12.3 机械效率 -2022-2023学年人教版物理八年级下册

第3节 机械效率 第十二章 简单机械 适用人教版（2012） η 学 习 目 标 1.通过实验知道使用机械是不能省功的。 2.能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功， 并且知道它们之间的关系。 3.能说出机械效率的含义，知道机械效率总是小于1。能利用机械效率的公式进行简单的计算。 4.通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。 导入新课 生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率、工作效率等。 利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，我们称为机械效率。 要研究机械效率，就要先研究使用机械做功的情况。 有用功和额外功 思考：不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体时做的功相同吗？ 演示 使用动滑轮是否省功 1. 如图12.3-1 甲，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。 2. 如图12.3-1 乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉力所做的功。 匀速 有用功和额外功 这两次拉力所做的功一样吗？为什么？ 有用功和额外功 实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但第二次拉力做的功要多一些。这说明，尽管使用动滑轮会省力，但由于滑轮本身要受到重力的作用以及摩擦等因素的影响，使我们多做了功。 使用机械做的功不会少于不用机械做的功。理想状态下：W使用=W不用。现实中： W使用>W不用。 不考虑自重、摩擦等因素 多做的那一部分功，就是克服机械自重和摩擦等因素所做的功。使用任何机械都不省功。 有用功和额外功 在上面的实验中，我们直接把钩码提升，这部分功是必须要做的，叫做有用功，用W有表示。 若用滑轮组提升钩码，我们还不得不克服动滑轮本身的重力和摩擦力等因素的影响而做功，这部分功叫做额外功，用W额表示。 必须要做的，对我们有用的功。有用功与人们做功的目的相一致。 并非我们需要，但又不得不做的功。 有用功和额外功 有用功加额外功是总共做的功，叫做总功，用W总表示。总功、有用功和额外功之间的关系为 W总= W有+W额 使用简单机械提升重物时：一般来说，动力对机械做的功为总功，通常用W=Fs计算；而机械对物体做的功为有用功，通常用W=Gh计算。 想想议议： 1.用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？ 提水所做的功是有用功； 提水桶所做的功是额外功。 有用功和额外功  2.如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？ 提水桶所做的功是有用功； 提水所做的功是额外功。 有用功和额外功 机械效率 在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好。即额外功在总功中所占的比例越少越好。 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。如果用η（读作aita）表示机械效率，那么有 η= 比值定义法 因为使用任何机械时，有用功总小于总功，故任何机械的机械效率都小于1. 机械效率不是固定不变的。机械效率反映了机械在某一次做功过程中有用功与总功的比值。同一机械在不同的做功过程中，提升不同的物重时，机械效率往往不同。 机械效率越高，机械性能越好。 1、斜面：如图所示，用力F沿斜面把重力为G的物体提高，h为斜面的高度，l为斜面的长度。f 为物体与斜面间的摩擦力。 则有用功为 总功为 ：克服斜面与物体之间的摩擦力做的功: 一些简单机械的机械效率 机械效率 = 如图所示，小明用沿斜面向上的力F=100N，将质量为m=14kg的木箱从斜面底推到2m高处，用时10s。已知斜面长4m。求 （1）小明所做的功； （2）小明做功的功率； （3）该斜面的机械效率。 例题1 2、杠杆：如图所示，利用杠杆把重力为G的物体提高h，F 为动力，S为动力作用点移动的距离。 则有用功为 总功为 一些简单机械的机械效率 机械效率 ：克服杠杆自重及摩擦力做的功。 如图是一个提起重物的机械组成部分示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，杠杆OA是重为Go的均匀杠杆，挂在OA中点B处的重物重力为G，已知Go=30N，G=150N。 （1）若利用该杠杆将重物提升0.5m，求杠杆的机械效率； （2）为维持杠杆在水平位置平衡，求力F的大小。 例题2 = 不计 = = 滑轮组竖直提升重物 ：如图所示，利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F 为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子股数。 一些简单机械的机械效率 机械效率 由公式可知：当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。 滑轮或滑轮组水平拉动物体（不计滑轮及绳重）:使用滑轮或滑轮组用力F沿水平方向匀速拉动物体，物体与水平面的摩擦力为f， 为绳子自由端移动的距离，为物体移动的距离，n为动滑轮上的绳子股数。 = f摩擦