摩擦和机械效率

机械原理课程讲稿

机械设计基础 课程讲稿

滑块等速向右

铅垂载荷

法向反力水平力摩擦力，方

向与v 12反。

总反力

φ

摩擦角

Q

N -=21库仑定律)(大小2121fN F =滑块1的总反力

21

2121F N R +=f N fN N F ===

21

21

2121φtan f

arctan =φ1、总反力R 21的方向恒与相对运动速度v 12方向成一钝角（90°+φ），与N 21成φ。

2、当移动副的几何形状改变时，会改变N 21的大小，产生较平面摩擦较大的F f 。

楔形滑块

楔槽

V

f Q fQ ?=θ

sin 当量摩擦系数

θ

sin f f V =

对应的当量摩擦角

V

V f arctan =φ）无论移动副形状如何，都可看作平面摩擦引入不同的常用楔槽面增大摩擦力，如V 带传动、三角形螺纹联接等。）滑块沿斜面等速上升（正行程）所受的总反力。

P’

，保持匀速状态的

其接触面是螺旋面。

斜面摩擦

楔形滑块沿斜槽面的运动。下侧螺纹

面接触，

型承载

1.径向轴颈的摩擦

由滚动

到原地

滑动

等值反向。e>ρ

轴颈将加速运动

用一偏距为e 的载荷Q 代替原载

荷及驱动力矩Md ，则e<ρ（相割）轴颈将减速运动，若加载前原为静止，则保持静止状态

e= ρ

轴颈将保持等速运动或原静止状态。

R 32

R 12

ω21

ω23

二力杆(受拉)

轴端（轴

踵）

机械原理习题习题三：效率与自锁

1.利用移动副的自锁条件推出：螺旋副中以轴向载荷Q 为主动力时（即：反行程），螺旋副的自锁条件为式?λ≤。 解：当反程时，载荷Ｑ为主动力，Ｐ为阻力。总反力Ｒ的方向如图所示。 )tan(?λ-=Q P 由移动副自锁的条件，得其自锁条件为 反程驱动力Ｑ与接触面法线的夹角λ必须满足： ?λ≤ 2.在题所示的机构中，已知各构件的尺寸及机构的位置，各转动副处的摩擦圆半径、移动副及凸轮高副处的摩擦角 ，凸轮为主动件，顺时针转动，作用在构件4上的工作阻力Q 的大小。试求图示位置： (1) 各运动副的反力； (2) 需施加于凸轮1上的驱动力矩1M 。 解：选取长度比例尺L (m/mm)作机构运动简图。 (1) 确定各运动副中反力的方向。 图 凸轮连杆机构考虑摩擦的机构力分析 ? λ-v λ n Q P P R R n ?

由主动件凸轮的转向，确定出机构中各个构件之间的相对运动方向，如图所示。分析各个构件受到的运动副反力和外力。构件1受到的力有R 51、R 21、1M ；构件2受到的力有R 52、R 12、R 32；构件3受到的力有R 23、R 43；构件4受到的力有R 34、R 54、Q 。 先确定凸轮高副处点B 的反力R 12的方向，与移动副反力方向确定方法相同，该力方向与接触点处的相对速度V B2B1的方向成900 +角。 再由R 51应切于运动副A 处的摩擦圆，与R 21大小相等方向相反，且对A 之矩的方向与1 方向相反，确定出R 51 的方向。R 51与R 21形成一个力偶与M 1平衡； 由于连杆3为受拉二力构件，其在D 、E 两转动副处所受两力R 23及R 43应切于该两处摩擦圆，大小相等方向相反，在一条直线上。同时，根据相对转速3432,ωω的方向，可确定出R 23及R 43的作用线和方向，亦即铰链点D 、E 的摩擦圆的内公切线。； 反力R 52应切于运动副C 处的摩擦圆，且对C 之矩的方向应与25 的方向相反，同时构件2受有的三个力R 12、R 52、 R 32应汇交于一点，由此可确定出R 52的方向线； 滑块4所受反力R 54应与V 45的方向成900 +角，它受到的三个力R 34、R 54及Q 也应汇交于一点，于是可定出R 54 的方向线。 依照以上的步骤和方法，确定出各个运动副反力的作用线和方向，如图（b ）所示。 (2)求各运动副处的反力大小。分别取构件2、4为分离体，列出力平衡方程式为 构件2 0523212=++R R R ? ?? 构件4 05434=++Q R R ? ?? 而 32234334R R R R ? ???-==-= 根据上述力方程式，选取力比例尺F (N/mm)，从已知力Q 画起，作出力多边形，如题57图（C ）所示。由图 可得各总反力 F i i R R μ= 其中 i R 为力多边形中第i 个力的图上长度(mm)。 (3)求需施加于凸轮1上的驱动力矩1M 。由凸轮1的平衡条件可得 ()Nm l R l R M L F L μμμ21211== 式中 l 为R 21与R 51两方向线的图上距离，单位为mm 。 3.图所示为按μL =0.001m/mm 画的机构运动简图，滑块3为原动件，驱动力P=80N 。各转动副处的摩擦圆如图中所

