2019-2020年高中物理 第1章 功和功率 第4讲 人与机械学案 鲁科版必修2
2019-2020年人教统编课堂新坐标高中物理第1章功和功率第4节人与机械课件鲁科版必修

[再判断] 1.在理想情况下,机械效率可以大于 1.( × ) 2.有用功增大时机械效率一定增大.( ×) 3.功率的大小和机械效率没有关系.( √ )
[后思考] 如图 1-4-1 所示,一级方程式赛车装备了强大的发动机,其功率最高可达 900 马力,车速最高可达 370 公里/小时.赛车的功率大,说明什么问题?功率大 效率一定大吗?
[核心点击] 提高机械效率的方法
1.减少额外功 (1)在保证机械能够安全正常工作的前提下,尽量减轻机械本身的重力,可减 少额外功. (2)通过减少克服摩擦力做功,如加润滑剂,用滚动摩擦代替滑动摩擦等,来 减少额外功.
探讨 2:为什么说机械效率越高,机械对能量的利用率越高? 【提示】 机械效率高,说明有用功与总功的比值大,总功等于能量转化的 总量,有用功等于转化成的有用能量,也就是所利用的能量,因此,机械效率越 高,相等能量的转化过程中利用的能量越所做的功跟完成这 些功所用时间的比值
机械的使用
[先填空] 1.使用目的 代替甚至超越人力工作,使人们的工作更 轻松、更 有效. 2.发展趋势 智能化水平越来越高,高智能机器人广泛进入生产、生活的各个领域. 3.注意问题 智能化机械若使用不当,会给人类造成危害.
[再判断] 1.总功一定,增大额外功可以提高机械效率.( ×) 2.有用功一定,减少额外功可以提高机械效率.( √ ) 3.额外功一定,减少总功可以提高机械效率.( × )
探讨 1:四种不同的装置中,有用功是什么? 【提示】 有用功是克服物体的重力所做的功,四种情况的有用功相同. 探讨 2:提升重物过程中的额外功是什么?哪种情况额外功最多? 【提示】 额外功是克服滑轮重力所做的功,丁图中额外功最多. 探讨 3:机械效率的高低与有用功的多少有没有直接关系,有用功越多,机械 效率越高吗? 【提示】 机械效率的高低与有用功的多少没有直接关系,物体做的有用功 多,机械效率不一定高.
2019-2020年高中物理 1.1 机械功教案2 鲁科版必修2

2019-2020年高中物理 1.1 机械功教案2 鲁科版必修2
一、教材依据:鲁科版高中物理必修二第一章第一节。
二、教材分析:1、由于教材第四页图5.2-3中对功的定义式W=FLcosа的导出时,只说明
位移L是物体的位移,从而导致许多学生在解题时出现错误,应在教材的基础上将位移解释为力的作用点在力的方向上的位移是比较恰当的。
2、由于对功的物理意义的讲解是初步的,因而对正功、负功的讲解也是初步的,学生对其
理解有一定的难度,又无法用能量的转化来说明,可采用教材图和或来说明功的正、负表示能量的转化方向。
三、教学流程:复习初中知识(做功及其必要条件)→引入新问题(F、L的方向不在一条
直线上时,如何计算)→得出功的计算式→解决实际问题→应用→小结。
四、教学目标:
1、理解功的概念,知道力和物体在力的方向上发生位移是做功的两个不可缺少的因素;
2、理解正功、负功的概念,知道在什么情况下力做正功或负功;
3、知道合外力所做的总功等于各个力所做的功的代数和。
五、情感目标:培养学生“温故而知新”的学习习惯和创新思维的能力。
六、教学重点:使学生掌握功的计算式,理解力对物体做功的两个要素。
七、教学难点:1、物体在力的方向上的位移与物体运动方向的位移,学生易混淆,需讲透;
2、学生对负功意义的理解较困难。
八、实验器材:带有牵引细线的滑块
九、教学方法:讨论法、启发式教学法
.。
高中物理 第1章 功和功率 第4讲 人与机械学案 鲁科版

第4讲人与机械[目标定位] 1.知道机械的额定功率和机械效率的物理意义,能熟练计算机械效率.2.理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量,它们之间无必然的联系.3.了解现代机械的发展水平及使用.一、功率与机械效率1.机械效率:(1)定义:有用功与______的比值或__________与总功率的比值.(2)公式:η=____________=____________.(3)物理意义:表示机械做功或利用该机械实现能量转化的______程度.2.功率与机械效率:两者是从不同方面反映机械性能的物理量,它们之间没有必然的联系.功率大,表示机械__________,机械效率高,表示机械对__________的利用率高.二、机械的使用使用目的用机械代替人力做功甚至完成超越人力的工作,使人们的工作更____、更____ 发展趋势______水平越来越高,高智能机器人广泛进入生产、生活的各个领域想一想要行驶一段较长的路程,人们通常选择一种合适的代步方式,如骑自行车、坐汽车或高铁等.人们选择以车代步的目的是什么?一、对机械效率的理解及计算1.机械效率是机械性能好坏的重要指标之一,机械效率越高,机械越节能,能量利用率越高.2.机械效率与功率的区别功率机械效率定义物体所做的功跟完成这些功所用时间的比值有用功跟总功的比值或有用功率和总功率的比值公式 P =Wt或P =Fv η=W 有用W 总或η=P 有用P 总,总小于1意义 表示做功的快慢表示机械对总能量利用率的高低关系两者没有必然的联系,功率大的机械效率不一定高,机械效率高的功率不一定大3.求解机械效率的步骤和方法(1)对机械进行受力分析和运动状态分析,找出动力和阻力,尤其注意分清有用阻力和无用阻力.