機械效率是初八物理的最后一個難點。 主要難點在于簡單機械的理解和機械效率的概念。 今天涼子老師就帶領大家學習另一種常見的簡單機械——斜面。 機械效率,希望對您有所幫助。
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什么是斜角
斜面,即傾斜的平板,可以用相對較小的力將物體從較低的地方提升到較高的地方,但提升物體的路徑長度也會增加。 斜面是古希臘人提出的六種簡單機械之一。
在日常生活中斜面機械有哪些,我們經常使用斜面。 行駛車輛的坡度是普通坡度。 卡車裝載大件貨物時,常在卡車后部斜放置一塊木板,將貨物沿木板向上推。 坡度原理也被應用。 日常生活中使用的螺釘也是斜角原理的一個很好的體現。 其他還有樓梯、登機橋、自動扶梯、蜿蜒道路等。
下圖中的機器是利用斜面原理制造的阿基米德螺旋機器。 在我國,古人發明的黃帝泵與此類似。
阿基米德螺旋機
黃帝泵
如果斜面的斜率越小,即斜面與水平面的夾角越小,則需要對物體施加的力越小,但移動的距離也會越長; 反之亦然。
請觀看動畫:
坡度越小,越容易省力。
在沒有摩擦的情況下,坡度為10度時,拉力僅為1N,坡度為20度時,拉力為1.8N,坡度為30度時,拉力為2.5N。
坡口機械效率
斜面機也是一種常見的簡單機械。 那么它的機械效率如何計算呢? 不同坡度的斜面有什么不同的特點?
如果不考慮任何摩擦阻力,斜面的機械效率為100%。 我們以30度斜面為例,將物體抬高20厘米。 從模擬動畫可以看出:
當沒有摩擦時,斜面的機械效率等于100%
完成任務所需的功(即有用功):
W=Gh=5N×0.2m=1J
我們拉車時實際做的功(即總功):
W總計=Fs=2.5N×0.4m=1J。
因此其機械效率為:
η0=Whas/=1J/1J=100%。
然而,在現實生活中,使用真實的斜面時斜面機械有哪些,一些摩擦是不可避免的。 如果這個過程中為了克服摩擦而做功(即額外做功),那么斜面的機械效率必然小于100%。
斜面機械效率特點
現在,我們的問題是:實際上,不同坡度的坡度之間的機械效率是否存在差異?
我們來做一個實驗:
我們這個實驗的任務是將5N的小車拉到20cm的高度。 任務確定了,那么使用任意斜面時,有用功仍等于1焦耳。 但在不同坡度的斜坡上完成這個任務時,我們實際做的功(即總功)是一樣的嗎?
1、選擇10度坡度時,從圖中數據可以看出:
斜度為10度時的機械效率
我們拉車的實際工作是:
W總計=Fs=1.7N×0.95m=1.6J。
因此其機械效率為:
η1=Whas/=1J/1.6J=62.5%。
當選擇20度坡度時,從圖中數據可以看出:
傾斜度為20度時的機械效率
我們實際做的事情:
W總計=Fs=2.4N×0.565m=1.356J。
機械效率:
η2=Whas/=1J/1.356J=73.7%。
當選擇30度坡度時,從圖中數據可以看出:
傾斜度為30度時的機械效率
我們實際做的事情:
W總計=Fs=3N×0.4m=1.2J。
機械效率:
eta3=Whas/=1J/1.2J=83.3%。
通過上述計算,從下表不難看出:斜坡的坡度越小,越省力,但機械效率較低。 如何解釋這一現象呢?
傾斜度(度)
拉力(牛)
數(%)
30
83.3
20
2.4
73.7
10
1.7
62.5
坡度越小,越容易省力。 這就是坡度的特點。 但同時,坡度越小,汽車與坡度之間的正壓力就越大。 我們將在高中學習這個問題。 當然,壓力越大,摩擦力就越大。 。 那么,我們為克服摩擦而做的額外工作就越多,那么機械效率就會相應降低就不難理解了。
這個怎么樣? 你一看就明白了!