探究斜面的机械效率

《探究斜面的机械效率》课堂实录 【教学目标】 一、知识与技能 1．知道利用斜面拉物体时，有用功与总功的计算方法，会计算斜面的机械效率。 2．会测定斜面的机械效率，并会运用控制变量法的实验方法进行探究实验。 3．知道提高机械效率的意义和主要方法。 二、过程与方法 1．从生活实际出发，培养探究物理学的有关知识的兴趣以及深入认识事物的能力。 2．亲身经历测量斜面机械效率的过程，通过参与探究影响斜面的机械效率因素的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案，并培养自主合作探究的能力。 三、情感、态度与价值观 1．让学生学会关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。 2．通过探究活动，进行充分的交流与合作，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。 【实验教具】 学生用实验器材：弹簧测力计、刻度尺、木板斜面、毛巾、玻璃、带钩的方木块、长方体铁块、砝码。 老师用实验器材：器材同上。 软件：Flash课件。 【教学过程】 一、创设情景，导入新课

师：工人往高处搬重物时，一般会用什么方法？ 生：用木板搭成一个斜面，把重的东西推上去或拉上去。 师：为什么这么做呢？ 生：因为斜面可以省力。 师：斜面这种省力的机械，在生活中有许多运用，同学们都见过哪些斜面？ 生：盘山公路就是一个大斜面。（大屏幕） 师：还有吗？ 生：我们骑自行车上坡时，走S形路线会更容易一些。也是利用了斜面可以省力。 师：这盘山公路像不像S形？ 师：桥梁的引桥也是一个斜面，而且桥面越高，引桥也越长。（大屏幕） 师：既然使用斜面可以省力，那能不能省功呢？ 生：不能。因为使用任何机械都不能省功。 师：说得很好。实际上使用任何机械都会不可避免的做一些额外功，这样使得有用功总是小于总功，有用功占总功的百分比就是机械效率，我们用它来描述利用机械做功的效率，那么斜面的机械效率到底与哪些因素有关呢？它的省力情况与它的机械效率有什么关系吗？ 二、合作交流，解读探究 1．提出问题： 师：这节课我们就一起来探究斜面的机械效率。 师：我们利用斜面做功时，目的是把物体抬到一定高度处。我们不把它竖起提升，而是沿着斜面把它拉上去，这是为了省力。演示：请看这里，沿斜面拉物体时，什么是有用功？什么是总功？如何计算斜面的机械效率？ 生：克服物体重力所做的功是有用功，拉力所做的功是总功。 师：我们需要哪些测量仪器？需要测量哪些物理量呢？

第五章 机械中的摩擦和机械效率

第五章机械中的摩擦和机械效率

§5-1研究机械中摩擦的目的 摩擦的二重性 研究目的：扬其利，避其害 研究内容：①常见运动副中的摩擦分析 ②考虑摩擦时机构的受力分析 ③机械效率的计算 ④“自锁” 现象的研究 摩擦三定律 §5-2运动副中的摩擦 1.移动副中的摩擦 1）移动副中摩擦力的确定 摩擦力 f N F ?=2121 21N ：Q 一定，21N 只与运动副的形状有关 f ：与配对材料，表面特性有关 有害：功率损耗，发热，效率下降，运动副元素受到磨损，降低零件的强度、机械的精度和工作寿命。 有利：利用摩擦来工作：带传动、摩擦离合器、制动器、工装夹具 本章研究内容只限于经典摩擦学范围（定性） 与载荷成正比 与名义接触面积无关 与速度无关 N 21 （法向反力） P （驱动力） f （摩擦力） Q （载荷） 1 2 R 21 V 21 φ ①对于平面 f Q F ?=21 ②对于槽面 Q f Q f f N F v ?=?=?? =θ sin 222121 ③对于圆柱面Q f F v ?=21 取)2 ~ 1(f f v π = 当量摩擦系数，显然大于平面

理论上，圆柱面当量摩擦系数v f 的选择（对于转动和移动均如此）： 到此以后，不论何种摩擦系面， 摩擦力均可表示成载荷与当量摩擦系 数的乘积，即：v f Q F ?=21 关于当量摩擦系数v f ： a) v f 是对研究问题方便所引入的物理 量，那么在研究不同摩擦表面的摩擦力时均使用v f Q F ?=21（与平面摩擦相同）。 b)必须注意引入v f 并非摩擦系数f 或者是当量载荷大小发生变化，实际是正反力大小随接触表面形状不同而改变。 c)槽面、圆柱面…摩擦力大于平面摩擦力（f 、Q 相同）即接触表面几何形状的改变可以使摩擦力大小发生变化（V 带传动、螺纹连接、摩擦轮传动……）。 2）移动副中总反力的确定及力分析（以斜面为例） 图示斜面上滑块上： - P ：外力 - Q ：载荷 -N ：正反力 - F ：摩擦力 - --+=N F R f N f N N F tg =?== 21 ? 力平衡条件：0=++- - - Q R P )(?α+?=tg Q P 结论：在含有移动副的机构考虑摩擦力的力分析中，只需要将反力- N 用与其偏移角? （摩擦角 非跑合轴，反力均匀 f f v 2 π = 跑合轴，反力按余弦分度 f f v π 4 = 大间距轴，点接触 f f f f v ≈+= 2 1 - Q - - -

