有凡瓦特。
斜面的机械效率:
有用功 |
W有用=Gh |
总功 |
W总=Fl W总=Gh+fl (f为摩擦力) |
额外功 |
W额外=W总-W有用 W额外=fl |
机械效率 |
|
测量斜面的机械效率:
【实验目的】:测量斜面的机械效率
【器材】斜面,铁架台,小车,弹簧秤,米尺
【操作】
(1)照图那样安装好斜面,将小车放在斜面上。用弹簧秤缓慢地把小车拉上斜面,记下弹簧秤的示数F,测出小车沿斜面通过的距离L,用弹簧秤称得小车重G,并测出小车上升的高度h,算出斜面的效率η
1=Gh/FL。
(2)把小车翻过来(轮子朝上)放在斜面上,重复上述实验,根据实验数据算出此时斜面效率η
2。
(3)增大斜面的倾角,小车仍翻着放在斜面上重复实验,算出斜面效率η
3。
比较η
1、η
2、η
3的大小,可知η
1>η
2,η
2<η
3。分析实验结果可得:斜面的效率主要受斜面和小车间的摩擦的影响,在(1)中由于轮子和斜面间的滚动摩擦小,必需做的额外功少,效率就高。在(3)中,当倾角增大,车对斜面的压力减小,从而摩擦也减小,因此效率比(2)时高。比较操作(2)、(3)中的F及η的大小,可知斜面越省力其效率不一定越高。
提高斜面机械效率的方法: 在其他条件一定时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高,斜面表面粗糙程度越大,机械效率越低;机械效率与物体重量无关,物体斜面之间接触面大小无关。
例:如图所示,斜面高为1m,长为3m,工人用 400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子拉到汽车上,在这过程中拉力做了______J的功,机械效率为______。要提高该斜面的机械效铝,应该_______。(写出一条措施)
解析:
,
提高机械效率的方法是减小总功,以增大有用功在总功中所占的比例。
答案:1200 70% 减小斜面的粗糙度
弹簧测力计的使用:①首先看清它的量程,也就是它的测量范围,加存弹簧测力计上的力不允许超过它的量程:
②认清它的分度值,以便读数时快速准确;
③观察指针是否在零位置,若没有,需要校零;
④使用之前,最好轻轻拉几次它的挂钩,可以避免弹簧被壳子卡住;
⑤使用时,拉力方向应与弹簧轴线方向一致,确保测量准确
读数:弹簧测力计的读数比较简单,要先搞清楚弹簧测力计的量程和分度值,然后再根据指针所指的位置(一定要看指针末端所指的位置)读出所测量力的大小。
弹簧测力计的具体使用方法:
使用前:
1.拉动弹簧:反复拉动弹簧(用力过度可能会损坏弹簧),防止其卡住,摩擦,碰撞。
2.了解量程:知道测量力的最大范围(量程)是多少。
3.明确分度值:了解弹簧测力计的刻度。知道每一大格,最小一格表示多少牛(N)。
4.校零:检查指针是否对齐零刻度线,若没有对齐,需要调节至对齐。
使用中:
1.不能超量程使用。(天平,量筒,量杯等都不能超量程使用,但刻度尺除外)(补充说明:因为超量程使用可能会损坏弹簧测力计,并且造成塑性形变,导致误差。而且超量程使用了,会导致测不出准确的力,比如一个6N的力,你用一个量程为5N的弹簧测力计测,指针指向5N,但是实际上是6N,就产生了误差。)
2.同方向:测力时,要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,且弹簧不能靠在刻度盘上。
3.视线要与刻度盘垂直。
使用后:调节弹簧测力计,让指针对齐零刻度线。
提醒:1. 如果指针在零刻度线以上或者以下,这时候没有把指针调节至0,就会产生误差。在零刻度线以上,测出来的力比实际的力小,反之在零刻度线以下,测出来的力比实际的力大。
2. 如果弹簧测力计侧放,会使测量数值偏小
实验法研究弹簧伸长量与所受拉力的关系:
1.常用测力计的原理与使用:测量力大小的工具称为测力计,实验室用的测力计就是弹簧测力计。弹簧测力计的工作原理是在弹性限度内,弹簧的伸长量跟所受托力成正比,即,注意伸长量的含义,弹 簧原来的长度通常用l0表示,受力后弹簧长为l,而△l =l-l0,称为伸长量△l或伸长了△l,也用x表示。
2.弹簧测力计的测量范围:在每个弹簧测力计上都标有最大刻度值,这个最大刻度值即为此弹簧测力计的测量范围,超过了此范围,弹簧测力计就可能被损坏了。
例:某同学在研究轻质弹簧的长度随拉力变化的关系时,进行了如图所示的实验。已知每个钩码重为0.5N,刻度尺的分度值是1mm。
(1)请将观察到的数据填入实验记录表中;
(2)根据实验数据,在图所示的坐标系内作出弹簧长度,L随拉力F变化的关系图像;
(3)此实验中弹簧长度L与拉力的关系是________
解析:(1)数据如表
(2)得到拉力与弹簧的长度关系:
(3)在弹性限度内,弹簧的伸长量和所受拉力成正比。
量程与弹性限度:
弹簧的伸长与拉力成正比的规律是有一定的限度的,即加在弹簧上的力不能太大,拉力大到一定值以后,即超出弹簧的弹性限度后,弹簧的伸长就不再与拉力成正比,甚至无法恢复原状。弹簧测力计的量程就是弹簧测力计允许测量的力的最大值。