(2)根据功的公式求解动力做的功(总功)、有效阻力做的功(有用功)、无效阻力做的功(额外功).(3)有用功与总功的比值就是机械的机械效率.例1 如图1所示,利用轻滑轮将一质量为100 kg 的物体沿倾角α=37°的斜面以速度v =0.5 m/s 匀速拉至高为h =1.5 m 的斜面顶端(sin37°=0.6,cos37°=0.8),斜面与物体间的动摩擦因数为μ=0.2.试求:(取g =10 N/kg)图1(1)此过程中拉力F 的功率是多少?(2)这一过程机械效率是多少?(保留两位有效数字)针对训练不计一切摩擦,用如图2所示的机械把装有50 kg苹果的水果筐.匀速的提升到10 m高处.已知水果筐的质量为2 kg,求运送苹果的机械效率.(g=10 m/s2,结果保留两位有效数字)图2二、提高机械效率的方法1.当总功一定时,机械所做的有用功越多(或额外功越少),机械效率就越高.当有用功一定时,机械所做的总功越少或额外功越少,机械效率就越高.2.要提高机械效率,通常是通过减少额外功来实现的,在无法减少额外功的情况下,则采用增大有用功的方式来实现.3.机械的机械效率不能无限地提高.由于摩擦力的存在,机械的实际效率一定小于1.例2如图3所示,不计任何摩擦,分别用甲、乙、丙、丁四个装置把同一个物体匀速提升到同一高度,其中机械效率最小的是( )图3A.甲 B.乙 C.丙 D.丁提高机械效率的方法1.有两个人利用斜面共同将木箱拉上汽车,为了提高斜面的机械效率,下列做法中可取的是( )A.以较快的速度将木箱匀速拉上汽车B.以较慢的速度将木箱匀速拉上汽车C.改由一个人匀速将木箱拉上汽车D.板长不变,改用光滑的斜面板将木箱匀速拉上汽车对机械效率的理解及计算2.下列说法正确的是( )A.机械只能在额定功率下工作B.机械效率越大,说明有用功率越大C.功率的大小与机械效率的大小无关D.随着科技的发展机械效率有可能达到100%3.某台机器消耗的能量是1 250 J,它对外做了1 000 J的有用功,则这台机器的机械效率是( )A.70% B.75% C.80% D.90%4.如图4所示,某工人用滑轮组往3 m高的平台上运送沙土,已知沙土的质量为40 kg,箱子与动滑轮共重100 N,不计绳重和摩擦,工人匀速拉动绳索.则此过程中工人做的有用功是多少?此滑轮组的机械效率是多大?(g取10 m/s2)图4答案精析第4讲 人与机械 预习导学一、1.(1)总功 有用功率 (2)W 有用W 总 P 有用P 总(3)有效 2.做功快 总能量 二、轻松 有效 智能化想一想 既省力又提高速度,使人们更舒适. 课堂讲义例1 (1)380 W (2)79%解析 该物体受到重力mg 、斜面支持力N 、摩擦力f 、拉力F 作用.因为物体沿斜面匀速向上运动,所以垂直斜面方向的支持力N =mg cos37° 沿斜面方向2F =f +mg sin37° 又f =μN由以上三式可得F =mg ·μcos37°+sin37°2=100×10×0.2×0.8+0.62 N =380 N匀速运动时,拉力F 的功率P =F ·v ′=F ·2v =380×2×0.5 W=380 W(2)物体沿斜面移动的距离s =h sin37°=1.50.6m =2.5 m沿拉力的方向通过的距离L =2s =5 m 总功W 总=FL =380×5 J=1 900 J有用功W 有用=W G =mgh =100×10×1.5 J=1 500 J 则η=W 有用W 总=1 500 J1 900 J×100%≈79%. 针对训练 96% 解析 本题的有用功为W 有用=m 果gh =50×10×10 J=5×103 J额外功为W 额外=m 筐gh =2×10×10 J=2×102J总功为W 总=W 有用+W 额外=5.2×103J所以运送苹果的机械效率η=W 有用W 总×100%=5×103J5.2×103J×100%≈96%. 例2 D [根据题目条件可知,设物体的重力为G ,每个动滑轮的重力为G 0.在把物体匀速提升到同一高度的过程中,克服重力所做的功等于有用功,四种情况下所做的有用功相同,均为W 有用=Gh .使用甲装置时,拉力所做的总功为W 1=Gh ,机械效率为η1=1; 使用乙装置时,拉力所做的总功为W 2=12(G +G 0)×2h =Gh +G 0h ,机械效率为η2=GhGh +G 0h<1;使用丙装置时,拉力所做的功为W 3=13(G +G 0)×3h =Gh +G 0h ,机械效率为η3=GhGh +G 0h=η2<1;使用丁装置时,拉力所做的功为W 4=15(G +2G 0)×5h =Gh +2G 0h ,机械效率为η4=GhGh +2G 0h<η3由此可以看出,丁的机械效率最小,故选D.] 对点练习1.D [无论是两人还是一人匀速将木箱拉上汽车,所做的有用功是相同的,都等于木箱的重力与木箱上升高度的乘积.要提高斜面的机械效率,只有减小额外功,也就是要减小摩擦阻力所做的功.因此,选项D 正确,其他选项均错.]2.C [机械实际工作的功率可以小于或等于额定功率,A 错;功率与机械效率无必然联系,B 错,C 对;克服额外阻力而做的无用功总是存在的,故机械效率不可能达到100%,D 错.] 3.C [根据机械效率的定义η=W 有用W 总×100%=1 000 J1 250 J×100%=80%,选项C 正确.] 4.1 200 J 80%解析 工人做的有用功就是克服沙土重力所做的功:W 有用=mgh =40×10×3 J=1 200 J. 工人做的总功就是克服沙土、箱子和动滑轮总重力所做的功:W总=(mg +G )h =(40×10+100)×3 J=1 500 J. 机械效率为η=W 有用W 总=1 200 J1 500 J×100%=80%.。