机械效率计算题及答案

四．计算题 1、（2013四川自贡）如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N 的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m ，重物匀速上升了0.5m ，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg ）． （1）按题意画出滑轮组的绕绳． （2）人所做功的功率多大？ （3）被吊起的重物质量多大？ 解：（1）根据n=3，即动滑轮上绳子段数是3股； 则绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如图： （2）∵W 总=FS=600N×1.5m=900J ； ∴P=W/t=900J/10s=90W ． （3）∵S=nh ；∴n=S/h=15m/05m=3； 由η=G/nF 得：G=ηnF=70%×3×600N=1260N ； ∴m=G/g=1260N/10Nkg=126kg ． 2．（2013乐山）某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是400N ， g 取10N/kg 。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求： （1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m 3，每块大理石的体积是1.0×10-2m 3 ,则每块大理石的重力是多少？ （2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N ，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理 石？ （3）某次提升中，升降机在1min 内将货物匀速提升了15m ，钢丝绳的拉力是2000N 。则钢丝绳的 拉力的功率是多少？ (1) 每块大理石重： N Kg N m m Kg Vg mg G 280/10100.1/108.23233=????===-ρ （2分） (2) 升降机一次能提起的大理石块数： 块每块大理石重量能提起的大理石总重量2028040020003=-?== N N N n (3) 钢丝绳端移动的距离：m m h s 451533=?== （1分） 把货物提升15 m 做的功：J m N Fs W 4 109452000?=?== （1分） 升降机的功率：w s J J t W P 150060109min 110944=?=?== （1分） 3．（2013扬州）（6分）工人用如图所示的装置将重物提高5m ，已知物重为800N ，人对绳的拉力 为500N 。 求此过程中： （1）做的做功。 （2）做的有用功。 （3）滑轮组的机械效率。

机械效率总结

1.机械效率：（1）公式：η＝总有W W η＝额 有＋有W W W （2）提升机械效率的方法：①.有用功一定时，减小额外功； ②．额外功一定时，增加有用功； ③．减小摩擦 2.滑轮组机械效率公式：①S=nh ②（不计f ）nF ＝G 物＋G 动 ③η＝nF G 注意：在水中时是G －F 浮 躺着用时是f 3.斜面机械效率：①η＝FL Gh h 是斜面高，L 是斜面长 ②结论：在物重和斜面粗糙程度一定时，斜面越陡，机械效率越高； 在物重和斜面粗糙程度一定时，斜面越陡，拉力越大。 4.杠杆机械效率：η＝FS Gh 其中S h ＝12L L 5.水泵机械效率：η＝Pt Gh 6测滑轮组机械效率：（1）①应竖直向上匀速拉动 ②可省略刻度尺，η＝nF G ③若静止记数，少了因克服f 做的额外功，η变大。 （2）影响滑轮组机械效率的因素： ①物重 同一个滑轮组，物体越重，机械效率越高； ②动滑轮重 提升相同物体，动滑轮越轻，机械效率越高； ③滑轮与轴、绳与滑轮之间的摩擦。 1.机械效率：（1）公式：η＝总有W W η＝额 有＋有W W W （2）提升机械效率的方法：①.有用功一定时，减小额外功； ②．额外功一定时，增加有用功； ③．减小摩擦 2.滑轮组机械效率公式：①S=nh ②（不计f ）nF ＝G 物＋G 动 ③η＝nF G 注意：在水中时是G －F 浮 躺着用时是f 3.斜面机械效率：①η＝FL Gh h 是斜面高，L 是斜面长 ②结论：在物重和斜面粗糙程度一定时，斜面越陡，机械效率越高； 在物重和斜面粗糙程度一定时，斜面越陡，拉力越大。 4.杠杆机械效率：η＝FS Gh 其中S h ＝12L L 5.水泵机械效率：η＝Pt Gh 6测滑轮组机械效率：（1）①应竖直向上匀速拉动 ②可省略刻度尺，η＝nF G ③若静止记数，少了因克服f 做的额外功，η变大。 （2）影响滑轮组机械效率的因素： ①物重 同一个滑轮组，物体越重，机械效率越高； ②动滑轮重 提升相同物体，动滑轮越轻，机械效率越高； ③滑轮与轴、绳与滑轮之间的摩擦。

第5章 机械的效率和自锁(有答案)

§5 机械的效率和自锁 填空题： 1．设机器中的实际驱动力为r P ，在同样的工作阻力和不考虑摩擦时的理想驱动 力为r P 0，则机器效率的计算式是η = r P 0/r P 。 2．设机器中的实际生产阻力为r Q ，在同样的驱动力作用下不考虑摩擦时能克服 的理 想生产阻力为r Q 0,则机器效率的计算式是 η= r Q /r Q 0 。 3．假设某机器由两个机构串联而成，其传动效率分别为1η和2η，则该机器的传动效率为 1η*2η 。 4．假设某机器由两个机构并联而成，其传动效率分别为1η和2η，则该机器的传动效率为 （P 1*η1+ P 2*η2）/(P 1+P 2) 。 5. 从受力观点分析，移动副的自锁条件是 外力的作用线与运动方向法线的夹角小于等于摩擦角 ；转动副的自锁条件是 外力的作用线与摩擦圆相切或相割 ；从效率观点来分析，机械自锁的条件是 效率小于等于零 。 综合题1： ^ 某滑块受力如图所示，已知滑块与地面间摩擦系数f ，试求F 与Q 分别为驱动力时的机构运动效率。 F 为驱动力：f tg 1 -=? 于是由正弦定理：) 90sin() 90sin(0 ?θ?--+= Q F 令0=?，得) 90sin(0 0θ-=Q F 因此，其效率为) 90sin()90sin() 90sin(0 0θ??θη-+--== F F 当Q 为驱动力，F 变为阻力，取?-代替上式中的? θ-

) 90sin() 90sin(90sin(0 000?θ?θη+---==）F F 第四章习题中，综合题5，要求计算该机构效率。（可直接利用前面的计算结果） ` 153077 .8==-f tg ? … 由正弦定理： )90sin()2180sin(0 210?βγ?-=--+R P 和) 90sin()2sin(012??β+=-R Q 于是 Q P *-+*---+=) 2sin()90sin()90sin()2180sin(00?β??βγ? 代入各值得：N P 7007.1430= ^ 取上式中的0 0=?，可得N P 10000=

