11.3 如何提高机械效率(第2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2课时) 课程标准 (2022年版) 本节要点 了解提高机械效率的意义和途径． 1.学会测算滑轮组的机械效率，知道影响滑轮组机械效率的因素． 2.知道实际机械的机械效率总是小于1，知道提高机械效率的方法和意义． 基础强化练 ★知识点 测算滑轮组的机械效率 1.学生实验：测算滑轮组的机械效率． 实验器材：滑轮组、钩码、细线、弹簧测力计和刻度尺． 实验原理：η＝ ×100%． 需要测量的物理量：钩码的重力、钩码被提升的高度、绳子自由端的拉力、绳子自由端移动的距离． 实验步骤：(1)如图1所示安装滑轮组． (2)用弹簧测力计将2 N的钩码缓慢提升0.1 m，读出拉力F的值，用刻度尺测出绳子自由端移动的距离s，将数据填入表格． (3)根据表中数据，完成下表中的第2、3次实验． (4)改变滑轮组的绕线方式，如图3所示，完成表格中的第4次实验． (5)改变动滑轮的重量(换用更轻或更重的动滑轮)，完成表格中的第5次实验． (6)算出有用功W有用、总功W总、机械效率η并填入表格． 实验表格： 实验 次数 钩码的重力G/N 提升的高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η 1 2 0.1 2 2 0.2 3 4 0.1 4 4 0.1 5 4 0.1 分析表格数据，交流讨论：(1)比较分析第1次和第2次实验，可知滑轮组的机械效率与物体升高的高度无关(选填“有关”或“无关”)． (2)比较分析第1次和第3次实验，可知滑轮组提升的重物的重力越大，机械效率越高(选填“高”或“低”)． (3)比较分析第3次和第4次实验，可知滑轮组的机械效率与滑轮组的绕线方法无关(选填“有关”或“无关”)． (4)比较分析第4次和第5次实验，可知用滑轮组提升同一重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低(选填“高”或“低”)． 2.小明和小平做“探究影响滑轮组机械效率因素”的实验： (1)若小明、小平两人用如图甲所示的相同定滑轮和动滑轮组装滑轮组，但绕线方法不同，且小平的更省力，请帮助他们画好绕线方式． 实验 次数 钩码的重力G/N 钩码上升的距离h/m 有用功W有用/J 弹簧测力计的读数F/N 弹簧测力计移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η 1 2 0.1 0.2 1.2 0.3 0.36 56% 2 2 0.2 0.4 1.2 0.6 0.72 56% 3 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 4 6 0.1 0.6 2.2 0.2 91% 5 2 0.2 0.4 1.8 0.4 0.72 56% (2)他们的实验数据记录如上表所示． ①实验原理为η 100%． ②从表中数据可知，第1、2、3次实验数据是采用小平的实验装置得到的，第4、5次数据是采用小明的实验装置得到的．(均选填“小明”或“小平”) ③在实验操作中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计． ④若忽略绳重和所有摩擦，从第1、2次实验数据可知实验所用滑轮组的动滑轮重力为1.6N. ⑤实验数据中有一组是错误的，错误的是第4次实验数据． ⑥比较第1、3次实验数据可以分析得出：使用同一滑轮组，增加物体的重力可以提高滑轮组的机械效率． ⑦比较第1、2次实验分析得出：使用同一滑轮组，物体升高的高度对机械效率无影响． ⑧比较第2、5次实验分析得出：使用相同的动滑轮和定滑轮，绕线方式对机械效率无影响．只要滑轮组的结构一定，已知滑轮组绕线的有效股数n，测滑轮组的机械效率的实验器材就可以不需要刻度尺(填一种测量工具名称)，且机械效率的表达式通式为η＝ 00%(用本题中有关字母表示)，并算出第3次实验的机械效率为83.3%． (3)通过实验，你认为提高滑轮组的机械效率可以采用哪些方法？增加物体的重力；减小动滑轮的重力(至少写出两种)． (4)小青用如图乙所示的滑轮组做实验，每个滑轮重与小明、小平的相同．与他们相比，小青的滑轮组机械效率将变小(选填“变大”“变小”或“不变”)，其原因是动滑轮重力变大，额外功增加． 归纳总结 1.测滑轮组的机械效率的实验原理：η＝×100%. 2．滑轮组的机械效率与物体的重力、动滑轮的重力、绳重和摩擦有关，与物体上升的高度、滑轮组的绕线方式等因素无关． 3．提高滑轮组的机械效率主要有两方面思考： (1)增加有用功：增加提升物体的重力． (2)减少额外功：减小动滑轮的重力、绳重和摩擦力． 4．影响斜面机械效率的因素主要是摩擦力．要想提高机械效率