2019_2020学年高中物理第1章功和功率第4节人与机械学案鲁科版必修2

第4节 人与机械1.知道机械的额定功率和机械效率的物理意义,能熟练计算机械效率.2.理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量,它们之间无必然的联系. 3.了解现代机械的发展水平.[学生用书P12]一、功率与机械效率 1.机械效率(1)定义:有用功与总功的比值或有用功率与总功率的比值. (2)定义式:η=W 有用W 总=P 有用P 总. (3)物理意义:表示机械做功或利用该机械实现能量转化的有效程度的物理量. 2.功率与机械效率的区别两者是从不同方面反映机械性能的物理量,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,表示机械对总能量的利用率高.一级方程式赛车装备了强大的发动机,其功率最大可达900 马力(合662千瓦),车速最高可达370千米/小时.赛车的功率大,效率一定高吗?提示:不一定,功率和效率是两个意义不同的物理量. 二、机械的使用 使用目的 用机械代替甚至超越人力工作,使人们的工作更轻松、更有效 发展趋势 智能化水平越来越高,高智能机器人广泛进入生产、生活的各个领域注意问题 智能化机械若使用不当,会给人类造成危害举例踏板缝纫机、自行车、智能机器人(1)使用机械能省功,也能提高工作效率.( ) (2)提高机械的机械效率就能提高机械做功的功率.( ) (3)任何实际机械的机械效率都不会大于1.( ) 提示:(1)× (2)× (3)√对机械效率的理解及计算[学生用书P13]1.有用功、额外功、总功、机械效率意义关系 有用功 克服有用阻力所做的功 做功关系:W 总=W 有用+W 额外功率关系:P 总=P 有用+P 额外额外功克服额外阻力所做的功,如克服机械自身重力、摩擦阻力等所做的功 总功 利用机械时作用在机械上的动力对机械所做的功机械 效率 有用功与总功的比值或有用功率与总功率的比值机械效率:η=W 有用W 总=P 有用P 总功率机械效率定义 物体所做的功跟完成这些功所用时间的比值有用功跟总功的比值或有用功率跟总功率的比值功率 机械效率公式 P =Wt或P =Fv η=W 有用W 总或η=P 有用P 总意义 表示做功的快慢表示机械对总能量利用率的高低关系两者间没有必然联系,功率大,机械效率不一定高,机械效率高,功率不一定大关于机械效率,下列说法中正确的是( ) A .有用功越大,机械的机械效率就越高 B .额外功越小,机械的机械效率就越高 C .总功越小,机械的机械效率就越高D .有用功与总功的比值越大,机械的机械效率就越高[解析] 机械效率的高低是由有用功、总功两个因素决定的,若只分析一个因素的大小,不能判断机械效率的高低.选项A 、B 要在总功一定的前提条件下,才是正确的;选项C 要在有用功一定的前提条件下,才是正确的.选项A 、B 、C 只说出影响机械效率高低的一个因素,因此无法确定机械效率的高低.[答案] D命题视角2 机械效率的计算如图所示,利用轻滑轮将一质量为100 kg 的物体沿倾角α=37°的斜面以速度v =0.5 m/s 匀速拉至高为h =1.5 m 的高处,斜面与物体间的动摩擦因数μ=0.2.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g =10 m/s 2)试求:(1)此过程中拉力F 的功率; (2)这一过程的机械效率.[解题探究] (1)物体以速度v 匀速运动时,拉力F 的作用点的速率是多少? (2)题中的有用功等于重力做的功还是等于摩擦力做的功?[解析] (1)该物体受到重力mg 、斜面支持力N 、摩擦力f 、拉力F ′.因为物体沿斜面匀速向上运动,所以垂直斜面方向N =mg cos 37° ① 沿斜面方向F ′=2F =f +mg sin 37°② f =μN③由①②③可得F =mg (μcos 37°+sin 37°)2=100×10×(0.2×0.8+0.6)2N =380 N匀速运动时,拉力F 的功率P =F ·v ′=F ·2v =380×2×0.5 W =380 W.(2)物体沿斜面移动的距离s =hsin 37°=1.50.6m =2.5 m拉力F 通过的距离L =2s =5 m 总功W 总=FL =380×5 J =1 900 J有用功W 有用=W G =mgh =100×10×1.5 J =1 500 Jη=W 有用W 总=1 500 J 1 900 J≈0.79=79%.[答案] (1)380 W (2)79%分析机械效率的基本思路(1)对机械进行受力分析和运动状态分析,找出动力和阻力,尤其注意分清有用阻力和无用阻力.(2)根据功的公式求解动力做的功(总功)、克服有效阻力做的功(有用功)、克服无效阻力做的功(额外功).(3)有用功与总功的比值是机械的机械效率.提高机械效率的方法[学生用书P13]1.提高机械的机械效率的思路 (1)根据机械效率的定义知道①当总功一定时,机械所做的有用功越多或额外功越少,机械效率就越高. ②当有用功一定时,机械所做的总功越少或额外功越少,机械效率就越高.③当额外功一定时,机械所做的总功越多或有用功越多,有用功在总功中所占的比例就越大,机械效率就越高.(2)要提高机械效率,通常是通过减少额外功来实现的,在无法减少额外功的情况下,则采用增大有用功的方式来实现.2.