八年级物理全册 第十章 第五节 机械效率课件 （新版）沪科版

1、第五节机 械 效 率,体验 有用功额外功总功 活动:用下列两种方式把2 N的钩码提高1 m。 活动1:如图甲,用弹簧测力计直接提升。 活动2:如图乙,用动滑轮提升钩码,1)活动中,我们做功的目的是。 (2)计算活动1和活动2拉力做功的大小: 活动1拉力做的功为J。 活动2拉力做的功为J,比较数据可知,活动拉力做的功较大。 提示:(1)把2 N的钩码提高1 m(2)23.22,1.什么是有用功、额外功和总功? 2.什么是机械效率? 3.怎样计算机械效率? 4.机械效率是一定的吗,探究 1 什么是机械效率 结合“体验”,思考以下问题: 1.为什么活动2中用动滑轮做的功大于直接提钩码做的功? 参考答

2、案:使用机械做功时,尽管它会给我们带来如省力、方便等有利因素,但是,由于机械本身的自重以及摩擦等因素的影响,需要额外多做一些功,2.结合用动滑轮提钩码事例,分析有用功、总功和额外功。 参考答案:在用动滑轮匀速提升钩码的过程中,克服钩码的重力做的功就是我们需要的功,叫有用功,记作W有;克服滑轮的重力和滑轮转动时摩擦阻力做的功,对我们无用,但又不得不做,叫额外功,记作W额外;拉力(或动力)所做的功,叫总功,记作W总,3.总功等于有用功与额外功之,即。总功总(选填“大于”或“小于”)有用功。 提示:因为机械的重力和摩擦不能消除,额外功总是存在的,所以总功总大于有用功。 参考答案:和W总=W有+W额外

3、大于,4.在活动2中,拉力做的总功(选填“全部”或“一部分”)用来提升钩码,这部分对钩码做的有用功W有跟总功W总的叫作机械效率。用字母表示,公式为。机械效率(选填“有”或“没有”)单位,提示:拉力做的一部分功用来克服滑轮的重力、滑轮转动时的摩擦阻力,不能全部用来提升钩码;有用功跟总功的比值是它的机械效率,机械效率越高,有用功占的比值越大。有用功、总功的单位都是J,在计算过程中单位参与计算,恰好约分去掉,所以机械效率只是一个数值,没有单位。 参考答案:一部分比值= 100%没有,5.机械效率能否大于或等于100%?为什么? 提示:从使用机械的实际情况分析。因为任何机械都受到重力,而且机械在运行过

4、程中,总有摩擦,所以总存在额外功,有用功总小于总功,所以机械效率总小于100%。 参考答案:不能。使用任何机械总存在额外功,有用功总小于总功,所以机械效率总小于100,探究 2 机械效率总是一定的吗 1.实验原理:。 参考答案:= 100,2.实验设计:如图所示 (1)按图示组装滑轮组。 (2)用测出钩码的重。 (3)拉动弹簧测力计使钩码上升, 同时用测出钩码上升的和 读出弹簧测力计的示数;换不同的钩码再 测一次,对两次的机械效率进行比较找到 规律。 参考答案:(2)弹簧测力计(3)匀速刻度尺高度,3.实验数据及分析,分析表中数据可得出: 第一次机械效率为,第二次机械效率为,由两次测量结果可以

5、看出:滑轮组的机械效率与有关,提示：由测出的数据计算机械效率：第一次机械效率：1 100%= 100%=66.7%；第二次机械效率：2 100%= 100%=88.9%；由两次测量结果可以看出： 滑轮组的机械效率是变化的，物体越重，机械效率越高。 参考答案：66.7% 88.9% 物体重力,4.交流与评估: (1)怎么测出力的作用点经过的距离? 参考答案:对于组装好的滑轮组,用刻度尺测出重物上升的高度h,数出承担物重的绳子的段数n,由s=nh算出拉力的作用点移动的距离s,2)实验中为什么要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,而不是竖直向下匀速拉动弹簧测力计? 提示:由于弹簧测力计本身的重力作用会使弹簧