滑轮斜面机械效率计算题

用滑轮组匀速提升1400N的物体，绳子自由端的拉力是400N，拉力的功率是800W，滑轮组的机械效率是70%．求 （1）重物上升的速度． （2）若用此滑轮组提升1900N的物体，每段绳子承担的力是多少？（不计绳子和滑轮组的摩擦） 5．（2006?通州区一模）用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%．不计摩擦和绳重．求：（1）重物上升的速度； （2）如果使用这个滑轮组匀速提升重3500N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？ 6．用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重，求： （1）动滑轮上绳子的段数； （2）重物上升的速度； （3）如果使用这个滑轮组匀速提升3500N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？

7．（2014?阜宁县校级模拟）用滑轮组匀速提升重为1000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，不计摩擦和绳重． （1）求重物上升的速度． （2 ）如果使用这个滑轮组匀速提升重为2000N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？机械效率是多少？ 8．用滑轮组提升重2000N的物体，作用在绳子上的拉力大小为625N，拉力做功的功率是1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重，求： （1）重物上升的速度； （2）使用这个滑轮组匀速提升重3500N的物体，每段绳子承担的力是多少？ （3）匀速提升重3500N的物体时，此滑轮组的机械效率是多少？ 9．（2011?阜新）现有一重为3000N的包装箱，工人师傅想把它搬到1.2m高的车厢上，他们用木板在车厢与地面之间搭成一个长度约为4m的简易斜面，如图所示，工人师傅站在地上用1200N的推力沿斜面把包装箱匀速推上车．求： （1）该斜面的机械效率是多少？ （2）包装箱在斜面上运动时所受摩擦力多大？

机械原理考研讲义四(机械的效率和自锁)

第五章机械的效率和自锁 效率是衡量机械性能优劣的重要指标，而一部机械效率的高低在很大程度上取决于机械中摩擦所引起的功率损耗。研究机械中摩擦的主要目的在于寻找提高机械效率的途径。机械的自锁问题及移动副自锁条件的求解是本章的难点之一。 本章知识点串讲 【知识点1】机械效率及其计算 定义：机械的输出功与输入功之比称为机械效率，η= W r / W d。 性质：η<1(η= 1——理想机器——永动机) 表示方法： a. 功表示 η= W r / W d = 1- W f/ W d b. 功率表示 η= p r / p d = 1- p f/ p d c. 力(矩)表示 η= F0/ F= M0/ M 1）串联机器(组)的总效率等于组成该机器(组)各机械部分效率的连乘积 η=η1η2……ηK 2）对于并联机构的总效率计算就相对麻烦一点。 N r

η= (Nd1η1 + Nd2η2 + …+ NdK ηK) / (Nd1 + Nd 2 + …+ NdK) = (Nd1η1 + Nd2η2 + …+ NdK ηK) / Nd 并联机组的效率，不仅与各个机构的效率有关，而且与效率的分配有关 3）混联 兼有串联和并联的机构称为混联机构。为了计算其总效率，可先将输入功至输出功的路线弄清，然后分别计算出总的输入功率和总的输出功率，最后计算其总的机械效率。 【知识点2】机械自锁条件的确定 定义：由于摩擦的存在，沿某个方向的驱动力如何增大，也无法使受力对象产生运动的现象——称为机械的自锁。 同学们要注意的是，机械的自锁只是在一定的受力条件和受力方向下发生的，而在另外的情况下却是可动的，也就是说自锁具有方向性。 1）平面自锁条件： （1）当α>φ时，驱动力P 的作用线在摩擦角φ之外。Px > F ，即滑块加速； （2）当α=φ时，P 与R 共线。Px = F ： a. 滑块等速运动——原本运动； b.静止不动——原不动，具有运动趋势。 （3）当α＜φ时，驱动力P 的作用线在摩擦角φ之内。Px ＜ F ， a. 滑块减速运动减至静止——原本运动； b.静止不动——原不动，不论P 有多大。 故平面自锁条件——α≤φ，等号表示条件自锁。 N R

机械效率练习题含答案

机械效率练习题1．用图1所示装置提升重为900牛的物体A，加在绳自由端的拉力大小为400牛时恰好可以使物体匀速上升．求：（1）求此时滑轮组的机械效率；（2）若不计绳重和摩擦，求动滑轮的重；（3）若提升的重物改为1200牛，此时滑轮组的机械效率又为多少？（4）在（3）问中需要在绳自由端加多大的拉力才能将物 体匀速拉起？ 图1 2．用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米，拉力做功200焦．不考虑绳重和一切摩擦．（1）求此时动滑轮的机械效率；（2）如果该动滑轮匀速提升200牛的重物，拉力的功率为11瓦，则重物上升的速度是多大？ 图2 3．一个人用滑轮组匀速提升重G=128N的物体，滑轮组的机械效率为80%，在4s 内人用F=40N的力使绳端移动4m．（1）求出绳子的股数n；（2）算出有用功的大小和总功功率． 4．用1225牛向下的拉力，通过机械效率为80%的滑轮组可以把重为4900牛的物体匀速提升起来．请画出这个滑轮组的装置图． 5．用图3所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F的大小为40牛．（1）不计轮和绳的重力以及摩擦，求：物体A所受的摩擦力．（2）若滑轮组的机械效率为80%，求：物体A所受的摩擦力．

