摘要:在滑轮组机械效率的计算中,怎样区分有用功、总功和额外功;怎样进行有用功、总功和额外功的计算。成为滑轮组机械效率进一步计算的障碍。本文就致力于解决这些障碍,打好机械效率计算的基础关。
知识再现:1、在物理学中我们把有用功与总功的比值叫做机械效率,机械效率用符号η表示,机械效率用百分数来表示。
2、机械效率的计算公式:η=W有/W总
3、机械效率的大小为什么总是小于1?
因为使用任何机器都不可避免的要做额外功,有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1。
举例说明例题1解读
1、有用功的计算
如图所示,利用滑轮组提起重物,拉力F是克服重力做功,所以,克服重力所做的功就是有用功,
计算公式为:W有=Gh 或者是W有 =W总-W额
2、额外功的计算
在提起重物的过程中,拉力F还克服机械间的摩擦做功,还提起动滑轮和绳子做功,这些功都是没有用的功,所以这些功都称为额外功。
计算公式为:W额=W总-W有
若试题中已知“不计绳重及摩擦”时,额外功的计算公式还有W额=G动h,即提起动滑轮所做的功。
3、总功的计算
拉力F在提起重物的过程中,不仅做了有用功,同时也做了额外功,所以拉力F所做的功,既包含有用功,也包括有额外功,可见,拉力F做的功就是总功。
计算公式为:W总=W有 W额
或者是W总=Fs(s为绳子自由端移动的距离)
4、机械效率的计算
l 一般计算公式:η=W有/W总=Gh/Fs=G/Fn (n为承担动滑轮的绳子段数。在滑轮组中,有关系式s=nh)
l 若试题中已知“不计绳重和摩擦”,则额外功就是提起动滑轮所做的功,此时,η=W有/W总=G/(G G动)
l 若试题中已知“不计绳重和摩擦,不计动滑轮重”时,机械效率为100%,此时F=G/n
例题2解读
1、有用功的计算
如图所示,利用滑轮组拉动物体运动时,拉力F是克服摩擦力做功,所以,克服摩擦力所做的功就是有用功,
计算公式为:W有=fs (s是物体移动的距离)
或者是W有 =W总-W额
2、额外功的计算
在拉动物体运动的过程中,不仅拉动物体运动做功,而且还克服机械间的摩擦做功,这些功都是没有用的功,所以这些功都称为额外功。
注意:此种情况下,拉力F没有克服重物A、动滑轮和绳子的重力做功。因为重物A、动滑轮和绳子的重力方向是竖直向下的,它们在重力的方向上没有移动距离,重力就没有做功。
计算公式为:W额=W总-W有
若试题中已知“不计摩擦”时,额外功为零,机械效率是100%。
3、总功的计算
拉力F在提起重物的过程中,不仅做了有用功,同时也做了额外功,所以拉力F所做的功,既包含有用功,也包括有额外功,可见,拉力F做的功就是总功。
计算公式为:W总=W有 W额 或者是W总=Fs(s为绳子自由端移动的距离)
4、机械效率的计算
(1)一般计算公式:η=W有/W总=fs'/Fs=f/Fn (s'为物体A移动的距离,s为绳子自由端移动的距离,n为拉着动滑轮的绳子段数)
(2)当滑轮组横放,并且是克服摩擦力做功时,如果试题中已知“不计摩擦“时,没有做额外功,拉力F和摩擦力的关系是F=f/n(n为拉动滑轮的绳子段数)
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