12.3 机械效率（导学案）-【上好课】八年级物理下册同步备课系列（人教版）

12.3 机械效率（导学案） 【学习目标】 1. 能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。 2. 能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于1的，能利用机械效率的公式进行简单的计算。 3. 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。 【学习重点】机械效率。 【学习难点】测量滑轮组的机械效率。 【自主预习】 阅读教材，完成以下问题： 1．使用机械提高重物，比直接用手提升重物并 省功（选填“能”或“不能”），由于机械的自重和摩擦等因素的影响，还要 功（选填“省”或“费”）。 2. 提升重物时，对物体做的功是目的，是对人们有用的功叫做 功W有用；将动滑轮和绳子也提升，同时还要克服摩擦做功，这些对人们无用但又不得不做的功叫做 功W额；总功是人对机械所做的功，W总= 。 3．机械效率的概念 物理学中，将有用功与总功的 叫做机械效率。公式：η＝ ；因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于 ；机械效率用百分数表示，没有单位。 4. 提高机械效率的方法：增大 的重力；减小 的重力；减小滑轮与绳、轴间的摩擦。（均选填“物体”或“动滑轮”） 【合作探究】 探究一、有用功和额外功 1. 使用机械做功与不使用机械做功是否相同 【想一想】不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体做的功是否相等？ 【设计实验】参照图所示的方法进行实验。 （1）用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，如图甲所示，计算拉力所做的功。 （2）用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，如图乙所示，再次计算拉力所做的功。 比较两次弹簧测力计拉力所做的功，你能发现什么?找出原因。 【实验器材】弹簧测力计、钩码、动滑轮、细绳、铁架台。 【进行实验】 （1）如甲图所示，用弹簧测力计直接将重为2N的钩码匀速提升0.1m，记下弹簧测力计的示数F1和钩码在F1方向上移动的距离s1。 （2）如乙图所示，用弹簧测力计和一个动滑轮将重2N的钩码匀速提升0.1m，记下弹簧测力计的示数F2 和绳子自由端在F2方向上移动的距离s2。 【数据记录】 做功方式 拉力 F/N 拉力移动的 距离S/m 拉力做的 功W/J 直接提升 2个钩码 2 0.1 用动滑轮提 升2个钩码 1.2 0.2 【分析论证】 ①直接用弹簧测力计提升2个钩码所作的功W1=F1S1= ②用动滑轮提升2个钩码所做的功 W2=F2S2= ③W2＞W1。 【实验结论】使用动滑轮提升重物比直接用手提升重物并不省 （选填“功”或“力”）。 【实验评估】使用动滑轮会省一半的力，但拉力移动的距离增加了一倍，加上动滑轮的自重及摩擦等因素的影响，使用动滑轮提升重物非但不省功，还要 功（选填“省”或“费”）。 2. 有用功、额外功和总功 【想一想】在上述实验中，为什么使用动滑轮提升重物非但不省功，还要费功呢？人做的功哪些是有用的？哪些是无用的？ （1）有用功 提升重物时，将重物提升一定高度所做的功，叫做 功，用W有表示。有用功是为了达到某一目的而必须要做的功。 （2）额外功 若使用滑轮组提升重物，我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫做 功，用W额表示。额外功是对人们没有用但又不得不做的功。 （3）总功 有用功跟额外功的总和叫 功，用W总表示，W总=W有+W额。若使用滑轮组提升重物，则总功是拉力做的功，即动力做的功，即W= 。 【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？ 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？ 【分析】 ①用水桶从井中提水的时候，提 所做的功是有用功，提 所做的功是额外功。 ②如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，提 所做的功是有用功，提 所做的功是额外功。（均选填“水”或“桶”） 【例题1】如图所示，物体重180N，动滑轮重10N，小明用100N的拉力（方向不变）将物体匀速提升2m，则此过程中有用功是 J，额外功是 J，总功是 J。 探究二、机械效率 【想一想】要把重100N的大米运上三楼。图中用了三种方法，怎样比较哪种方法好？ 1. 比较做功的效率 【分别计算出三种情况下的有用功、额外功和总功】 三种情况下，对米做的有用功相等：W米=Gh= J （1）人走楼梯提大米做功情况 额外功W人与桶=G总h=（400N+20N）×6m=2520J 总功W =