提高机械效率的有效途径(1)尽量减少额外功,采取减轻机械本身的重力或加润滑油减小摩擦的办法. (2)当额外功一定时,在机械能承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力,充分发挥机械的作用.要提高某一机械的效率,可以采取的正确方法是( ) A .增加机械做功的时间 B .减小机械做功的时间 C .有用功一定,减少额外功 D .增加重物上升的高度[解析] 在使用机械时,改变机械做功的时间或高度,有用功和总功会同时改变相同的倍数,由η=W 有用W 总可得,机械效率不会改变.由η=W 有用W 总、W 总=W 有用+W 额外可得η=W 有用W 有用+W 额外,当W 有用一定时,W 额外越少,η就越高.选项C 正确.[答案] C1.用如图所示的滑轮组分别把甲、乙、丙三个物体匀速提升1 m ,三个物体的重力依次为300 N 、600 N 、800 N ,则滑轮组的机械效率(不计摩擦)( )A .提升甲物时较高B .提升乙物时较高C .提升丙物时较高D .机械效率不变 解析:选C.依据η=W 有用W 总=G 物h G 轮h +G 物h =G 物G 轮+G 物可知,在滑轮组不变的情况下,所提起重物的重力越大,机械效率越高,故C 正确.机械功率和机械效率的分析与计算[学生用书P14]如图所示,在相同的时间里,用力F 甲、F 乙把等重的物体提升相同的高度,乙的动滑轮比甲重(忽略绳重和摩擦),比较它们的机械效率η甲、η乙和两力做功的功率P 甲、P 乙,则( )A .η甲>η乙,P 甲>P 乙B .η甲>η乙,P 甲<P 乙C .η甲<η乙,P 甲>P 乙D .η甲<η乙,P 甲<P 乙[解析] 本题中有用功相同,但乙的动滑轮比甲重,所以乙的额外功大,由η=W 有用W 有用+W 额外可知η甲>η乙;又因为在相同的时间内提升相同的高度,即P 有用=W 有用t =mgh t 相同,由η=P 有用P 总⇒P 总=P 有用η,而η甲>η乙,所以P 甲<P 乙.[答案] B2.电梯载着重900 N 的货物,以2 m/s 的速度匀速上升,电机的输出功率为1.5×104W ,则该电梯的有用功率、效率分别是( )A .450 W 、12%B .1 800 W 、12%C .1 800 W 、10%D .450 W 、10%解析:选B.匀速上升时,货物受到电梯的支持力F =mg ,有用功率P 有用=Fv =mgv =900×2 W =1 800 W ,效率η=P 有用P 总= 1 800 W1.5×104 W=12%,故选项B 正确.[随堂检测][学生用书P14]1.下列说法正确的是( ) A .机械只能在额定功率下工作 B .功率越大,机械效率越高 C .功率的大小与机械效率的高低无关D .随着科技的发展,机械效率有可能达到100%解析:选C.机械实际工作的功率可以小于或等于额定功率,A 错误;功率与机械效率无必然联系,B 错误,C 正确;克服额外阻力而做的无用功总是存在的,故机械效率不可能达到100%,D 错误.2.一个滑轮组经改进后提高了效率,用它把同一物体提升同样的高度,改进后与改进前相比( )A .有用功减少,总功减少B .有用功增加,总功增加C .有用功不变,总功不变D .有用功不变,总功减少解析:选D.提高机械效率可以通过减少额外功而保持有用功不变,也可以通过增加有用功而保持额外功不变两种方式.本题中把物体提升同样的高度则有用功不变,通过改进机械后减少了额外功,从而提高了机械效率,因此A 、B 、C 错误,D 正确.3.机械效率是70%的机械与机械效率是80%的机械相比较,下列说法中正确的是 ( ) A .效率是70%的机械做功快 B .效率是80%的机械做功快 C .两种机械做功一样快 D .无法比较做功的快慢解析:选D.功率是描述物体做功快慢的物理量,机械效率是有用功与总功的比值,表示机械对总能量利用率的高低,已知机械效率无法判定物体做功的快慢,选项D 正确.4.某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力分别为车重的k 1和k 2倍,最大速率分别为v 1和v 2,则( )A .v 2=k 1v 1B .v 2=k 1k 2v 1C .v 2=k 2k 1v 1D .v 2=k 2v 1解析:选B.该车在水平路面上达到最大速率时,处于平衡状态,即该车此时的牵引力F 1=k 1mg ,F 2=k 2mg ,两种情况下,车的功率相同,即F 1v 1=F 2v 2,解得v 2=k 1k 2v 1,故选项B 正确.[课时作业][学生用书P99(单独成册)]一、单项选择题1.有关功、功率和机械效率的说法中,正确的是( ) A .机器的功率越大,做的功就越多 B .功率不同的机器,做的功可能相等 C .机器做功的时间越少,功率就越大 D .机器的功率越大,机械效率就越低解析:选B.由P =Wt可推得W =Pt ,即做功的多少由功率和做功时间两个量决定,功率大的机器做的功不一定多,故选项A 错误,选项B 正确.只有时间而没有做功的多少,无法确定功率的大小,故选项C 错误.功率反映的是做功的快慢程度,而机械效率反映的是有用功在总功中所占的份额,这是两个不同的概念,它们之间没有必然的联系,故选项D 错误.2.以下说法中正确的是( ) A .机械效率越高的机械越省力 B .功的原理只适于理想机械C .总功一定,有用功多的机械,机械效率高D .