2018初中物理競賽教程（基礎(chǔ)篇）第13講 機械效率 機械能(附強化訓(xùn)練題及答案)

1、1第13講機械效率機械效率機械能機械能13.1學(xué)習(xí)提要學(xué)習(xí)提要13.1.1機械效率機械效率1.有用功、額外功和總功為實現(xiàn)某種目的而對物體直接所做的功，稱為有用功。例如：用滑輪組將重為G的物體提升高度h，則有用功W有用=Gh。在通過機械對物體做功的過程中，常常還須克服機械的摩擦做功，這部分功有時是我們不需要但又不得不做的功，所以叫做額外功。額外功產(chǎn)生的主要有兩種原因：一是提升物體時，克服機械、容器重力等因素所做的功。例如：用滑輪組提升物體

2、時，克服動滑輪重力所做的額外功W額外=G’h（這里G’是動滑輪的重力）。二是克服機械的摩擦所做的功。例如：用滑輪組或斜面提升物體時，克服輪和軸之間及輪和輪之間的摩擦、物體與斜面之間的摩擦所做的額外功W額外=fs。有用功和額外功的總和，稱為總功。W總=W有用W額外2.機械效率機械效率表示通過機械對物體做功的有效程度的物理量效率越高，所做總功中有用功的比例就越大。在物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值，稱為機械效率。用公式表示為η=W有用W總13

3、.1.2機械能機械能1.能把物體做功的本領(lǐng)叫做能。物體能做的功越多，就說它具有的能越多。2.動能和勢能動能是物體由于運動而具有的能。物體的質(zhì)量越大，運動速度越大，其動能就越大。重力勢能是物體處于某一高度時所具有的勢能。物體質(zhì)量越大，所處的位置越高，重力勢能就越大。彈性勢能是物體由于發(fā)生彈性形變而具有的勢能。物體的彈性形變越大，彈性勢能就越大。重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能。3.機械能313.2.2正確理解能的概念正確理解能的概念.一個物體

4、能夠做功，這個物體就具有能。由力學(xué)和運動學(xué)的規(guī)律，可以導(dǎo)出運動物體具有的動能Ek=12mv2，重力勢能Ep=mgh，彈性勢能Ej=12kx2能是一個狀態(tài)量。它可以用一些狀態(tài)參量（如速度v，高度h，形變x等）表示出其量的多少。能量的多少是可以改變的。起重機的鋼索用力把重物提高使物體的重力勢能增大，在牽引力作用下車輛行駛得越來越快，其動能增大，用力拉彈簧使其伸長而彈性勢能增大……在物體能量改變過程中，通常伴隨著有力對物體或物體克服阻力做功，

5、所以功是能量改變的量度。沒有外力對物體做功（或者只有重力、彈力對物體做功），在物體勢能與動能相互轉(zhuǎn)化的過程中，機械能總量將保持不變。如圖131所示，一個乒乓球從某一高度由靜止開始下落，經(jīng)光滑地面反彈再回到原高度（空氣阻力不計）。當球在A處釋放時具有重力勢能，下落到B處時球既有動能（有速度），又有重力勢能（有高度）。繼續(xù)落到C處（設(shè)C為零高度）球的重力勢能為零，動能最大。在此過程中球的重力勢能轉(zhuǎn)化成動能，而A處的重力勢能最大，C處的動能最

6、大，B處的重力勢能與動能之和等于A處的重力勢能，也等于C處的動能。球在C處發(fā)生形變使動能轉(zhuǎn)化成彈性勢能，再轉(zhuǎn)化成動能，球被彈回A處。在此過程中，動能又轉(zhuǎn)化成重力勢能，機械能的總和扔保持不變（即機械能守恒）。若地面不光滑，空氣阻力作用不可忽略，乒乓球便不能彈回原高度，表明球在運動過程中有機械能轉(zhuǎn)化成其他形式的能（如內(nèi)能），機械能的總量就會減少。機械能和其他形式的能之間可以相互轉(zhuǎn)化，例如水電站水輪機帶動發(fā)電機做功，將機械能轉(zhuǎn)化為電能，而電動

7、機則將電能重新轉(zhuǎn)化為機械能。汽車和火車的內(nèi)燃機通過燃氣推動氣缸中的活塞做功，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車的動能?，F(xiàn)代生活和生產(chǎn)中隨處可見的各種動力機械，小到電動玩具、大到噴氣發(fā)動機，都是將電能、化學(xué)能等其他形式的能轉(zhuǎn)化為動能的能量轉(zhuǎn)化器。13.3例題解析例題解析13.3.1理解有用功、額外功、總功和機械效率的含義理解有用功、額外功、總功和機械效率的含義例1用動力臂是阻力臂2倍的杠桿，將重400N的貨物提高20cm，手像下壓杠桿的力是220N