八年級(jí)物理全冊(cè) 第十章 第五節(jié) 機(jī)械效率課件 （新版）滬科版

1、第五節(jié)機(jī) 械 效 率,體驗(yàn) 有用功額外功總功 活動(dòng):用下列兩種方式把2 N的鉤碼提高1 m。 活動(dòng)1:如圖甲,用彈簧測(cè)力計(jì)直接提升。 活動(dòng)2:如圖乙,用動(dòng)滑輪提升鉤碼,1)活動(dòng)中,我們做功的目的是。 (2)計(jì)算活動(dòng)1和活動(dòng)2拉力做功的大小: 活動(dòng)1拉力做的功為J。 活動(dòng)2拉力做的功為J,比較數(shù)據(jù)可知,活動(dòng)拉力做的功較大。 提示:(1)把2 N的鉤碼提高1 m(2)23.22,1.什么是有用功、額外功和總功? 2.什么是機(jī)械效率? 3.怎樣計(jì)算機(jī)械效率? 4.機(jī)械效率是一定的嗎,探究 1 什么是機(jī)械效率 結(jié)合“體驗(yàn)”,思考以下問(wèn)題: 1.為什么活動(dòng)2中用動(dòng)滑輪做的功大于直接提鉤碼做的功? 參考答

2、案:使用機(jī)械做功時(shí),盡管它會(huì)給我們帶來(lái)如省力、方便等有利因素,但是,由于機(jī)械本身的自重以及摩擦等因素的影響,需要額外多做一些功,2.結(jié)合用動(dòng)滑輪提鉤碼事例,分析有用功、總功和額外功。 參考答案:在用動(dòng)滑輪勻速提升鉤碼的過(guò)程中,克服鉤碼的重力做的功就是我們需要的功,叫有用功,記作W有;克服滑輪的重力和滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦阻力做的功,對(duì)我們無(wú)用,但又不得不做,叫額外功,記作W額外;拉力(或動(dòng)力)所做的功,叫總功,記作W總,3.總功等于有用功與額外功之,即?？偣?選填“大于”或“小于”)有用功。 提示:因?yàn)闄C(jī)械的重力和摩擦不能消除,額外功總是存在的,所以總功總大于有用功。 參考答案:和W總=W有+W額外

3、大于,4.在活動(dòng)2中,拉力做的總功(選填“全部”或“一部分”)用來(lái)提升鉤碼,這部分對(duì)鉤碼做的有用功W有跟總功W總的叫作機(jī)械效率。用字母表示,公式為。機(jī)械效率(選填“有”或“沒(méi)有”)單位,提示:拉力做的一部分功用來(lái)克服滑輪的重力、滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力,不能全部用來(lái)提升鉤碼;有用功跟總功的比值是它的機(jī)械效率,機(jī)械效率越高,有用功占的比值越大。有用功、總功的單位都是J,在計(jì)算過(guò)程中單位參與計(jì)算,恰好約分去掉,所以機(jī)械效率只是一個(gè)數(shù)值,沒(méi)有單位。 參考答案:一部分比值= 100%沒(méi)有,5.機(jī)械效率能否大于或等于100%?為什么? 提示:從使用機(jī)械的實(shí)際情況分析。因?yàn)槿魏螜C(jī)械都受到重力,而且機(jī)械在運(yùn)行過(guò)

4、程中,總有摩擦,所以總存在額外功,有用功總小于總功,所以機(jī)械效率總小于100%。 參考答案:不能。使用任何機(jī)械總存在額外功,有用功總小于總功,所以機(jī)械效率總小于100,探究 2 機(jī)械效率總是一定的嗎 1.實(shí)驗(yàn)原理:。 參考答案:= 100,2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):如圖所示 (1)按圖示組裝滑輪組。 (2)用測(cè)出鉤碼的重。 (3)拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼上升, 同時(shí)用測(cè)出鉤碼上升的和 讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù);換不同的鉤碼再 測(cè)一次,對(duì)兩次的機(jī)械效率進(jìn)行比較找到 規(guī)律。 參考答案:(2)彈簧測(cè)力計(jì)(3)勻速刻度尺高度,3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析,分析表中數(shù)據(jù)可得出: 第一次機(jī)械效率為,第二次機(jī)械效率為,由兩次測(cè)量結(jié)果可以