6、测力计读数增大,从而增大误差,故采用竖直向上拉弹簧测力计;同时,只有匀速拉动,弹簧测力计所做的功才是使物体升高的拉力所做的功,并且也可以保持弹簧测力计示数的稳定。 参考答案:减小测量误差,保持弹簧测力计的示数稳定,3)怎么提高滑轮组的机械效率？ 提示：结合实验分析影响机械效率的因素。也可以由公式推 导找到影响机械效率的因素。由 100%= 100%。由公式可知机械效率 主要由物体和动滑轮的重力决定。增加重物的重力或减少动滑 轮的重力，都可以使滑轮组机械效率增加。 参考答案：增加被提升物体的重力、使用较轻的动滑轮、设法 减小绳和轮之间的摩擦,一、什么是机械效率 1.总功、额外功、有用功: (1)

7、总功:_所做的功。 (2)额外功:对我们_,但又_的功。 (3)有用功:对我们_的功。 (4)三者关系:_,拉力(或动力,无用的,不得不做,有用,W总=W有+W额外,2.机械效率: (1)定义:_和_的比值。 (2)公式:=_,有用功,总功,二、机械效率总是一定的吗 1.影响机械效率的主要因素: (1)同一滑轮组,提升物体的重力_,机械效率越高。 (2)不同滑轮组,提升相同重物,动滑轮_,机械效率越大。 2.大小:机械效率永远小于_,越大,越轻,100,拓展延伸】三种机械效率的计算,考点 1 机械效率的计算 【典例1】(2013扬州中考)工人用如图所示的装置将重物提高5 m,已知物重为800

8、N,人对绳的拉力为500 N。 求此过程中: (1)做的总功。 (2)做的有用功。 (3)滑轮组的机械效率。 【思路导引】解题关键是分析工人用滑轮的目的,分清有用功和总功,精讲精析】(1)W总=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,方法归纳】判断有用功和总功，计算机械效率 (1)竖直匀速提升物体： 有用功：W有=Gh。 总功：W总=Fs,2)匀速水平拉动物体： W有=fs物,W总=Fs绳,3)杠杆： W有=Gh(G:物体重力，h:物体升高的高度) W总=Fs(F：动力，s：动力移

9、动的距离,考点 2 测量机械效率 【典例2】(2012泰州中考)某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率,记录数据如表,1)实验时,应沿竖直方向拉动弹簧测力计。 (2)第2次实验中,拉力做的总功是J,滑轮组 做的有用功是J,滑轮组的机械效率= (结果保留一位小数)。 (3)由记录数据分析,两次机械效率不同的主要原 因是,思路导引】解题关键: (1)测量原理:= 100%。 (2)两次实验中机械效率不同,分析数据找到不同的因素和相同的因素,精讲精析】本题考查测量滑轮组的机械效率。 (1)实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，以使测力计 示数稳定。(2)第2次实验中，拉力做的总功W总=Fs=2

10、.4 N 0.3 m=0.72 J，滑轮组做的有用功W有=Gh=6 N0.1 m= 0.6 J，则滑轮组的机械效率= (3)两次实验中用同一滑轮组，由于钩码重不同，提升相同高度时，所做的有用功不同，所做的额外功相同，机械效率不同，则说明是由钩码重不同引起的机械效率不同。 答案：(1)匀速 (2)0.72 0.6 83.3% (3)钩码重不同,方法归纳】机械效率的可变性 (1)由公式= 100%可知,当额外功一定时,机械做的有用功越多,机械效率越高。 (2)由公式= 100%可知,当有用功一定时,机械所做的额外功越少,机械效率就越高,1.李玲同学值日时用水桶提水从一楼到三楼,她做的有用功 是()

11、 A.对桶所做的功 B.对水所做的功 C.对水和桶所做的功 D.对水、桶和人所做的功 【解析】选B。本题考查有用功、总功和额外功。李玲同学值日时将水桶从一楼提到三楼的目的是将水提上去,而水桶是为了装水,虽然没有用但却是必须要做的,故对水所做的功为有用功,对水桶和人所做的功为额外功,对水、桶和人做的功为总功,2.(2012泰安中考)如图所示,工人师傅用250 N 的力将重400 N的物体匀速提升1 m,在此过程中滑 轮组的机械效率是() A.80% B.62.5% C.125% D.20,解析】选A。本题考查滑轮组的机械效率的有关计算。 拉力F所做的有用功：W有=Gh=400 N1 m=400

