2022－2023學(xué)年八年級物理下冊《點(diǎn)撥》(教科版)：機(jī)械效率

第4節(jié)機(jī)械效率第十一章機(jī)械與功逐點(diǎn)導(dǎo)講練課堂小結(jié)作業(yè)提升學(xué)習(xí)目標(biāo)課時(shí)講解1課時(shí)流程2有用功、額外功和總功機(jī)械效率滑輪組的機(jī)械效率知識點(diǎn)知1－講感悟新知1有用功、額外功和總功1.有用功(1)定義：對人們有用并且是必須做的功，叫有用功，用W

有用表示。(2)有用功相當(dāng)于不用機(jī)械而直接用手對物體做的功。知1－講感悟新知2.額外功(1)定義：在工作時(shí)，并非我們需要但又不得不做的功叫額外功，用W

額外表示。(2)額外功主要是克服機(jī)械、容器自重及機(jī)械各部件之間的摩擦所做的功。知1－講感悟新知3.總功(1)定義：有用功和額外功之和叫總功，用W

總表示。W

總=W

有用+W

額外。(2)總功就是人們利用機(jī)械所做的功。知1－講感悟新知深度理解：由于機(jī)械存在自重，且部件之間存在摩擦，故利用機(jī)械實(shí)現(xiàn)做功目的時(shí)，額外功不可避免。感悟新知知1－練人用鐵桶從井中打水，則此過程中()A.人對鐵桶做的功是額外功B.人對水做的功是額外功C.人對水和鐵桶做的功都是額外功D.人對水和鐵桶做的功都是有用功例1A感悟新知知1－練解題秘方：判斷有用功、額外功要看做功目的，實(shí)現(xiàn)做功目的所做的功是有用功，所做的其余部分的功為額外功。拓展延伸：有用功與額外功的區(qū)分：關(guān)鍵是看需要達(dá)到的目的。例如：①用桶將水從井中提出，目的是提水，那么提水是需要且必須做的功，而提桶是不需要但又不得不做的功，所以克服水的重力所做的功是有用功，而克服桶的重力所做的功是額外功。②如果是一只桶掉入井里了，要將桶從井中提出來，目的是撈桶，則克服桶的重力所做的功是有用功，克服桶中帶出來的水的重力所做的功是額外功感悟新知知1－練解析：用鐵桶打水，做功的目的是提水，故對水做的功是有用功，對鐵桶做的功是額外功。知識點(diǎn)機(jī)械效率知2－講感悟新知21.定義物理學(xué)中把有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率，用η表示。2.公式η=×100%。3.物理意義機(jī)械效率是標(biāo)志機(jī)械做功性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，做的有用功與總功的比值就越大，這個機(jī)械的性能就越好。知2－講感悟新知4.可變性機(jī)械效率不是固定不變的，同一機(jī)械在不同的做功過程中，機(jī)械效率可能會發(fā)生改變。5.特點(diǎn)任何機(jī)械的機(jī)械效率都小于1，只有在理想情況下機(jī)械效率才等于1。6.注意機(jī)械效率的高低與機(jī)械是否省力、滑輪組上繩子的繞法、物體提升的高度、物體被提升的速度等因素?zé)o關(guān)。知2－講感悟新知7.機(jī)械效率的計(jì)算歸類知2－講感悟新知深度理解:1.機(jī)械效率是一個比值，一般用百分?jǐn)?shù)表示。由機(jī)械效率的計(jì)算公式知，式子中的分子和分母的單位相同，故算出的機(jī)械效率沒有單位。2.影響機(jī)械效率的因素：機(jī)械效率是由機(jī)械自身因素(如機(jī)械自重、摩擦等)和做功對象(如提起的重物)決定的，與使用機(jī)械是否省力、是否省距離以及做多少功無關(guān)。3.機(jī)械效率、功率和功是三個不同的物理量，它們之間沒有直接關(guān)系。感悟新知知2－練[中考·蘇州]如圖1是工人師傅用滑輪組提升建筑材料的示意圖，在400N的拉力作用下，使質(zhì)量為70kg的建筑材料在10s的時(shí)間里，勻速豎直上升了2m。不計(jì)繩子重力和摩擦，g取10N/kg，求：例2知2－練感悟新知解題秘方：根據(jù)已知條件，可求出s、W