额外功在总功中占的比例越小,机械的机械效率就越低解析:选C.机械是否省力与机械的工作特点有关,与机械效率的高低无关,A 错误;功的原理也适于普通机械,B 错误;根据机械效率的定义η=W 有用W 总可知,C 正确;额外功在总功中占的比例越小,机械效率越高,D 错误.3.两台机械所做的总功之比为 2∶1,它们的机械效率之比为3∶4,则它们所做的有用功之比( )A .2∶1B .3∶4C .4∶1D .3∶2解析:选D.由公式η=W 有用W 总可知,W 有用=W 总η,所以两台机械的有用功之比W 有1∶W 有2=3∶2.4.采取下列措施,可以提高机械效率的是( )A .有用功一定,增大总功B .总功一定,增大额外功C .总功一定,减小额外功D .额外功一定,减小总功 解析:选C.根据η=W 有用W 总,W 有用一定,增大总功,机械效率η将变小,A 错;W 总=W 有用+W 额外,W 总一定,增大W 额外,W 有用变小,因η=W 有用W 总,所以η变小,B 错;W 总一定,减小额外功,W 有用变大,据η=W 有用W 总,η变大,故C 对;额外功一定,减小W 总,则W 有用变小,η=W 有用W 总=W 有用W 有用+W 额外=11+W 额外W 有用,则η变小,故D 错.5.如图所示,不计任何摩擦,分别用定滑轮、动滑轮、滑轮组把同一个物体匀速提升到同一高度,其中机械效率最高的是( )A .定滑轮B .动滑轮C .滑轮组D .无法确定解析:选A.使用动滑轮和滑轮组提升物体,都需要克服滑轮自身重力做功,克服滑轮自身重力所做的功是额外功,而使用定滑轮不需克服滑轮自身重力做功,选项A 正确.6.利用机械效率不同的三种机械,分别把同一物体提高相同的高度,若η1<η2<η3,则下列关系正确的是( )A .W 总1<W 总2<W 总3B .W 总1>W 总2>W 总3C .W 总1=W 总2=W 总3D .无法判断 解析:选B.由η=W 有用W 总×100%知,当W 有用相同,且有η1<η2<η3时,W 总1>W 总2>W 总3.所以选项B 正确.二、多项选择题7.关于人与机械,下列说法中正确的是( ) A .机械只能承担人类可以完成的工作B .机械能够承担某些人类无法直接完成的工作C .机械可以在超过额定功率的状态下长时间工作D .机械可以在小于额定功率的状态下长时间工作解析:选BD.机械可以承担某些人类无法直接完成的工作.机械不能在超过额定功率的状态下长时间工作,否则易将机械损坏.8.有甲、乙两台机械,功率P 甲>P 乙,机械效率η甲<η乙,下列说法正确的是( ) A .在相同的时间内,甲机械做的功多 B .做相同的有用功,甲用的时间少 C .甲机械中的摩擦阻力一定比乙机械中的大D .甲机械的输出功率和输入功率之比小于乙机械的输出功率和输入功率之比 解析:选AD.机械所做的功W =Pt ,由于P 甲>P 乙,所以在相同时间内W 甲>W 乙,故A 正确;机械所做的有用功W 有=ηPt ,由此可知有用功由η、P 、t 三个因素决定,所以无法比较做相同的有用功所用的时间,故B 错误;无用功应包括克服摩擦阻力和机械自身重力等所做的功,所以效率低的机械摩擦阻力不一定大,故C 错误;根据定义式η=P 有用P 总可知,D 正确.9.如图所示用滑轮组将重600 N 的物体匀速提升,如果人用的拉力为250 N ,则下列结论中正确的是( )A .若将物体提升2 m ,拉力做功1 000 JB .若将物体提升1 m ,装置所做的有用功为250 JC .物体以0.5 m/s 的速度匀速被提升,拉力的功率为375 WD .此时装置的机械效率是80%解析:选CD.由题图知,有三股绳拉物体,所以拉力移动的距离是物体移动距离的3倍,若将物体提升2 m ,拉力做的功为W F =Fs =250×2×3 J =1 500 J ,故选项A 不正确.若将物体提升1 m ,装置所做的有用功为W 有用=Gh =600×1 J =600 J ,故选项B 不正确.物体以0.5 m/s 的速度匀速被提升,拉力的功率为P 拉=Fv 拉=250×0.5×3 W =375 W ,故选项C正确.机械效率η=Gh Fs =6003×250=80%,故选项D 正确.三、非选择题10.2015年春,山东、河南等地遭受大旱,给当地的农业生产造成了巨大的损失,当地群众积极开展抗旱自救工作.农田灌溉需用水泵抽水,假设每分钟用水380 kg ,所用水需从15 m 深的井里抽取,已知水泵的效率为80%,则水泵的输入功率至少是多少?解析:水泵抽水是连续的,我们可以取一段时间(如1 min)分析,在此时间内把380 kg 的水提升15 m.在1 min 内,水泵克服水的重力做功为W =mgh =380×9.8×15 J =55 860 J故水泵的有用功率P 有用=W t =55 86060W =931 W根据η=P 有用P 总×100%知 P 总=P 有用η=93180%W =1 163.75 W.答案:1 163.75 W11.用如图所示的装置提升物体,物体重G =250 N ,动滑轮重G 0=10 N .斜面长L =5 m 、高h =3 m ,人在右侧用F =100 N 的力拉绳,使物体由斜面底部匀速地上升到顶端,不计绳的质量及轮和轴的摩擦.求:(1)该装置的机械效率; (2)斜面对物体的摩擦力大小.解析:(1)设当物体由斜面底部上升到斜面顶端时,绳自由端移动的距离为s ,则根据题图可知s =2L ,W 有用=Gh ,W 总=Fs =2FLη=W 有用W 总×100%=Gh 2FL ×100%=250 N ×3 m 2×100 N ×5 m×100%=75%.