－魯科版必修2 1.4 人與機(jī)械 學(xué)案.doc

第4節(jié) 人與機(jī)械學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1鞏固機(jī)械功的原理；2能熟練計算機(jī)械效率，并知道其代表的物理意義；3理解功率和機(jī)械效率是從不同方面反映機(jī)械性能的兩個物理量，它們之間無必然的聯(lián)系；4了解現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展水平?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1能熟練計算機(jī)械效率，并知道其代表的物理意義；2理解功率和機(jī)械效率是從不同方面反映機(jī)械性能的兩個物理量，它們之間無必然的聯(lián)系?！局R要點(diǎn)】一、功率與機(jī)械效率1.機(jī)械效率的計算：=2.功率和機(jī)械效率的區(qū)別：功率是表示做功的快慢；機(jī)械效率是表示機(jī)械對總能量的利用率。它們之間沒有什么必然的聯(lián)系。二、機(jī)械的使用1、機(jī)械使用的意義極大地豐富和改善了我們的生活，但要注意機(jī)械的合理使用，最終達(dá)到與大自然的和諧共處。2、機(jī)器人分為四類：（1）順序型。很多固定作業(yè)的裝配機(jī)械手都屬于此類。（2）沿軌道作業(yè)型。這類機(jī)器人能執(zhí)行受控過程。（3）遠(yuǎn)距離作業(yè)型。這類機(jī)器人可接受遙控，對操作者的行為反應(yīng)可通過編程實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于核工業(yè)、真空、宇宙、海洋開發(fā)等應(yīng)用領(lǐng)域。（4）適應(yīng)型或者智能型。它們具有感知、適應(yīng)或?qū)W習(xí)功能?！镜湫屠}】電梯載著一名體重75kg的乘客，取重力加速度g=10m/s2。若電梯載著乘客以1.0m/s2的加速度勻加速上升，求：（1）從靜止開始2s內(nèi)電梯對乘客做功功率和2s末電梯對乘客做功功率；（2）說出電梯克服哪些（至少兩個）額外阻力做了無用功；（3）從靜止開始2s內(nèi)和2s末電梯的效率,已知在2s末電機(jī)的輸出功率為1.5104w；（4）說出電機(jī)做了哪些（至少兩個）額外功；（5）2s末電機(jī)的效率，已知在2s末電機(jī)的實(shí)際功率為2.0104w；（6）若把電機(jī)和電梯視為整體，則它們2s末的效率。解析：（1）電梯對乘客做功功率就是電梯對乘客的作用力做功功率，2s內(nèi)電梯對乘客做功功率為平均功率，選擇乘客為研究對象，乘客受到地球?qū)λ亓g和電梯對他彈力f，乘客勻加速上升，據(jù)牛頓第二定律可得f-mg=ma，據(jù)勻加速直線運(yùn)動公式可得乘客2s內(nèi)位移s=at2/2=122/2=2m，據(jù)功的定義式可得電梯對乘客做功w=fs=m（g+a）s，據(jù)功率的定義式可得電梯對乘客做功平均功率p1= w/t= m（g+a）s/t=75（10+1）2/2=8.25102w；2s末電梯對乘客做功功率為瞬時功率，據(jù)勻加速直線運(yùn)動公式可得乘客2s末速度v=at=12=2m/s，又 p2= fv解得 p2= m（g+a）v=75（10+1）2=1.65103w。（2）選擇電梯為研究對象，電機(jī)對電梯的作用力至少需要克服電梯自身重力、傳動裝置的摩擦阻力做了無用功。（3）選擇電梯為研究對象，電機(jī)的輸出功率p，就是電機(jī)對電梯的作用力做功功率，也是電梯的輸入功率；電梯對乘客做功功率，就是電梯輸出功率。電梯做勻加速運(yùn)動，電機(jī)對電梯的作用力為恒力f/，據(jù)勻加速直線運(yùn)動公式可得電梯的瞬時速度v=at，可得電機(jī)的瞬時輸出功率pt= f/v=f/at是時間的一次函數(shù)，可得2s內(nèi)電機(jī)的平均輸出功率p3=（0+1.5104）/2=7.5103w，根據(jù)機(jī)械效率計算公式可得2s內(nèi)電梯的平均效率1=p1/p3=8.25102/7.5103=11%；可得2s末電梯的瞬時效率2=p2/p=1.65103/1.5104=11%。（4）選擇電機(jī)為研究對象，電機(jī)內(nèi)電流通過線圈電阻做功和電機(jī)轉(zhuǎn)子克服定子摩擦阻力做功都是電機(jī)做的額外功。（5）選擇電機(jī)為研究對象，2s末電機(jī)的實(shí)際功率p0，就是輸入電機(jī)的瞬時電功率，也就是電機(jī)消耗的瞬時總功率，根據(jù)機(jī)械效率計算公式可得電機(jī)的瞬時效率=p/p0=1.5104/2.0104=75%。（6）選擇電機(jī)和電梯整體為研究對象，則它們的輸入瞬時功率為p0，輸出瞬時功率為p2，根據(jù)機(jī)械效率計算公式可得瞬時效率3=p2/p0=（p2/p）（p/p0）=2=11%75%=8.25%?！具_(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1、機(jī)械效率是70%的機(jī)械與機(jī)械效率是80%的機(jī)械相比較（d）a、效率是70%的機(jī)械做功快b、機(jī)械效率是80%的機(jī)械做功快c、兩種機(jī)械做功一樣快d、無法比較做功的快慢2、下列關(guān)于機(jī)械效率的說法中，正確性的是（ b）a、機(jī)械做的有用功越多，機(jī)械化效率越高b。額外功占總功中的比例越小，機(jī)械效率越高c、越省力的機(jī)械，效率越高d、功率越大，機(jī)械效率越