總、W

有用，再進(jìn)一步選擇合適的公式進(jìn)行功率和機(jī)械效率的計(jì)算。不考慮摩擦和繩重，計(jì)算動滑輪的重力可利用公式G動=nF-G物。感悟新知知2－練(1)拉力的功率P；解：由圖可知：s=2h=2×2m=4m，W

總=Fs=400N×4m=1600J，感悟新知知2－練(2)滑輪組的機(jī)械效率η

；解：G=mg=70kg×10N/kg=700N，W有用=Gh=700N×2m=1400J，感悟新知知2－練(3)動滑輪的重力G

動。解：2F=G+G

動，G

動=2F－G=2×400N－700N=100N。知2－練感悟新知一題多解：(1)(2)感悟新知知2－練[中考·衡陽，多選]如圖2所示，一位同學(xué)用滑輪組拉著重450N的物體A，使它5s內(nèi)在水平面上勻速前進(jìn)1m，水平拉力F=75N，若與地面的摩擦力是物重的0.2倍，下列說法正確的是()A.他做的總功是150JB.他做的有用功是450JC.拉力做功的功率是15WD.該滑輪組的機(jī)械效率是60%AD例3知2－練感悟新知解題秘方：利用公式直接計(jì)算各物理量。解：由圖可知，n=2，做的總功W

總=Fs=Fns0=75N×2×1m=150J，A正確；有用功W有用=fs0=0.2×450N×1m=90J，B錯誤；拉力做功的功率：P==30W，故C錯誤；該滑輪組的機(jī)械效率η==60%，故D正確。知2－練感悟新知方法點(diǎn)評:◆利用滑輪組水平拉動物體時(shí)，克服物體與地面間的摩擦力做的功是有用功?！艋喗M機(jī)械效率的計(jì)算題中，一定要注意物體移動的距離、速度與繩子自由端移動的距離、速度不同。知識點(diǎn)滑輪組的機(jī)械效率知3－講感悟新知31.實(shí)驗(yàn)?zāi)康臅M裝滑輪組并測量滑輪組的機(jī)械效率，探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素。2.實(shí)驗(yàn)原理η=。3.實(shí)驗(yàn)器材定滑輪和動滑輪組成的滑輪組、彈簧測力計(jì)、重物、刻度尺等。知3－講感悟新知4.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用彈簧測力計(jì)測出重物所受的重力G，按照圖3甲所示安裝滑輪組，分別記下重物和繩端某點(diǎn)的位置。(2)如圖乙所示，勻速豎直緩慢拉動彈簧測力計(jì)，使重物升高，讀出拉力F的值，并用刻度尺測出重物上升的高度h

和繩端移動的距離s，將這三個量填入表格。知3－講感悟新知(3)應(yīng)用公式W

有用=Gh，W

總=Fs，η=×100%分別求出有用功W有用、總功W總、機(jī)械效率η

，并填入表格。(4)改變重物，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。(5)換用圖丙所示的滑輪組重復(fù)以上步驟，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表格。知3－講感悟新知5.實(shí)驗(yàn)記錄表格如下表所示實(shí)驗(yàn)序號1234重物所受的重力G/N5857重物上升的高度h/m0.10.10.10.1滑輪組做的有用功W有用/J0.50.80.50.0.7彈簧測力計(jì)的拉力F/N2.23.01.82.4繩端移動的距離s/m0.30.30.50.5總功W

總/J0.660.90.90.12機(jī)械效率η75.8%88.9%55.6%58.3%知3－講感悟新知6.交流討論(1)同一個滑輪組掛不同質(zhì)量的重物時(shí)，機(jī)械效率相同嗎？①用圖甲滑輪組，重物G1=5N時(shí)，η

