知識回顧
上次我們學過什么是機械效率,即
還求出輪對的機械效率,即:
這次我們了解斜面的機械效率。
斜面的有用功、額外功和總功
如圖所示,蜿蜒的山路是一個斜坡。
斜面也是杠桿。 這是一個省力的杠桿,但會消耗距離。
用拉力F將重物G從坡底拉到坡頂; 斜坡的長度為 s,高度為 h。
首先我們來確定我們的目的:將物體向下拉到斜面的頂部,以增加高度h。 因此,物體克服重力所做的功就是有用功,即:
W有用=Gh
在把物體向上拉的過程中,必須克服斜面的摩擦力才能做功。 此時所做的工作是額外的工作,即:
維斯特拉=fs
無論是有用功還是額外功,都是被外力F克服的,那么拉力F所做的功就是總功斜面的機械效率跟什么有關,即:
W 總功 = Fs
此時我們可以計算出斜面的機械效率,即
η=Gh/Fs
示例問題和演示
如標題,有用功為W 有用=Gh=mgh=50kg×10N/kg×4m=2000J
該題還告訴我們克服摩擦力所做的功,即額外做的功W extra = 500J斜面的機械效率跟什么有關,那么我們可以求出總功:
W 總功 = W 有用 + W 額外 = 2000J + 500J = 2500J。
從這里我們可以排除答案D。
其次,拉力行進的距離s=10m,由此可求出拉力
F=W總功/s=2500J÷10m=250N,則答案B錯誤。
接下來我們要尋找機械效率:
η=W有用/W總功=2000J÷2500J=80%。 可見答案A也是錯誤的。
看來正確答案一定是C。我們看看是不是這樣:
f=W extra/s=500J÷10m=50N,答案C正確
傾斜角度對傾斜機械效率的影響
當斜面的傾角變化時,斜面的機械效率會有所不同,如下圖所示:
從第一組和第三組數據可以看出,當斜面的傾斜角度變大時,機械效率也隨之增加。
提高坡口機械效率
· 增加有用功(增加物體重量)
· 減少額外工作(降低坡度粗糙度)
· 加大坡度角度
實踐
4月20日公布答案
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