图3 6．如图4用40牛的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%．求：（1）物体和动滑轮的重各是多少？（2）若绳能承受的最大拉力为50牛，此装置的机械效率最大可提高到多少？ 图4 7．如图5，用滑轮组拉着重为600牛的物体沿水平方向向右匀速移动了8米，拉力F 做的功为1280焦，（不计绳重和摩擦）求：（1）拉力的大小；（2）若动滑轮重为12牛，机械效率为多少？ 8．用如图7的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计．求：（1）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提升？（2）用此滑轮组提起重240N的物体，使它匀速上升，问人加在绳子自由端的拉力是多大？此时滑轮组的机械效率是多大？当物体以0.5m/s的速度上升时，拉力的功率是多大？（3）该滑轮组的机械效率最高可达到多少？ 9．如图8，用甲、乙两个滑轮组匀速提升重物，已知物重G1与G2之比为2 :1，甲滑轮组中动滑轮重G动甲与G1之比是1 : 5，乙滑轮组中两个动滑轮总重G动乙与G2之比是3 : 5（不计绳重与摩擦），求：1）甲、乙两个滑轮组的机械效率之比？（2）用在绳子自由端的拉力F1与F2之比？ 参考答案： 1．（1）75%（2）300N（3）80%（4）500 2．（1）80%（2）0.05m/s 3．（1）4 （2）128J 40W 4．5 图略 5．（1）120N（2）96N 6．（1）90N 30N（2）80% 7．（1）

滑轮斜面机械效率计算题

4．用滑轮组匀速提升1400N的物体，绳子自由端的拉力是400N，拉力的功率是800W，滑轮组的机械效率是70%．求 （1）重物上升的速度． （2）若用此滑轮组提升1900N的物体，每段绳子承担的力是多少？（不计绳子和滑轮组的摩擦） 5．（2006?通州区一模）用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%．不计摩擦和绳重．求：（1）重物上升的速度； （2）如果使用这个滑轮组匀速提升重3500N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？ 6．用滑轮组匀速提升重为2000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重，求： （1）动滑轮上绳子的段数； （2）重物上升的速度； （3）如果使用这个滑轮组匀速提升3500N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？

7．（2014?阜宁县校级模拟）用滑轮组匀速提升重为1000N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625N，拉力做功的功率为1250W，不计摩擦和绳重． （1）求重物上升的速度． （2 ）如果使用这个滑轮组匀速提升重为2000N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？机械效率是多少？ 8．用滑轮组提升重2000N的物体，作用在绳子上的拉力大小为625N，拉力做功的功率是1250W，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重，求： （1）重物上升的速度； （2）使用这个滑轮组匀速提升重3500N的物体，每段绳子承担的力是多少？ （3）匀速提升重3500N的物体时，此滑轮组的机械效率是多少？ 9．（2011?阜新）现有一重为3000N的包装箱，工人师傅想把它搬到1.2m高的车厢上，他们用木板在车厢与地面之间搭成一个长度约为4m的简易斜面，如图所示，工人师傅站在地上用1200N的推力沿斜面把包装箱匀速推上车．求： （1）该斜面的机械效率是多少？ （2）包装箱在斜面上运动时所受摩擦力多大？

机械原理 平面机构的力分析、效率和自锁

第三讲平面机构的力分析、效率和自锁 平面机构的力分析知识点： 一、作用在机械上的力 1．驱动力：定义：驱使机械运动的力特征：该力与其作用点速度的方向相同或成锐角，其所作的功为正功，称为驱动功或输入功。来源：原动机加在机械上的力 2．阻抗力：定义：阻止机械产生运动的力称为阻抗力特征：该力与其作用点速度的方向相反或成钝角，其所作的功为负功，称为阻抗功。分类：生产阻力（有效阻力）：有效功（输出功）有害阻力：非生产阻力：损失功 二、构件惯性力的确定（考的较少） 1、一般力学方法 (1) 作平面复合运动的构件对于作平面复合运动且具有平行于运动平面的对称面的构件（如连杆2），其惯性力系可简化为一个加在质心S2 上的惯性力F I2和一个惯性力偶矩M I2, 即 F I2 = －m2a S2 , M I2 = －J S2α2 也可将其再简化为一个大小等于F I2，而作用线偏离质心S2一距离l h2的总惯性力F′I2, l h2 = M I2/ F I2 F′I2对质心S2之矩的方向应与α2的方向相反。 (2) 作平面移动的构件如滑块3，当其作变速移动时，仅有一个加在质心S3上的惯性力 F13＝－m3a S3。 (3) 绕定轴转动的构件如曲柄1，若其轴线不通过质心，当构件为变速转动时，其上作用有惯性力F I1＝－m1a S1及惯性力偶矩M I1＝－J S1α1，或简化为一个总惯性力F′I1；如果回转轴线通过构件质心，则只有惯性力偶矩M I1＝－JS1α1。 2、质量代换法（记住定义和条件） 1．基本定义：（1）质量代换法：按一定条件将构件质量假想地用集中于若干个选定点上的集中质量来代替的方法叫质量代换法。（2）代换点：选定的点称为代换点。 （3）代换质量：假想集中于代换点上的集中质量叫代换质量。 2．应满足条件 （1）代换前后构件的质量不变。（2）代换前后构件的质心位置不变。（3）代换前后构件对质心的转动惯量不变。 三、运动副中的摩擦力的确定（受力分析为大题） 1.移动副中摩擦力的确定 、 F f21＝f F N21＝f v G

中考物理一轮复习——有关斜面机械效率的计算题专题练习(有答案)