1=75.8%，重物G2=8N時(shí)，η

2=88.9%，η

1＜η

2。②用圖丙滑輪組，重物G1′=5N時(shí)，η

1′=55.6%，重物G2′=7N時(shí)，η

2′=58.3%，η

1′＜η

2′。知3－講感悟新知分析：利用滑輪組提升重物時(shí)，額外功主要是克服繩重、摩擦及動滑輪重所做的功，其中繩重及摩擦較小，所以額外功主要是克服動滑輪的重力做功，這樣不妨先將繩重、摩擦忽略，則η=

。當(dāng)G

增大時(shí)，1+

減小，所以η增大。知3－講感悟新知結(jié)論：機(jī)械效率具有可變性，使用同一滑輪組，它的機(jī)械效率不是恒定不變的，被提升的重物越重，機(jī)械效率越高。知3－講感悟新知(2)同一個重物，被不同的滑輪組提升時(shí)機(jī)械效率相同嗎？①用圖甲滑輪組時(shí)，重物G1=5N，h1=0.1m，η

1=75.8%。②用圖丙滑輪組時(shí)，重物G1′=5N，h1′=0.1m，η

1′=55.6%。結(jié)論：提升重力相等的重物，動滑輪重力越小，機(jī)械效率越高。知3－講感悟新知注意事項(xiàng)：1.要豎直勻速拉動彈簧測力計(jì)，不能傾斜。2.讀拉力時(shí)不能靜止讀數(shù)，因?yàn)閯蛩倮瓌訒r(shí)，還需克服摩擦力，而靜止時(shí)無摩擦力，彈簧測力計(jì)示數(shù)偏小。3.h和s可分別用刻度尺測出，也可用刻度尺測出h，由s=nh求出s。4.若用同一滑輪組提升相同的重物，在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，只改變繞繩方式，由η=

可知，機(jī)械效率大小不變。知3－講感悟新知重點(diǎn)提示：1.改變重物是為了研究滑輪組的機(jī)械效率與物重是否有關(guān)。2.換用不同滑輪組是為了改變動滑輪的重力，研究滑輪組的機(jī)械效率與動滑輪重力是否有關(guān)。3.影響滑輪組機(jī)械效率的因素：提起重物的重力、動滑輪的自重、繩重及各種摩擦，因此在實(shí)驗(yàn)過程中要采用控制變量法。知3－講感悟新知4.此實(shí)驗(yàn)中，若滑輪組已組裝好，不用刻度尺測s和h，也可測出滑輪組的機(jī)械效率，推導(dǎo)過程如下(n

為承擔(dān)物重的繩子的段數(shù))感悟新知知3－練[中考·湘潭]測量如圖4所示滑輪組的機(jī)械效率，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。例4感悟新知知3－練實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼重力G/N鉤碼上升高度h/cm拉力F/N繩端移動距離s/cm機(jī)械效率η11.051555.6%21.550.81532.051.01566.7%42.0101.03066.7%感悟新知知3－練(1)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動彈簧測力計(jì)，使鉤碼豎直向上做__________運(yùn)動。第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測力計(jì)示數(shù)如圖所示，為_______N。勻速直線0.6知3－練感悟新知解析：實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)緩慢拉動彈簧測力計(jì)，使鉤碼豎直向上做勻速直線運(yùn)動，以保證彈簧測力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定。如圖所示，彈簧測力計(jì)示數(shù)為0.6N。感悟新知知3－練(2)第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)所做的有用功為______J，滑輪組的機(jī)械效率是______。0.07562.5%知3－練感悟新知解析：滑輪組的機(jī)械效率感悟新知知3－練(3)分析1、2、3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越______(填“大”或“小”)，滑輪組的機(jī)械效率越高；分析3、4次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度______(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。大無關(guān)知3－練感悟新知解析：使用同一滑輪組提升重物時(shí)，重物重力越大，滑輪組的機(jī)械效率越高；滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼上升的高度無關(guān)；感悟新知知3－練(4)結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，用滑輪組提升重物時(shí)，下列選項(xiàng)中也可提高機(jī)械效率的是______

。A.增大繩重B.減輕動滑輪重C.加快物體提升的速度B知3－練感悟新知解析：增大繩重，增大了額外功，機(jī)械效率變低；B.減輕動滑輪重，減小了額外功，機(jī)械效率變高；C.由(3)知，滑輪組的機(jī)械效