12、J； 拉力F移动的距离：s=2h=21 m=2 m； 拉力F所做的总功：W总=Fs=250 N2 m=500 J； 滑轮组的机械效率,3.(2013德州中考)某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮重相同)匀速提起相同的重物。不计绳重及摩擦,下列说法正确的是(,A.甲图省力机械效率甲图大 B.甲图省力机械效率一样大 C.乙图省力机械效率一样大 D.乙图省力机械效率乙图大,解析】选C。本题考查滑轮组的相关知识。甲图中重物和 动滑轮总重由两段绳子承担，则F甲= (G+G动)，乙图中重物 和动滑轮的总重由三段绳子承担，则F乙= (G+G动)，所以 乙图省力;每个滑轮重相同，不计绳重及摩擦

13、，根据= 知，两个滑轮组机械效率相同，故选C,4.如图所示,某同学用一个动滑轮将20 N的物体竖直向上匀速提升0.5 m高,此过程中绳子自由端(右端)向上移动m。已知物体匀速上升过程中,弹簧测力计的示数为11 N,动滑轮的机械效率是,解析】本题考查动滑轮的机械效率。用动滑轮提升物体， 拉力移动的距离是物体移动距离的2倍，因此绳子自由端上升 了1 m；动滑轮的机械效率为 90.9%。 答案：1 90.9,5.(2013聊城中考)小明同学用如图所示的装置测定斜面的机械效率,实验记录结果如表:则第3次实验时斜面的机械效率为,分析比较表中的实验数据,可得到的结论是斜面越陡,机械效率越(选填“高”“低”

14、或“不变”,解析】本题考查斜面的机械效率。第3次实验中的W有=Gh= 5 N0.3 m=1.5 J，W总=Fs=4.2 N0.5 m=2.1 J，则斜面 的机械效率= 100%=71.4%；根据表中数据可知斜面越陡，机械效率越高。 答案：71.4% 高,6.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图,1)通过表中数据可分析出实验1是用(选填“甲”或“乙”)图做的实验,实验2是用(选填“甲”或“乙”)图做的实验。 (2)请将表中空白处填上恰当的数据。(百分号前保留整数) (3)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组,提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,

15、滑轮组的机械效率。 (4)比较实验1和实验3可得正确结论:使用同一滑轮组,可以提高滑轮组的机械效率,解析】本题考查滑轮组机械效率的测量。(1)使用滑轮组提 起重物时，由实验1可知：s=3 h，有三段绳子吊着物体，所 以应为甲装置图；实验2中，s=5 h ，应为乙装置图。 (2)利用 100% 100% 100% 100%，可知2= 100%= 100%=57%, 3= 100%=83%。(3)实验1和2提升的物重 均为4 N，乙装置动滑轮的个数多，做的额外功就多，其机械 效率就低,4)实验3与实验1均利用甲装置图做实验，实验3提起的钩码较重，计算出的机械效率较高，说明同一滑轮组，提起物重越重，

16、机械效率越高。 答案：(1)甲 乙 (2)57 83 (3)越低 (4)提升重物越重(增加钩码重力,7.用如图所示滑轮组将货物缓慢提升3 m,已知货 物重850 N,所用拉力F为300 N(不计摩擦和绳重 带来的影响)。求: (1)有用功W有; (2)总功W总; (3)额外功W额外; (4)动滑轮的重力; (5)滑轮组的机械效率,解析】本题考查机械效率的计算。 (1)有用功：W有=Gh=850 N3 m=2 550 J (2)绳子自由端移动的距离:s=nh=33 m=9 m 总功：W总=Fs=300 N9 m=2 700 J (3)额外功：W额外 =W总-W有=2 700 J-2 550 J=150 J (4)动滑轮的重力：G动= (5)滑轮组的机械效率：= 答案：(1)2 550 J (2)2 700 J (3)150 J (4)50