机械效率是初八物理的最后一个难点。 主要难点在于简单机械的理解和机械效率的概念。 今天凉子老师就带领大家学习另一种常见的简单机械——斜面。 机械效率,希望对您有所帮助。
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什么是斜角
斜面,即倾斜的平板,可以用相对较小的力将物体从较低的地方提升到较高的地方,但提升物体的路径长度也会增加。 斜面是古希腊人提出的六种简单机械之一。
在日常生活中斜面机械有哪些,我们经常使用斜面。 行驶车辆的坡度是普通坡度。 卡车装载大件货物时,常在卡车后部斜放置一块木板,将货物沿木板向上推。 坡度原理也被应用。 日常生活中使用的螺钉也是斜角原理的一个很好的体现。 其他还有楼梯、登机桥、自动扶梯、蜿蜒道路等。
下图中的机器是利用斜面原理制造的阿基米德螺旋机器。 在我国,古人发明的黄帝泵与此类似。
阿基米德螺旋机
黄帝泵
如果斜面的斜率越小,即斜面与水平面的夹角越小,则需要对物体施加的力越小,但移动的距离也会越长; 反之亦然。
请观看动画:
坡度越小,越容易省力。
在没有摩擦的情况下,坡度为10度时,拉力仅为1N,坡度为20度时,拉力为1.8N,坡度为30度时,拉力为2.5N。
坡口机械效率
斜面机也是一种常见的简单机械。 那么它的机械效率如何计算呢? 不同坡度的斜面有什么不同的特点?
如果不考虑任何摩擦阻力,斜面的机械效率为100%。 我们以30度斜面为例,将物体抬高20厘米。 从模拟动画可以看出:
当没有摩擦时,斜面的机械效率等于100%
完成任务所需的功(即有用功):
W=Gh=5N×0.2m=1J
我们拉车时实际做的功(即总功):
W总计=Fs=2.5N×0.4m=1J。
因此其机械效率为:
η0=Whas/=1J/1J=100%。
然而,在现实生活中,使用真实的斜面时斜面机械有哪些,一些摩擦是不可避免的。 如果这个过程中为了克服摩擦而做功(即额外做功),那么斜面的机械效率必然小于100%。
斜面机械效率特点
现在,我们的问题是:实际上,不同坡度的坡度之间的机械效率是否存在差异?
我们来做一个实验:
我们这个实验的任务是将5N的小车拉到20cm的高度。 任务确定了,那么使用任意斜面时,有用功仍等于1焦耳。 但在不同坡度的斜坡上完成这个任务时,我们实际做的功(即总功)是一样的吗?
1、选择10度坡度时,从图中数据可以看出:
斜度为10度时的机械效率
我们拉车的实际工作是:
W总计=Fs=1.7N×0.95m=1.6J。
因此其机械效率为:
η1=Whas/=1J/1.6J=62.5%。
当选择20度坡度时,从图中数据可以看出:
倾斜度为20度时的机械效率
我们实际做的事情:
W总计=Fs=2.4N×0.565m=1.356J。
机械效率:
η2=Whas/=1J/1.356J=73.7%。
当选择30度坡度时,从图中数据可以看出:
倾斜度为30度时的机械效率
我们实际做的事情:
W总计=Fs=3N×0.4m=1.2J。
机械效率:
eta3=Whas/=1J/1.2J=83.3%。
通过上述计算,从下表不难看出:斜坡的坡度越小,越省力,但机械效率较低。 如何解释这一现象呢?
倾斜度(度)
拉力(牛)
数(%)
30
83.3
20
2.4
73.7
10
1.7
62.5
坡度越小,越容易省力。 这就是坡度的特点。 但同时,坡度越小,汽车与坡度之间的正压力就越大。 我们将在高中学习这个问题。 当然,压力越大,摩擦力就越大。 。 那么,我们为克服摩擦而做的额外工作就越多,那么机械效率就会相应降低就不难理解了。
这个怎么样? 你一看就明白了!