10.5 机械效率 2023-2024学年沪科版八年级物理全一册

第十章 机械与人 沪教版物理八年级下册 第1课时 认识机械效率 第五节 机械效率 思考:用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗? 小明家住在二楼,买了一批木料,可以直接用手拉到二楼,也可以使用动滑轮,使用动滑轮的作用是为了 。 省力 一 情境导入 1. 用弹簧测力计将勾码匀速提升一定高度。 如图a,记录弹簧测力计示数。 2. 用弹簧测力计并借助一只动滑轮将同样的 勾码匀速提升相同高度,如图b。记录弹 簧测力计示数。 3. 并将记录下的弹簧测力计示数填入表格中, 并完成表格该表格。 a 有用功、额外功和总功 b 二 新课探究 物理量 G/N h/m F/N s/m W非动 W动 1 2 3 实验证明,使用机械做功时,尽管它会给我们带来如省力、方便等有利因素,但是,由于机械本身的自重,以及摩擦等因素的影响,需要额外做一些功。 用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗? 议一议:为什么使用动滑轮后手要多做功? 物理量 G/N h/m F/N s/m W非动 W动 1 2 3 提升重物,要克服滑轮重力和摩擦而额外做功,否则不能完成任务。这个功不是目的而又不得不做,是额外功。 提升重物是目的,是有用功。 G F 机械的 三种功 要达到目的,完成有用功,必须施加力 F 对滑轮做功,是总功。 请你判断 用水桶从井中提水时,所做的有用功是_ _,额外功是_,总 功是 ;如果桶掉到井里,从井里 捞桶时,捞上来的桶里带了一些水,有用功是_ _,额外功是_, 总功是_。 重力做功 克服桶的重力做功 拉力所做的功 克 克服水的重力做功 拉力所做的功 克服水的 服桶的重力做功 三种功 1. 有用功(W有):对人们有用的功。 W有=Gh-提升物体 2. 额外功(W额):人们不需要但又不得不做的功。 3. 总功(W总):有用功与额外功的总和 W总=FS ——(运用机械时动力F所做的功) 4. 三者关系: W总= W有+W额 请分别计算出三种情况下有用功、额外功和总功分别是多少? 人提沙子做功 对沙子做功 对桶做功 W1 = 600 J 克服自重做功 总功 3120J 额外功2520 J W2 = 120 J W3 = 2400 J 有用功600 J 沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N 桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三楼高 6 m 人拉滑轮利用桶做功 沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N 桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三楼高 6 m 对沙子做功 对桶做功 W1 = 600 J 对动滑轮做功 总功 780J 额外功180 J W2 = 120 J W3 = 60 J 有用功600 J 人拉滑轮利用口袋做功 沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N 桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三楼高 6 m 对沙子做功 对桶做功 W1 = 600 J 对动滑轮做功 总功 690J 额外功90 J W2 = 30 J W3 = 60 J 有用功600 J 你能算出刚才三种办法中有用功在总功中占的百分比吗? 机械效率——有用功跟总功的比值。 注:机械效率一般用百分数表示,没有单位。 我们总希望,有用功占总功的份额越大越好。 = 100% W有用 W总 机械效率 例题 用一个动滑轮,将 200 N的物体匀速提升 2 m, 所用的拉力 F 为 120 N,此动滑轮的机械效率 是多少? 已知:G = 200N,h = 2 m,F = 120 N, s = 2h = 4 m. 求: 解:W有= Gh = 200 N 2 m = 400 J; W总= Fs = 120 N 4 m = 480 J. 答:动滑轮的机械效率 约是83.3%. 1. 有没有机械效率为100%的机械?为什么? 2. 怎样才能提高机械的效率? 没有!因为有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。 减少额外功: 改进结构,使其合理、轻巧 经常保养、定时润滑 一些机械的机械效率: 起重机的机械效率是60%,它表示什么意思? 使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%,也可以说有用功在总功中占有60%,另外的40%是额外功。 抽水机:60%-80% 柴油机: 28%-40% 1. 甲同学用水桶从井里提水,乙同学用绳把掉在井 中的水桶捞上来,水桶里带了一些水,关于两同 学所做有用功、额外功的说法正确的是( ) A. 甲提水桶做的功是有用功 B. 乙提水桶做的功是有用功 C. 甲提水桶对桶做的功是额外功 D. 乙提水桶对桶做的功是额外功 C 三 随堂练习 2. 关于机械效率,下列说法正确的是( ) A. 机械效率高的机械做功一定多 B. 使用机械可以省力,省力越多,机械效率越高 C. 没有摩擦时,机械效率一定等于100% D. 做同样的有用功,额外功