5、看出:滑輪組的機(jī)械效率與有關(guān),提示：由測(cè)出的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)械效率：第一次機(jī)械效率：1 100%= 100%=66.7%；第二次機(jī)械效率：2 100%= 100%=88.9%；由兩次測(cè)量結(jié)果可以看出： 滑輪組的機(jī)械效率是變化的，物體越重，機(jī)械效率越高。 參考答案：66.7% 88.9% 物體重力,4.交流與評(píng)估: (1)怎么測(cè)出力的作用點(diǎn)經(jīng)過(guò)的距離? 參考答案:對(duì)于組裝好的滑輪組,用刻度尺測(cè)出重物上升的高度h,數(shù)出承擔(dān)物重的繩子的段數(shù)n,由s=nh算出拉力的作用點(diǎn)移動(dòng)的距離s,2)實(shí)驗(yàn)中為什么要豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),而不是豎直向下勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)? 提示:由于彈簧測(cè)力計(jì)本身的重力作用會(huì)使彈簧

6、測(cè)力計(jì)讀數(shù)增大,從而增大誤差,故采用豎直向上拉彈簧測(cè)力計(jì);同時(shí),只有勻速拉動(dòng),彈簧測(cè)力計(jì)所做的功才是使物體升高的拉力所做的功,并且也可以保持彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的穩(wěn)定。 參考答案:減小測(cè)量誤差,保持彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定,3)怎么提高滑輪組的機(jī)械效率？ 提示：結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析影響機(jī)械效率的因素。也可以由公式推 導(dǎo)找到影響機(jī)械效率的因素。由 100%= 100%。由公式可知機(jī)械效率 主要由物體和動(dòng)滑輪的重力決定。增加重物的重力或減少動(dòng)滑 輪的重力，都可以使滑輪組機(jī)械效率增加。 參考答案：增加被提升物體的重力、使用較輕的動(dòng)滑輪、設(shè)法 減小繩和輪之間的摩擦,一、什么是機(jī)械效率 1.總功、額外功、有用功: (1)

7、總功:_所做的功。 (2)額外功:對(duì)我們_,但又_的功。 (3)有用功:對(duì)我們_的功。 (4)三者關(guān)系:_,拉力(或動(dòng)力,無(wú)用的,不得不做,有用,W總=W有+W額外,2.機(jī)械效率: (1)定義:_和_的比值。 (2)公式:=_,有用功,總功,二、機(jī)械效率總是一定的嗎 1.影響機(jī)械效率的主要因素: (1)同一滑輪組,提升物體的重力_,機(jī)械效率越高。 (2)不同滑輪組,提升相同重物,動(dòng)滑輪_,機(jī)械效率越大。 2.大小:機(jī)械效率永遠(yuǎn)小于_,越大,越輕,100,拓展延伸】三種機(jī)械效率的計(jì)算,考點(diǎn) 1 機(jī)械效率的計(jì)算 【典例1】(2013揚(yáng)州中考)工人用如圖所示的裝置將重物提高5 m,已知物重為800

8、N,人對(duì)繩的拉力為500 N。 求此過(guò)程中: (1)做的總功。 (2)做的有用功。 (3)滑輪組的機(jī)械效率。 【思路導(dǎo)引】解題關(guān)鍵是分析工人用滑輪的目的,分清有用功和總功,精講精析】(1)W總=Fs=50052 J=5 000 J (2)W有=Gh=8005 J=4 000 J (3)= 答案:(1)5 000 J(2)4 000 J(3)80,方法歸納】判斷有用功和總功，計(jì)算機(jī)械效率 (1)豎直勻速提升物體： 有用功：W有=Gh。 總功：W總=Fs,2)勻速水平拉動(dòng)物體： W有=fs物,W總=Fs繩,3)杠桿： W有=Gh(G:物體重力，h:物體升高的高度) W總=Fs(F：動(dòng)力，s：動(dòng)力移