(2)W 总=2FL =2×100×5 J =1 000 J 设摩擦力为f ,则额外功为W 额外=fL +G 0h根据功的原理得,W 总=W 有用+W 额外,则 2FL =Gh +fL +G 0h ,解得f =44 N. 答案:(1)75% (2)44 N12.如图所示,工人用滑轮组往2 m 高的平台上运建筑材料,已知材料的质量为40 kg ,箱子与动滑轮共重100 N ,不计绳重与摩擦.11(1)工人匀速拉动绳索时,所用的拉力是多大?(2)此过程中工人做的有用功是多少?(3)此滑轮组的机械效率是多大?解析:(1)材料的重力:G =mg =40 kg ×9.8 N/kg =392 N ,动滑轮有2段绳子承担重力,所以工人的拉力F =12(G +G ′)=12×(392 N +100 N)=246 N.(2)工人做的有用功:W 有用=Gh =392 N ×2 m =784 J.(3)拉力作用点移动距离:s =2h =2×2 m =4 m , 拉力做的功:W 总=Fs =246 N ×4 m =984 J ,滑轮组的机械效率:η=W 有用W 总×100%=784984×100%≈79.7%.答案:(1)246 N (2)784 N (3)79.7%。
高中物理第1章功和功率第4节人与机械课件鲁科版必修2 (1)

2.机械效率是60%的机械与机械效率是80%的机械相比较 ()
A.效率是60%的机械做功快 B.效率是80%的机械做功快 C.两种机械做功一样快 D.无法比较做功的快慢 解析:功率和效率是两个不同的物理量,两者之间无必然联 系,效率高,功率不一定大,效率低,功率不一定小。 答案:D
滑轮的机械效率________。若使用重30 N的
动滑轮,动滑轮的机械效率________。可见
减小________,提高了机械效率。
图1-4-1
解析:据题意,由平衡条件得 2F=500 N,F=250 N。 所以力 F 做的功 WF=250×6 J=1 500 J,W 有用=450×3 J=1 350 J,所以机械效率 η=WW有总用=11 355000=90%。 若滑轮重 30 N,2F′=480 N,F′=240 N,WF′= 240×6 J=1 440 J,η′=11 345400=93.8%。
2.功率和机械效率的区别 (1)两者是从不同方面反映机械性能的两个物理量,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,表示机械对总能量的 利用率 高。 (2)提高机械效率的意义:不仅有很高的经济价值,还能 增强人们的 效率 意识。 二、机械的使用
用机械代替甚至超越人力工作,使人们的工作 使用目的
1.机械效率 (1)定义: 有用功 与总功的比值或 有用功率 与总功率
的比值。 公式:η =
W有用 W总
或
η=
P有用 P总
。
(2)特点:不考虑摩擦阻力和其他额外阻力的理想情况下,
机械效率等于1,实际情况中机械效率总小于1。 (3)物理意义:是表示机械做功 或利用该机械实现能量
2019学年高中物理第1章功和功率第4节人与机械学案鲁科版必修2

(2) 克服摩擦力做的功 W额外 = fs = 4 000 J
(3) 斜面的机械效率
W有用 η = W总 = 50%
答案 (1)1 000 N
(2)4 000 J
(3)50%
基础过关
7
1. (2018 ·本溪高一检测 ) 关于功率和机械效率,下列说法中正确的是
(
)
A. 功率大,机械效率一定高 B. 机械效率低,功率一定小
使用乙装置时,拉力所做的总功为 1
W2= ( G+ G0) ×2h= Gh+ G0h,
2
Gh 机械效率为 η 2= Gh+ G0h< 1;
使用丙装置时,拉力所做的功为 1
W3= ( G+ G0) ×3h= Gh+ G0h,
3
Gh 机械效率为 η 3= Gh+ G0h= η 2< 1 ;
使用丁装置时,拉力所做的功为
意义
表示做功的快慢
W有用
P有用
η = W总 或 η = P总
表示机械对总能量利用率的高低
关系 两者间没有必然联系,功率大,机械效率不一定高,机械效率高,功率不一定大
[ 精典示例 ]
[ 例 1] 如图 2 所示,某工人用滑轮组往 3 m 高的平台上运送沙土, 已知沙土的质量为 40 kg ,
箱子与动滑轮共重 100 N ,不计绳重和摩擦,工人匀速拉动绳索。则此过程中工人做的有用
所做的有用功,为理想机械,其机械效率为
1 ,乙图中人所做总功等于克服货物重力所做的
有用功和克服滑轮重力所做的额外功之和,机械效率小于
1 , C 项错误, D 项正确。
答案 D 4.( 机械效率的应用 ) 一块长 4 m 的木板,一端放在地上,另一端放在离地面
高中物理:《机械功》教案(鲁科版必修2).doc

鲁科版物理 ( 必修 )2 第一章功和功率第一节机械功一、教学内容分析1.内容与地位在《普通高中物理课程标准 ( 实验 ) 》的共同必修模块物理 2 的内容标准中涉及本节的内容有“理解功的概念”。
该内容要求学生理解功的概念;在具体的物理情景中能判断出物体所受的各个力是否做功以及做功的正负;知道正功、负功的含义;应用功的一般公式,会计算恒力、合力的功。
本节课是在学生已有的认知结构“功的公式 W = Fs”的基础上进行扩展,从力作用效果的角度导出功的一般公式 W = Fscosα,突出了力有空间积累的效果。
功是物理学中的重要概念,功是能量转化的量度,与现代生活、生产等有着密切的联系。
