3.4 简单机械 第3课时机械效率 课件 2023—2024学年浙教版科学九年级上册

第3章 能量的转化与守恒 第4节 简单机械 第3课时 机械效率 思考与讨论 机械的使用给人们的工作带来许多方便， 为什么使用机械做功比不用机械做功多？ 因为在使用机械时，我们做了一些并不希望做的功。所以使用机械做功比不用机械做功多。 即机械存在着效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。 一、机械效率 3 1.有用功、额外功、总功 思考讨论：如图所示，利用动滑轮把重为G1 的物体提升h 高度的过程中所做的功是多少？ W有用＝ G1h，这是人们提升重物过程中必须要做的功，这部分功叫做有用功。 h （1）有用功（ W有用） 使用机械时对人们有用的功。 克服动滑轮自身的重力和动滑轮上的摩擦力做一定量的功，这部分并非我们需要但又不得不额外做的功就是额外功。 （2）额外功（W额外） 利用机械时，人们不得不额外做的功叫额外功。 W总=W有用+W额外 人的拉力F（动力）对动滑轮（机械）所做的功，就是总功。 F （3）总功（ W总）：有用功和额外功之和。 W总= F动力 s动力 作用在机械上的动力 动力作用点移动的距离 注意：由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。 练习：用水桶从井中提水时，所做的有用功是____________，额外功是______________ ，总功是____________。 克服水重做的功 克服水桶做的功 人拉力做的功 思考与讨论 1．在用动滑轮提升重物的过程中，除了克服动滑轮自重和摩擦力所做的额外功外，还需要做哪些额外功？你希望额外功大一些还是小一些？ 除了克服动滑轮自重和摩擦力所做的额外功，还有克服绳子自身重力做功。额外功小一些较好。 2．请从功是能量转化的量度的角度，对有用功、额外功和总功进行分析。 总功= 人提供的能量 有用功= 重物增加的势能 额外功= 动滑轮增加的势能+摩擦产生的内能 3．怎样描述机械工作时能量的利用率？ 使用机械做功时，有用功在总功中所占的比例越大，说明利用机械工作的效率就越高，或者说机械工作时能量的利用率越高。为了描述机械工作时能量的利用率，科学上引入了机械效率。 2.机械效率 （1）定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率（η） η 为希腊字母，汉语拼音读做yita，机械效率习惯上用百分比表示。 （2）表达式为： η= W有用 W总 ×100% ①机械效率通常用百分率表示，没有单位 。 ②有用功总小于总功，所以机械效率总小于100% ，即η<1。 说明 （3）机械效率的意义 滑轮组的机械效率是78%，它表示什么意思？ 机械效率是表示机械性能的一项重要指标。一般的滑轮组的机械效率为50%~70%，起重机的机械效率是40%~50%，抽水机的机械效率为60%~80%。 思考讨论：如何提高在使用机械时的效率？ 减小机械自重、机械间的摩擦等，减小额外功；也可以在额外功一定时，增大有用功。 机械功率与机械效率有什么区别？ 思考与讨论 机械效率：有用功与总功的比值，叫做机械效率。总功一定时，有用功越多机械效率越高。有用功越少，机械效率越低。 机械功率：表示做功的快慢，等于单位时间内所做的功。功率越大做功越快，单位时间内做的功越多；功率越小做功越慢，单位时间内做的功越少。 二、斜面 如图，斜放的平板构成了一个斜面，为什么搬运货物时要用斜面？ 斜面也是一种简单机械，利用它可以更省力地将货物从低处搬运到高处。 测量斜面的机械效率 1、实验器材：长木板、木块、刻度尺、小车、弹簧测力计 2、实验步骤 ①如图所示，将1块长木板的一端垫高，构成一个斜面，用刻度尺测出斜面的长s和斜面的高度h。 s h 注意事项： ①要匀速拉动物体；②拉力要与斜面平行；③及时记录数据。 ②用弹簧测力计测出小车的重力。 ③用弹簧测力计沿着斜面把小车从斜面底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计的读数。 ④改变斜面的倾斜程度，重复上述步骤2 次。 ⑤将测量结果记录在下面的表格中。 斜面倾斜程度 小车重力/N 斜面高度/m 有用功/J 拉力/N 斜面长/m 总功/J 机械效率 较缓 1 0.7 0.14 较陡 1 0.3 0.7 0.21 最陡 1 0.4 0.7 0.28 0.1 0.175 0.24 0.1 0.2 0.175 0.24 71.4% 83.3% 85.7% 结论 对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。 η= W有 W总 = Gh Fs 牛刀小试 1．用铁桶从井中打水，则此过程中(　　) A．人对铁桶做的功是额外功 B．人对水做的功是额外功 C．人对水和铁桶做的功都是额外功 D．人对水和铁桶做的功都是有用功 A 2．卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯；喝茶水的人，从桌面上端起盛茶水的茶杯。关于两人克服茶杯重力做功，下列说法中正确的是(　　) A．都