知识回顾
上次我们学过什么是机械效率,即
还求出轮对的机械效率,即:
这次我们了解斜面的机械效率。
斜面的有用功、额外功和总功
如图所示,蜿蜒的山路是一个斜坡。
斜面也是杠杆。 这是一个省力的杠杆,但会消耗距离。
用拉力F将重物G从坡底拉到坡顶; 斜坡的长度为 s,高度为 h。
首先我们来确定我们的目的:将物体向下拉到斜面的顶部,以增加高度h。 因此,物体克服重力所做的功就是有用功,即:
W有用=Gh
在把物体向上拉的过程中,必须克服斜面的摩擦力才能做功。 此时所做的工作是额外的工作,即:
维斯特拉=fs
无论是有用功还是额外功,都是被外力F克服的,那么拉力F所做的功就是总功斜面的机械效率跟什么有关,即:
W 总功 = Fs
此时我们可以计算出斜面的机械效率,即
η=Gh/Fs
示例问题和演示
如标题,有用功为W 有用=Gh=mgh=50kg×10N/kg×4m=2000J
该题还告诉我们克服摩擦力所做的功,即额外做的功W extra = 500J斜面的机械效率跟什么有关,那么我们可以求出总功:
W 总功 = W 有用 + W 额外 = 2000J + 500J = 2500J。
从这里我们可以排除答案D。
其次,拉力行进的距离s=10m,由此可求出拉力
F=W总功/s=2500J÷10m=250N,则答案B错误。
接下来我们要寻找机械效率:
η=W有用/W总功=2000J÷2500J=80%。 可见答案A也是错误的。
看来正确答案一定是C。我们看看是不是这样:
f=W extra/s=500J÷10m=50N,答案C正确
倾斜角度对倾斜机械效率的影响
当斜面的倾角变化时,斜面的机械效率会有所不同,如下图所示:
从第一组和第三组数据可以看出,当斜面的倾斜角度变大时,机械效率也随之增加。
提高坡口机械效率
· 增加有用功(增加物体重量)
· 减少额外工作(降低坡度粗糙度)
· 加大坡度角度
实践
4月20日公布答案
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