9、動(dòng)的距離,考點(diǎn) 2 測(cè)量機(jī)械效率 【典例2】(2012泰州中考)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置測(cè)滑輪組機(jī)械效率,記錄數(shù)據(jù)如表,1)實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)沿豎直方向拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。 (2)第2次實(shí)驗(yàn)中,拉力做的總功是J,滑輪組 做的有用功是J,滑輪組的機(jī)械效率= (結(jié)果保留一位小數(shù))。 (3)由記錄數(shù)據(jù)分析,兩次機(jī)械效率不同的主要原 因是,思路導(dǎo)引】解題關(guān)鍵: (1)測(cè)量原理:= 100%。 (2)兩次實(shí)驗(yàn)中機(jī)械效率不同,分析數(shù)據(jù)找到不同的因素和相同的因素,精講精析】本題考查測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率。 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，以使測(cè)力計(jì) 示數(shù)穩(wěn)定。(2)第2次實(shí)驗(yàn)中，拉力做的總功W總=Fs=2

10、.4 N 0.3 m=0.72 J，滑輪組做的有用功W有=Gh=6 N0.1 m= 0.6 J，則滑輪組的機(jī)械效率= (3)兩次實(shí)驗(yàn)中用同一滑輪組，由于鉤碼重不同，提升相同高度時(shí)，所做的有用功不同，所做的額外功相同，機(jī)械效率不同，則說(shuō)明是由鉤碼重不同引起的機(jī)械效率不同。 答案：(1)勻速 (2)0.72 0.6 83.3% (3)鉤碼重不同,方法歸納】機(jī)械效率的可變性 (1)由公式= 100%可知,當(dāng)額外功一定時(shí),機(jī)械做的有用功越多,機(jī)械效率越高。 (2)由公式= 100%可知,當(dāng)有用功一定時(shí),機(jī)械所做的額外功越少,機(jī)械效率就越高,1.李玲同學(xué)值日時(shí)用水桶提水從一樓到三樓,她做的有用功 是()

11、 A.對(duì)桶所做的功 B.對(duì)水所做的功 C.對(duì)水和桶所做的功 D.對(duì)水、桶和人所做的功 【解析】選B。本題考查有用功、總功和額外功。李玲同學(xué)值日時(shí)將水桶從一樓提到三樓的目的是將水提上去,而水桶是為了裝水,雖然沒(méi)有用但卻是必須要做的,故對(duì)水所做的功為有用功,對(duì)水桶和人所做的功為額外功,對(duì)水、桶和人做的功為總功,2.(2012泰安中考)如圖所示,工人師傅用250 N 的力將重400 N的物體勻速提升1 m,在此過(guò)程中滑 輪組的機(jī)械效率是() A.80% B.62.5% C.125% D.20,解析】選A。本題考查滑輪組的機(jī)械效率的有關(guān)計(jì)算。 拉力F所做的有用功：W有=Gh=400 N1 m=400

12、J； 拉力F移動(dòng)的距離：s=2h=21 m=2 m； 拉力F所做的總功：W總=Fs=250 N2 m=500 J； 滑輪組的機(jī)械效率,3.(2013德州中考)某實(shí)驗(yàn)小組分別用如圖所示的甲、乙兩個(gè)滑輪組(每個(gè)滑輪重相同)勻速提起相同的重物。不計(jì)繩重及摩擦,下列說(shuō)法正確的是(,A.甲圖省力機(jī)械效率甲圖大 B.甲圖省力機(jī)械效率一樣大 C.乙圖省力機(jī)械效率一樣大 D.乙圖省力機(jī)械效率乙圖大,解析】選C。本題考查滑輪組的相關(guān)知識(shí)。甲圖中重物和 動(dòng)滑輪總重由兩段繩子承擔(dān)，則F甲= (G+G動(dòng))，乙圖中重物 和動(dòng)滑輪的總重由三段繩子承擔(dān)，則F乙= (G+G動(dòng))，所以 乙圖省力;每個(gè)滑輪重相同，不計(jì)繩重及摩擦

