11.3 如何提高机械效率(第1课时) 导学案 ---2023-2024学年沪粤版物理九年级上册

11.3　如何提高机械效率(第1课时) 课程标准(2022年版) 本节要点 知道机械效率． 1.了解有用功、额外功和总功的概念． 2.知道机械效率，能利用机械效率的公式进行简单的计算． 3.会测算滑轮组的机械效率． 基础强化练 ★知识点 有用功、额外功和总功 1.为了把重100 N的沙子从一楼运上三楼，体重相同的小刚、小明和小亮三位同学采用了如图所示的三种方法．小刚用桶提着上楼的方法，小明采用滑轮提升小桶的方法，小亮采用滑轮提升口袋的方法． (1)将沙子运上三楼，他们对沙子做的功为600J. (2)小刚将沙子运上三楼，除了对沙子做功，还要对桶和他自己做功． (3)小明将沙子运上三楼，拉力为65N，拉力做的功为780J. (4)小亮将沙子运上三楼，拉力为57.5N，拉力做的功为690J. (5)由此可见，使用动滑轮可以省力，不可以省功．(均选填“可以”或“不可以”) 结论：(1)对人们有用的功叫做有用功，如对沙子做的功． (2)不需要但又不得不做的功叫做额外功，如对桶、口袋、动滑轮等做的功． (3)有用功与额外功之和叫做总功． 2.用重20 N的水桶到3 m深的井中打一桶水，水重30 N，不计绳重，则打一次水做的有用功是90J，额外功是60J，总功是150J；若不慎将水桶落入井中，现打捞水桶，里面也带了同样多的水，则此时有用功是60J，额外功是90J，总功是150J. 3.如图所示，人向下拉绳提升重物．已知物体重400 N，动滑轮重60 N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升0.5 m，人需要用的拉力为230N，绳子自由端移动的距离为1m，人所做的有用功为200J. 归纳总结 1.有用功：在工作时，对人们有用的功．用符号W有用表示． 2．额外功：在工作时，除有用功外不得不额外多做的功．用符号W额外表示． 3．总功：有用功与额外功的和．用符号W总表示． ★知识点 机械效率 1．定义：有用功W有用与总功W总的比值．用符号η表示． 2．机械效率的计算公式：η＝×100%. 3．用简单机械提升物体时，W有用＝Gh，W总＝Fs，则η＝×100%.如果用滑轮组提升物体，由于s＝nh，那么η＝×100%＝×100%＝×100%. 4．利用机械做功时，不可避免地要做额外功，使有用功总比总功小，而机械效率等于有用功和总功的比值，所以机械效率总小于1(即小于100%)． 注意事项：(1)机械效率η是个百分数，没有单位． (2)机械效率与功率的比较． ①机械效率反映的是有用功占总功的百分比，和机械做功的快慢无关． ②功率反映力做功的快慢，和做多少有用功无关． ③机械效率和功率没有任何关系． (3)机械效率的高低与是否省力无关；与机械做功的多少无关． 5.下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是(D) A．做功多的机械，机械效率一定高 B．功率大的机械，做功一定多 C．机械效率高的机械，功率一定大 D．做功快的机械，功率一定大 6.关于功率、机械效率，下列说法正确的是(D) A．机械效率越大，其功率就越大 B．越省力的机械，其功率就越小 C．做功越慢的机械，其机械效率就越低 D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高 7.如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为900 N的货箱在6 s内匀速提升了3 m．此过程中，绳子自由端所受的拉力F为400 N．求： (1)工人做的有用功； (2)滑轮组的机械效率． 8.如图所示，一辆货车匀速从山底A开到山顶B．货车重为5.0×104 N，山坡AB的长s为2 000 m，高h为300 m，牵引力保持2.5×104 N不变，不计空气阻力．求： (1)汽车从山底开到山顶牵引力所做的有用功； 解：牵引力做的有用功W有用＝Gh＝5.0×104 N×300 m＝1.5×107 J 答：略． (2)山坡的机械效率． 9.天门山盘山公路层层叠起，直冲云霄．如图所示，公路全长大约10 km，公路的海拔落差高度约 1 000 m．新能源纯电动客车满载时总质量为6 000 kg，以80 kW的恒定功率、4 m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶．(行驶过程中客车所受重力和阻力的大小恒定不变，g取10 N/kg)求： (1)整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功； (2)客车从山底行驶至山顶所用的时间； (3)盘山公路的机械效率． 10.在美的楼宇科技荆州产业园项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70 kg的建筑材料匀速提升了6 m，用时10 s．电动机的输出功率恒定为600 W，不计绳重和摩擦，g＝10 N/kg.求： (1)电动机对建筑材料做的有用功； 解：建筑材料的重力G物＝mg＝70 kg×10 N/kg＝700 N 电动机对建筑材料做的有用功W有用＝G物h＝700 N×6 m＝4 200 J 答：略