中考物理一轮复习——有关斜面机械效率的计算题专题练习（有答案）1．已知斜面倾角为 30°，斜面高为 2m．小兵同学用绳子沿斜面将重为400N 的 木箱由 斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为 250N，绳重不计。求： （ 1）小兵对木箱做的有用功； （ 2）斜面的机械效率； （ 3）斜面对物体施加的摩擦力。 答案】 800J 80% 50N 2．如图所示，斜面长s=8m，高h=3m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重力为G=100N 的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t =10s。求： （ 1）有用功W有 （ 2）拉力做功的功率P （ 3）物体受到的摩擦力f （ 4）该斜面的机械效率η。 【答案】（1）300J（2）40W（3）12.5N（4）75%． 3．如图所示，在“测量斜面的机械效率”实验中，斜面长 S=1m，高 h=0.2m，将10N 重 的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，克服物体所受的摩擦力做了 0.5J 的 功．求： 1

（ 1）人手做的有用功； （ 2）斜面的机械效率． 【答案】（1）2J；（2）80% 4．重 750N 的小车在长 5m高 1m的斜面上，用平行于斜面的拉力使小车以 2m/s 的速度 向斜面顶运动，拉力的功率是500W．求： （ 1）拉力是多少？ （ 2）斜面的机械效率是多少？ 【答案】（1）250N；（2）60%． 5．如图所示，斜面长s=10m，高h=4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N 的物体由斜面底端A 匀速推到顶端B，运动过程中物体克服摩擦力做了 100J 的功。 求： （1）运动过程中克服物体的重力做的功； （2）斜面的机械效率； （3）推力F 的大小。 【答案】（1）400J；（2）80%；（3）50N。 6．现有一重为 3000N 的包装箱，工人师傅想把它搬到 1.2m 高的车厢上，他们用木板在车厢与地面之间搭成一个长度约为4m的简易斜面，如图所示，工人师傅站在地上用 1200N 的推力沿斜面把包装箱匀速推上车．求：

【知识学习】九年级物理《斜面的机械效率》知识点归纳

九年级物理《斜面的机械效率》知识点 归纳 www.5y https://www.wendangku.net/doc/183230634.html, 斜面的机械效率： 有用功 w有用=Gh 总功 w总=Fl w总=Gh+fl （f为摩擦力) 额外功 w额外=w总-w有用 w额外=fl 机械效率 测量斜面的机械效率： 【实验目的】：测量斜面的机械效率 【器材】斜面，铁架台，小车，弹簧秤，米尺 【操作】 （1）照图那样安装好斜面，将小车放在斜面上。用弹簧秤缓慢地把小车拉上斜面，记下弹簧秤的示数F，测出小车沿斜面通过的距离L，用弹簧秤称得小车重G，并测出小

车上升的高度h，算出斜面的效率η1＝Gh／FL。 （2）把小车翻过来（轮子朝上）放在斜面上，重复上述实验，根据实验数据算出此时斜面效率η2。 （3）增大斜面的倾角，小车仍翻着放在斜面上重复实验，算出斜面效率η3。 比较η1、η2、η3的大小，可知η1＞η2，η2＜η3。分析实验结果可得：斜面的效率主要受斜面和小车间的摩擦的影响，在（1）中由于轮子和斜面间的滚动摩擦小，必需做的额外功少，效率就高。在（3）中，当倾角增大，车对斜面的压力减小，从而摩擦也减小，因此效率比（2）时高。比较操作（2）、（3）中的F及η的大小，可知斜面越省力其效率不一定越高。 提高斜面机械效率的方法: 在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高，斜面表面粗糙程度越大，机械效率越低；机械效率与物体重量无关，物体斜面之间接触面大小无关。 例：如图所示，斜面高为1m，长为3m，工人用400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子拉到汽车上，在这过程中拉力做了______j的功，机械效率为______。要提高该斜面的机械效铝，应该_______。（写出一条措施） 解析： ，

机械的效率和自锁(有答案)

§5 机械的效率和自锁 填空题： 1．设机器中的实际驱动力为r P ，在同样的工作阻力和不考虑摩擦时的理想驱动 力为r P 0，则机器效率的计算式是η = r P 0/r P 。 2．设机器中的实际生产阻力为r Q ，在同样的驱动力作用下不考虑摩擦时能克服 的理 想生产阻力为r Q 0,则机器效率的计算式是 η= r Q /r Q 0 。 3．假设某机器由两个机构串联而成，其传动效率分别为1η和2η，则该机器的传动效率为 1η*2η 。 4．假设某机器由两个机构并联而成，其传动效率分别为1η和2η，则该机器的传动效率为 （P 1*η1+ P 2*η2）/(P 1+P 2) 。 5. 从受力观点分析，移动副的自锁条件是 外力的作用线与运动方向法线的夹角小于等于摩擦角 ；转动副的自锁条件是 外力的作用线与摩擦圆相切或相割 ；从效率观点来分析，机械自锁的条件是 效率小于等于零 。 综合题1： 某滑块受力如图所示，已知滑块与地面间摩擦系数f ，试求F 与Q 分别为驱动力时的机构运动效率。 F 为驱动力：f tg 1 -=? 于是由正弦定理：) 90sin() 90sin(0 0?θ?--+=Q F 令0=?，得) 90sin(0 0θ-=Q F 因此，其效率为) 90sin()90sin() 90sin(0 0θ??θη-+--== F F 当Q 为驱动力，F 变为阻力，取?-代替上式中的? θ-

