11.3 如何提高机械效率 学案 2023-2024学年物理沪粤版九年级上册

11.3 如何提高机械效率 学习目标 1.复述有用功、额外功、总功的含义,并指出它们之间的关系。 2.概述额外功的存在,明白机械效率小于1及没有单位的原因。 3.重点:结合实例辨认有用功、额外功和总功,利用机械效率公式η=×100%进行相关计算。 4.培养将科学技术应用到日常生活和社会实践中的意识和习惯。 学法指导 1.注意判断使用机械时,对谁做的功是有用的,对谁做的功是无用的。 2.和同学交流有用功、总功、机械效率的计算方法。 【预习导学】 知识点1有用功和额外功 1.有用功:如图甲,直接把物体提高h所做的功是必须做的,这部分功叫有用功,用 表示。 2.额外功:如图乙,我们用动滑轮把同样的物体提高h时,我们不得不克服 重力、绳重、摩擦力做功,这部分功是我们不希望做的,叫额外功,用 表示。 　　　　　　　　甲　　 　乙 3.总功:有用功加额外功是总共做的功,叫总功,用W总表示。W总= 。 知识点2机械效率 4.机械效率:把 跟 的比值,叫作机械效率。由于在使用任何机械时,都不可避免的要做额外功,有用功 总功,所以任何机械的机械效率 1。 5.计算公式:η= 。 6.机械效率的变形公式: (1)求总功:W总= ; (2)求有用功:W有= 。 【答案】1.W有 2.动滑轮　W额 3.W有+W额 4.有用功　总功　小于　小于 5.×100% 6.(1) (2)ηW总 【合作探究】 任务驱动1通过分析法,由机械效率公式推导计算机械效率需要的物理量和公式 【推导过程】 (一)机械效率公式η=×100%,要求机械效率需要求 和 ; (二)有用功和总功都属于功,计算功的公式是W= ,根据公式,要计算功需要求物理量 和 。 (1)对于s,可以根据速度公式v=得出s= 。 (2)对于力F,题目中可以直接给出,也可以根据平衡力、相互作用力、重力公式、压力公式、浮力公式求出,例如: ①用平衡力求拉力:如甲图,用滑轮组匀速提升物体时,物体重为10 N,动滑轮重为2 N,则拉力为 N。 ②用平衡力和相互作用力求拉力:如乙图,用滑轮组匀速提升物体,人的重力为500 N,人对地面压力为450 N。地面对人的支持力为 N,则绳子对人的拉力为 N,人对绳子拉力为 N。 ③根据重力公式和浮力公式求力:如丙图,用如图所示滑轮组从水中匀速提起一个体积为5000 cm3的石块A,此时石块仍浸没在水中。石块受到浮力为 N,物体重力为 N,动滑轮下面的细绳对A的拉力为 N。(ρ石=2.8×103 kg/m3,g取10 N/kg) 【答案】任务驱动一 (一)有用功　总功 (二)Fs　F　s (1)vt (2)①4 ②450　50　50 ③50　140　90 任务驱动2测量滑轮组的机械效率 　　【实验目的】测量滑轮组的机械效率 【实验原理】 η= 。 【实验过程】 (1)用弹簧测力计测出物体重力G。 (2)用弹簧测力计沿 方向缓慢 提升物体,记下弹簧测力计所示F。 (3)用刻度尺测量物体上升的高度h、弹簧测力计挂钩上升的距离s。 (4)通过更换滑轮组、改变钩码数目等操作,进行多次测量。 实验 次数 钩码重 量G/N 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动 距离s/m 机械 效率η 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 　　(5)用丁图装置进行实验,得出表中第4次实验数据,请将表中的两个数据填写完整。 (6)通过比较1、2两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数 (选填“有关”或“无关”)。 (7)通过比较2、3两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越 。 (8)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组机械效率越 。 【实验结论】滑轮组的机械效率与 、 等因素有关。 【实验评估】同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法 (选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。 【答案】任务驱动二 【实验原理】= 【实验过程】 (2)竖直　匀速 (4)0.4　80% (6)无关 (7)高 (8)高 【实验结论】提升物体的重力　动