13、，根據(jù)= 知，兩個(gè)滑輪組機(jī)械效率相同，故選C,4.如圖所示,某同學(xué)用一個(gè)動(dòng)滑輪將20 N的物體豎直向上勻速提升0.5 m高,此過(guò)程中繩子自由端(右端)向上移動(dòng)m。已知物體勻速上升過(guò)程中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為11 N,動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是,解析】本題考查動(dòng)滑輪的機(jī)械效率。用動(dòng)滑輪提升物體， 拉力移動(dòng)的距離是物體移動(dòng)距離的2倍，因此繩子自由端上升 了1 m；動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為 90.9%。 答案：1 90.9,5.(2013聊城中考)小明同學(xué)用如圖所示的裝置測(cè)定斜面的機(jī)械效率,實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果如表:則第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)斜面的機(jī)械效率為,分析比較表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可得到的結(jié)論是斜面越陡,機(jī)械效率越(選填“高”“低”

14、或“不變”,解析】本題考查斜面的機(jī)械效率。第3次實(shí)驗(yàn)中的W有=Gh= 5 N0.3 m=1.5 J，W總=Fs=4.2 N0.5 m=2.1 J，則斜面 的機(jī)械效率= 100%=71.4%；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知斜面越陡，機(jī)械效率越高。 答案：71.4% 高,6.某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如表所示,實(shí)驗(yàn)裝置如圖,1)通過(guò)表中數(shù)據(jù)可分析出實(shí)驗(yàn)1是用(選填“甲”或“乙”)圖做的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)2是用(選填“甲”或“乙”)圖做的實(shí)驗(yàn)。 (2)請(qǐng)將表中空白處填上恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。(百分號(hào)前保留整數(shù)) (3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論:使用不同的滑輪組,提升相同的重物時(shí),動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多,

15、滑輪組的機(jī)械效率。 (4)比較實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)3可得正確結(jié)論:使用同一滑輪組,可以提高滑輪組的機(jī)械效率,解析】本題考查滑輪組機(jī)械效率的測(cè)量。(1)使用滑輪組提 起重物時(shí)，由實(shí)驗(yàn)1可知：s=3 h，有三段繩子吊著物體，所 以應(yīng)為甲裝置圖；實(shí)驗(yàn)2中，s=5 h ，應(yīng)為乙裝置圖。 (2)利用 100% 100% 100% 100%，可知2= 100%= 100%=57%, 3= 100%=83%。(3)實(shí)驗(yàn)1和2提升的物重 均為4 N，乙裝置動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)多，做的額外功就多，其機(jī)械 效率就低,4)實(shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)1均利用甲裝置圖做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)3提起的鉤碼較重，計(jì)算出的機(jī)械效率較高，說(shuō)明同一滑輪組，提起物重越重，

16、機(jī)械效率越高。 答案：(1)甲 乙 (2)57 83 (3)越低 (4)提升重物越重(增加鉤碼重力,7.用如圖所示滑輪組將貨物緩慢提升3 m,已知貨 物重850 N,所用拉力F為300 N(不計(jì)摩擦和繩重 帶來(lái)的影響)。求: (1)有用功W有; (2)總功W總; (3)額外功W額外; (4)動(dòng)滑輪的重力; (5)滑輪組的機(jī)械效率,解析】本題考查機(jī)械效率的計(jì)算。 (1)有用功：W有=Gh=850 N3 m=2 550 J (2)繩子自由端移動(dòng)的距離:s=nh=33 m=9 m 總功：W總=Fs=300 N9 m=2 700 J (3)額外功：W額外 =W總-W有=2 700 J-2 550 J=150 J (4)動(dòng)滑輪的重力：G動(dòng)= (5)滑輪組的機(jī)械效率：= 答案：(1)2 550 J (2)2 700 J (3)150 J (4)50