) 90sin() 90sin( 90 sin(0 00?θ?θη+---==）F F 第四章习题中，综合题5，要求计算该机构效率。（可直接利用前面的计算结果） 0153077.8==-f tg ? 由正弦定理： )90sin()2180sin(0 210?βγ?-=--+R P 和) 90sin()2sin(012??β+=-R Q 于是 Q P *-+*---+=) 2sin()90sin()90sin()2180sin(00?β??βγ? 代入各值得：N P 7007.1430= 取上式中的0 0=?，可得N P 10000= 于是6990.00 == P P η

机械效率公式

机械效率，功功率计算公式 一．滑轮组机械效率公式（竖用） 1、n:绳子股数（从图中获取 ） n=2 2、（绳端）通过的距离 h ：物体被提升的高度 S=nh 3、（绳端）拉力的速度V F ：物体的速度V V F =nV 匀速直线拉动 4、（绳端）拉力的时间t 拉：物体的时间t t 拉= t 5、（绳端）拉力F ：物体的重力G （不及摩擦） F=(G+G 动)/n 6、W 有=G h 7、W 额 = G 机h 8、W 总=FS W 总=W 有+W 额 9、 η =W 有W 总 = Gh FS = G Fn （滑轮组的机械效率与物重、机械自重、机械间的摩擦有关）与绳子移动的距离无关与绳子的股数无关 10、不计摩擦和绳重时 11、 P=W/t P=FV 计算机车的牵引力时，常常用公式P ＝Fv ，式中的F 是牵引力，v 是机车的速度． 提示：滑轮组的机械效率取决于物重和动滑轮的重力之比； 同一滑轮组，物重越大，机械效率越高 提升同一重物，动滑轮的个数越多越省力，滑轮组的机械效率越低 滑轮组机械效率公式（横用） 1、n:绳子股数（从图中获取 ） n=3 2、（绳端）通过的距离S ：物体移动的距离 S=ns 3、（绳端）拉力的速度V F ：物体的速度V V F =nV 4、（绳端）拉力的时间t 拉：物体的时间t t 拉= t 5、（绳端）拉力F ：物体的摩擦f 6、W 有=fs 7、W 总=FS 8、η =W 有W 总 =fs'FS = f Fn 二．斜面机械效率：如图所示，斜面，克服重力做功 ， 摩擦力做的功是额外功 G 物：物重 f ：物体受到的摩擦力 L ：斜面长度 h ：斜面高度 在其他条件一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；在其他条件一定时，斜____ _______________＋＋＝物物动有有总有 G h h G W W W W W ==+=η__ _________f W W W W W +==+=额有有总有＝η______=总有＝W W η

《斜面机械效率》学案

温馨提示：请妥善保管好每一份学案，以备检查） 《测斜面的机械效率》学案（第2课时） 班级：组别：姓名： 一、自学预习 *1、_______________________叫机械效率，用字母____表示。计算公式为________________。*2、当物体在竖直方向运动时，机械的有用功为克服________做功，即W有用=___________；当物 =_____________。 体在水平方向运动时，机械的有用功为克服________做功，即W 有用 **3、一台起重机把质量为0.7t的重物匀速提升了4m,而它的电动机所做的功是3.5×104J,则起重机所做的额外功是多少?起重机的机械效率是多少? 二、探究实验：测斜面的机械效率（演示） （一）小组合作讨论： 1、当用斜面将物体移动到高处时，有用功为克服________做功，即W有用=_________，总功W总=_______。 2、此实验的原理是____________。 3、需要测量哪些物理量：___________、___________、___________、___________。 4、需要的实验器材有：___________、___________、___________、___________。 （二）自学P109-110相关内容，了解实验步骤。 （三）实验记录 （四）分析实验数据可得出： 1、当斜面高度和接触面粗糙程度一定时，斜面越长越______（填“省力”或“费力”） 2、当物体的重力和接触面粗糙程度一定时，倾斜程度越缓，机械效率越______。 3、以上实验中，额外功是如何产生的？_______________________________________。. 4、当使用同一个斜面来提升不同的物体时，物体越重，机械效率越_____，为什么？ 5、如果用高度和长度一定的斜面提升同一个物体，则斜面越粗糙，机械效率越_____，为什么？

斜面的机械效率

1（08梅州）将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面的 顶端。已知沿斜面所用的推力是300N，斜面的机械效率是75℅， 则推力做的总功为________J，推力做的有用功为_______J，物 体所受的重力为_________N。 19(08钦州）如图10所示，斜面高为1m，长为3m，工人用400N沿斜面方向的力 将重为840N的箱子推到车上,在这过程中推力做了J的功,机械效率 为 . 2、如图所示，物体G 所受到的重力大小为40N。 （1）在拉力F1 的作用下使物体沿竖直方向匀速提高0.5m，求拉力F1 在这一过程中对物体所做的功。 （2）若将该物体放在倾角为300 的光滑斜面上，用平行于斜面的拉力 F2 使物体沿斜面匀速向上移动1m，此时拉力F2 的大小恰为20N，求 拉力F2 在这一过程中对物体所做的功。 （3）比较上述两种情况，你能得出什么结论？ 3.探究“斜面的机械效率”的实验装置如图所示，某实验小组提出了“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关”的猜想： 下表是该小组根据此猜想进行实验所记录的数据： ⑴请将表格中空格处的数据填写完整；⑵由以上表格小明得出“斜面越陡机械效率越高”的结论，要得到此结论需要控制不变的因素有： ①___________________________②__________________________③____________________________ ⑶分析表格中的实验数据还可推知：高度相同的斜面，越长越___________（填“省力”或“费力”）；斜面在我们生活中的应用有_____________________（只写出一条即可）。