因此,在教学中应注重培养学生的推理能力和科学严谨的态度、注重获取知识的过程和方法,让学生了解物理思想,体会物理学在生活和生产中的应用以及对社会发展的影响,让学生得到成功的体验,让学生的潜能在心情愉快、精神放松的状态下能够得到有效的释放和开发。
2.教学目标⑴知识与技能:理解功的概念。
知道功是标量,认识正功、负功的含义,在具体的物理情景中能判断物体所受的各力是否做功以及做功的正负。
能利用功的一般公式计算恒力的功,掌握计算总功的两种方法。
⑵过程与方法:通过功的概念及其公式导出的过程,体会并学习物理学的研究方法,能从现实生活中发现与“功”有关的问题,能运用功解决一些与生产和生活相关的实际问题。
⑶情感态度与价值观:有将功的知识应用于生活和生产实际的意识,勇于探索与日常生活有关的“功”问题,认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用。
3.教学重点、难点⑴重点:功的一般公式及其推导过程;判定物体所受的各个力是否做功以及做功的正负;总功的计算。
⑵难点:弄清物体在力的方向上的位移与物体的位移是不同的;认识负功的物理意义;总功的计算。
二、案例设计( 一) 导入新课让全班学生动手操作:将各自的课桌右移约2cm.教师关注学生操作的方式,并把移动课桌这一具体问题转换为物理模型来讨论,用示意图分类展示在黑板上。
2017-2018学年高中物理第1章功和功率第4节人与机械教学案鲁科版必修2

第4节人与机械一、功率与机械效率 1.额定功率机械能够长期正常工作的最大功率,由机械的结构本身所决定。
2.机械效率(1)定义:有用功与总功的比值或有用功率与总功率的比值。
(2)定义式:η=W 有用W 总=P 有用P 总。
(3)物理意义:表示机械做功或利用该机械实现能量转化的有效程度。
3.功率与机械效率两者是从不同方面反映机械性能的物理量,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,表示机械对总能量的利用率高。
二、机械的使用1.机械效率是表示机械做功或利用该机械实现能量转化有效程度的物理量,η=W 有用W 总=P 有用P 总。
2.使用任何机械时,动力的总功率等于机械克服有用阻力做功的功率加上克服额外阻力做功的功率,P 总=P 有用+P 额外。
3.机械效率是机械性能好坏的重要指标之一,机械效率越高,机械越节能,能量利用率越高。
4.功、功率、机械效率是三个不同的物理量。
功表示力对空间的累积效果,功率表示力做功的快慢,机械效率表示机械对总能量的利用程度,它们之间没有必然的联系。
1.自主思考——判一判(1)机械通常都应工作在额定功率下,不能长时间超过额定功率工作。
(√)(2)有用功越大,机械效率越高。
(×)(3)使用机械能省功,也能提高工作效率。
(×)(4)提高机械的机械效率就能提高机械做功的功率。
(×)(5)任何实际机械的机械效率都不会大于1。
(√)2.合作探究——议一议(1)要行驶一段较长的路程,人们通常选择一种合适的代步方式,如骑自行车、坐汽车或高铁等。
人们选择以车代步的目的是什么?提示:既省力又提高速度,使人们更舒适。
(2)一级方程式赛车装备了强大的发动机,其功率最大可达900马力(合662千瓦),车速最高可达370千米/小时。
赛车的功率大,说明什么问题?功率大,效率一定高吗?图141提示:功率大说明机器做功快,这是车速快的动力来源,但机械效率不一定高,因为有用功占总功的比例不一定大。
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2019-2020年高中物理第1章功和功率第4讲人与机械学案鲁
科版必修2
[目标定位] 1.知道机械的额定功率和机械效率的物理意义,能熟练计算机械效率.2.理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量,它们之间无必然的联系.3.了解现代机械的发展水平及使用.
一、功率与机械效率
1.机械效率:
(1)定义:有用功与______的比值或__________与总功率的比值.
(2)公式:η=____________=____________.
(3)物理意义:表示机械做功或利用该机械实现能量转化的______程度.
2.功率与机械效率:两者是从不同方面反映机械性能的物理量,它们之间没有必然的联系.功率大,表示机械__________,机械效率高,表示机械对__________的利用率高.
二、机械的使用
想一想要行驶一段较长的路程,人们通常选择一种合适的代步方式,如骑自行车、坐汽车或高铁等.人们选择以车代步的目的是什么?
一、对机械效率的理解及计算
1.机械效率是机械性能好坏的重要指标之一,机械效率越高,机械越节能,能量利用率越高.
2.机械效率与功率的区别
3.求解机械效率的步骤和方法
(1)对机械进行受力分析和运动状态分析,找出动力和阻力,尤其注意分清有用阻力和无用阻力.
(2)根据功的公式求解动力做的功(总功)、有效阻力做的功(有用功)、无效阻力做的功(额外功).
(3)有用功与总功的比值就是机械的机械效率.
例1 如图1所示,利用轻滑轮将一质量为100 kg 的物体沿倾角α=37°的斜面以速度v =0.5 m/s 匀速拉至高为h =1.5 m 的斜面顶端(sin37°=0.6,cos37°=0.8),斜面与物体间的动摩擦因数为μ=0.2.试求:(取g =10 N/kg)
图1
(1)此过程中拉力F 的功率是多少?