机械的效率和自锁机械原理

第五章机械的效率和自锁 研究内容： 1 机械的效率 2 机械的自锁

第1讲机械的效率 5.1.1 机械效率的概念 5.1.２机械效率的计算 5.1.３机组效率的计算

机械效率的概念及意义： (1) 概念： 机械效率 η 机械损失率 ξ η=W r W d 摩擦损失是不可避免的，总有 ξ >0 和 η < 1； 机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度。 (2) 意义: 降耗节能是国民经济可持续发展的重要任务之一。 机械效率的高低是机械中的一个主要性能指标。 —— 机械的输出功(W r )与输入功(W d )之比 —— 机械的损失功(W f )与输入功(W d )之比 =1?W f W d =1?ξ

机械效率的计算： 1) 以功表示的计算公式 η=W r W d =1?W f W d 2) 以功率表示的计算公式 η=P r P d =1?P f P d 3) 以力或力矩表示的计算公式 η=F 0F =M 0M 实际机械装置 η F 0 v F 机械传动装置 G v G η=P r P d =Gv G Fv F η0=Gv G F 0v F ＝１ 即 η=理想驱动力实际驱动力=理想驱动力矩 实际驱动力矩

机组 ——由若干个机器组成的机械系统 整机 ——由若干个机构组成的整台机器 已知机组各机器的效率，便可计算该机组的总效率。 1. 串联机组 1) 功率传动特点： 前一机器的输出功率即为后一机器的输入功率。 2) 总机械效率： η=P r P d =P 1P d P 2P 1…P k P k?1 =η1η2…ηn ? 1 2 k P d P 1 P 2 P k -1 P k 串联机组模型 结论：串联机组中任一机器效率很低，整个机械效率就会极低；且串联机器的数目越多， 机械效率也越低。

第八章 机械中摩擦和机械效率

第八章机械中的摩擦和机械效率 题8-7 解 1）判断连杆2承受拉力还是压力（如图8-7a）： 2）确定、的方向（如图8-7a）： 3）判断总反力应切于A、B出摩擦圆上的上方还是下方（如图8-7b）： 4）作出总反力（如图8-71c）。 想一想： 1）在图示的三个不同位置，构件2所受的力是拉力还是压力？在不考虑摩擦时，你能作出它们的作用线吗？2）回想一下，转动副中总反力的作用线是根据哪几个条件来确定？ 图8-7a 图8-7b 图8-7c 题8-8 解：如图8-8所示 想一想： 1）推杆2共受有几个力？B及C处作用力的方向线应如何确定？ 2）凸轮1共受有几个力？A处作用力的方向线如何确定？A、B两处的作用力之间有什么关系？

图8-8 题8-9 解：该系统的总效率为 电动机所需的功率为 =8.029 kW 想一想： 图示机械传动系统中，其各部分的联接属于何种联接？其总效率与各部分的效率之间的关系为何？如何才能提高这种联接方式的传动效率？ 图8-8

题8-10 解：此传动属混联 1）输入功率（第一种情况）（第二种情况） = 7.22 kW 1.444 kW = 2.31 kW 11.552 kW 2）传动总效 0.462 3）电动机所需功率 = 9.53 kW 12.996 kW 想一想： 1) 图示机械传动系统中，其各部分的联接属于何种联接？ 2) 在这种联接的机械传动系统中，其总效率主要取决于哪一部分？为了使该传动系统具有较高的机械效率，在设计这种传动系统时应如何考虑取各部分机构的选择。 图8-10 题8-11 解： 1）反行程的自锁条件在反行程（图8-11a），根据滑块的力平衡条件，作力的多边形（图8-11b），得 （1）

九年级物理《斜面的机械效率》知识点归纳

九年级物理《斜面的机械效率》知识点归纳 九年级物理《斜面的机械效率》知识点归纳 斜面的机械效率： 有用功有用=Gh 总功总=Fl 总=Gh+fl （f为摩擦力) 额外功额外=总-有用 额外=fl 机械效率 测量斜面的机械效率： 【实验目的】：测量斜面的机械效率 【器材】斜面，铁架台，小车，弹簧秤，米尺 【操作】 （1）照图那样安装好斜面，将小车放在斜面上。用弹簧秤缓慢地把小车拉上斜面，记下弹簧秤的示数F，测出小车沿斜面通过的距离L，用弹簧秤称得小车重G，并测出小车上升的高度h，算出斜面的效率η1＝Gh／FL。 （2）把小车翻过（轮子朝上）放在斜面上，重复上述实验，根据实验数据算出此时斜面效率η2。 （3）增大斜面的倾角，小车仍翻着放在斜面上重复实验，算出斜面

效率η3。 比较η1、η2、η3的大小，可知η1＞η2，η2＜η3。分析实验结果可得：斜面的效率主要受斜面和小车间的摩擦的影响，在（1）中由于轮子和斜面间的滚动摩擦小，必需做的额外功少，效率就高。在（3）中，当倾角增大，车对斜面的压力减小，从而摩擦也减小，因此效率比（2）时高。比较操作（2）、（3）中的F及η的大小，可知斜面越省力其效率不一定越高。 提高斜面机械效率的方法: 在其他条一定时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高，斜面表面粗糙程度越大，机械效率越低；机械效率与物体重量无关，物体斜面之间接触面大小无关。 例：如图所示，斜面高为1，长为3，工人用400N沿斜面方向的力将重为840N的箱子拉到汽车上，在这过程中拉力做了______的功，机械效率为______。要提高该斜面的机械效铝，应该_______。（写出一条措施） 解析： ， 提高机械效率的方法是减小总功，以增大有用功在总功中所占的比例。