(2)这一过程机械效率是多少?(保留两位有效数字)
针对训练不计一切摩擦,用如图2所示的机械把装有50 kg苹果的水果筐.匀速的提升到10 m高处.已知水果筐的质量为2 kg,求运送苹果的机械效率.(g=10 m/s2,结果保留两位有效数字)
图2
二、提高机械效率的方法
1.当总功一定时,机械所做的有用功越多(或额外功越少),机械效率就越高.当有用功一定时,机械所做的总功越少或额外功越少,机械效率就越高.
2.要提高机械效率,通常是通过减少额外功来实现的,在无法减少额外功的情况下,则采用增大有用功的方式来实现.
3.机械的机械效率不能无限地提高.由于摩擦力的存在,机械的实际效率一定小于1.
例2 如图3所示,不计任何摩擦,分别用甲、乙、丙、丁四个装置把同一个物体匀速提升到同一高度,其中机械效率最小的是( )
图3
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
提高机械效率的方法
1.有两个人利用斜面共同将木箱拉上汽车,为了提高斜面的机械效率,下列做法中可取的是( )
A.以较快的速度将木箱匀速拉上汽车
B.以较慢的速度将木箱匀速拉上汽车
C.改由一个人匀速将木箱拉上汽车
D.板长不变,改用光滑的斜面板将木箱匀速拉上汽车
对机械效率的理解及计算
2.下列说法正确的是( )
A.机械只能在额定功率下工作
B.机械效率越大,说明有用功率越大
C.功率的大小与机械效率的大小无关
D.随着科技的发展机械效率有可能达到100%
3.某台机器消耗的能量是1 250 J,它对外做了1 000 J的有用功,则这台机器的机械效率是( )
A.70% B.75% C.80% D.90%
4.如图4所示,某工人用滑轮组往3 m高的平台上运送沙土,已知沙土的质量为40 kg,箱子与动滑轮共重100 N,不计绳重和摩擦,工人匀速拉动绳索.则此过程中工人做的有用功是多少?此滑轮组的机械效率是多大?(g取10 m/s2)
图4
答案精析
第4讲 人与机械 预习导学
一、1.(1)总功 有用功率 (2)W 有用W 总 P 有用
P 总
(3)有效 2.做功快 总能量 二、轻松 有效 智能化
想一想 既省力又提高速度,使人们更舒适. 课堂讲义
例1 (1)380 W (2)79%
解析 该物体受到重力mg 、斜面支持力N 、摩擦力f 、拉力F 作用.因为物体沿斜面匀速向上运动,所以垂直斜面方向的支持力N =mg cos37° 沿斜面方向2F =f +mg sin37° 又f =μN
由以上三式可得F =mg ·μcos37°+sin37°
2
=
+
2
N =380 N
匀速运动时,拉力F 的功率
P =F ·v ′=F ·2v =380×2×0.5 W=380 W
(2)物体沿斜面移动的距离s =h sin37°=1.5
0.6
m =2.5 m
沿拉力的方向通过的距离L =2s =5 m 总功W 总=FL =380×5 J=1 900 J
有用功W 有用=W G =mgh =100×10×1.5 J=1 500 J 则η=
W 有用W 总=1 500 J
1 900 J
×100%≈79%. 针对训练 96% 解析 本题的有用功为
W 有用=m 果gh =50×10×10 J=5×103 J
额外功为W 额外=m 筐gh =2×10×10 J=2×102
J
总功为W 总=W 有用+W 额外=5.2×103
J
所以运送苹果的机械效率η=W 有用W 总×100%=5×103
J
5.2×103
J
×100%≈96%. 例2 D [根据题目条件可知,设物体的重力为G ,每个动滑轮的重力为G 0.在把物体匀速提升到同一高度的过程中,克服重力所做的功等于有用功,四种情况下所做的有用功相同,均为W 有用=Gh .
使用甲装置时,拉力所做的总功为W 1=Gh ,机械效率为η1=1; 使用乙装置时,拉力所做的总功为
W 2=1
2
(G +G 0)×2h =Gh +G 0h ,
机械效率为η2=
Gh
Gh +G 0h
<1;
使用丙装置时,拉力所做的功为
W 3=13
(G +G 0)×3h =Gh +G 0h ,
机械效率为 η3=
Gh
Gh +G 0h
=η2<1;
使用丁装置时,拉力所做的功为
W 4=15
(G +2G 0)×5h =Gh +2G 0h ,
机械效率为η4=
Gh
Gh +2G 0h
<η3
由此可以看出,丁的机械效率最小,故选D.] 对点练习
1.D [无论是两人还是一人匀速将木箱拉上汽车,所做的有用功是相同的,都等于木箱的重力与木箱上升高度的乘积.要提高斜面的机械效率,只有减小额外功,也就是要减小摩擦阻力所做的功.因此,选项D 正确,其他选项均错.]
2.C [机械实际工作的功率可以小于或等于额定功率,A 错;功率与机械效率无必然联系,B 错,C 对;克服额外阻力而做的无用功总是存在的,故机械效率不可能达到100%,D 错.] 3.C [根据机械效率的定义η=W 有用W 总×100%=1 000 J
1 250 J
×100%=80%,选项C 正确.] 4.1 200 J 80%
解析 工人做的有用功就是克服沙土重力所做的功:W 有用=mgh =40×10×3 J=1 200 J. 工人做的总功就是克服沙土、箱子和动滑轮总重力所做的功:W
总
=(mg +G )h =(40×10+
100)×3 J=1 500 J. 机械效率为η=W 有用W 总=1 200 J
1 500 J
×100%=80%.。