12.3机械效率------2023～2024学年人教版物理八年级下学期3

第12章 第3节 机械效率 人教版 · 物理 · 八年级（下） 学习目标 1.结合实例，知道什么是有用功、额外功和总功； 2.掌握机械效率的含义，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。 【重点】有用功、额外功、总功、机械效率的概念。 【难点】滑轮组的机械效率的影响因素。 新知导入 种子的发芽率 树的成活率 知识点 有用功和额外功 1 新知探究 不使用机械直接提升物体做的功， 与使用机械提升物体时做的功相同吗？ 新知探究 甲 乙 实验探究：使用动滑轮是否省功 ①如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，将数据填入表格。 ②如图乙所示，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，并记录实验数据。 实验步骤 新知探究 使用动滑轮是否省功 新知探究 0.2 0.24 实验数据 新知探究 1.弹簧测力计应沿竖直方向匀速向上拉动滑轮或重物。 2.通过动滑轮提升重物时，可以只测h数值，利用s=nh求出s数值，此实验中n=2。 特别提醒！ 实验结论：实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但使用动滑轮时拉力做的功要多一些。这说明，尽管使用动滑轮会省力，但由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，使用动滑轮我们要多做功。 探究新知 知识点 1 有用功和额外功 对砂子做功 对空桶做功 克服自身重力做功 并不需要做但又不得不做的功 对人们有用必须做的功 3m 3m 他的目的是： 把沙子运上三楼 用水桶提沙子上楼 有用功 额外功 探究新知 1. 有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功。 2. 额外功（W额）：为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功。 3. 总功（W总）：动力所做的所有功。 即有用功与额外功的总和。 W总 = W有 + W额 探究新知 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? 提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。 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? 提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。 想一想 新知探究 典例1 如图所示，一人用100 N的拉力通过滑轮组将重为300N的物体向上提起，绳重和摩擦不计。在拉力的作用下，物体匀速上升了1m，求: (1)人所做的有用功；(2)人所做的总功；(3)人所做的额外功。 解析： (1)人提起重物(克服重力)所做的功是有用功， W有=Gh=300 N×1m=300 J； (2)拉力移动的距离s=4h=4×1m=4m， 人的拉力所做的总功W总= Fs=100N×4m=400J; (3)人所做的额外功W额= W总-W有=400J－300J=100J。 2 新知探究 知识点 机械效率 在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功在总功中所占的比例越少越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示。 （1）定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 W有 h = W总 （2）公式： 用η表示 中文读音为:伊塔 新知探究 W有 h = W总 W有 h = W有+W额 W总 = W额 1－ （3）机械效率只有大小，没有单位。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。机械效率通常用百分数表示。 （4）物理意义 机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。 新知探究 典例2 起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg。 因此，起重机的机械效率 W有 h = W总 =—————— ≈0.44=44 % 1.5×104 J 3.4×104J 解：起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的 重力大小相等，F= G= mg= 0.5×103 kg×10 N/kg =5×103 N 起重机提升重物所做的功是有用功 W有= Fh= 5× 103 N×3m= 1.5×104 J 起重机的电动机所做的功是总功，W总= 3.4×104J 新知探究 如果前面例题中用动滑轮提起的物体重为0.6t，那么机械效率还是44%吗？对一个机械来说，它的机械效率是恒定不变的吗？ 不是，机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同。 下面我们通过测滑轮组的机械效率的实验来探究一下这个问题。 思考讨论 知识点 测量滑轮组的机械效率 3 新知探究 η= W有 W总 = —— Gh Fs 刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、铁架台、长约2m的细绳。 实验原理 实验器材 新知探究 ①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。 ②按照图甲安装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置。 ③如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。 实验步骤 甲 乙 新知探究 ④算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格。 ⑤改变钩码的数量，重复上面的实验。 实验数据记录表 新知探究 测量滑轮组的机械效率 实验结论：用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高。 新知探究 思考讨论：如果保持钩码重力一定，且钩码升高相同高度，改变动滑轮重量，动滑轮越重，机械效率怎样变化？ F F 物重一定，升高相同高度，则有用功不变，动滑轮越重时，额外功越多，根据 W有 h = W有+W额 可知，机械效率越小。 新知探究 典例3 (2019·绥化中考节选)如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如表所示。 （1）实验过程中，应竖直向上 拉动弹簧测力计。 （2）第三次实验中滑轮组的机械效率是 。 （3）分析实验数据可知，同一滑轮组，物重 ，滑轮组的机械效率越高。 （4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为 W。 匀速缓慢 74.1% 越大 0.54 新知探究 典例3 (2019·绥化中考节选)如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如表所示。 （1）实验过程中，应竖直向上 拉动弹簧测力计。 （2）第三次实验中滑轮组的机械效率是 。 （3）分析实验数据可知，同一滑轮组，物重 ，滑轮组的机械效率越高。 （4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为 W。 匀速缓慢 74.1% 越大 0.54 新知探究 怎样提高滑轮组机械效率 新知探究 影响滑轮组机械效率的因素和改进措施 12.3 机械效率 探究新知 探究：影响斜面机械效率的因素 实验时沿斜面匀速拉动木块，并在拉动中读出拉力的大小。 新知探究 拓展延伸 在斜面粗糙程度相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，斜面越陡，机械效率就越高。 斜面机械效率: η= W有 W总 = Gh Fl 新知探究 典例4 用滑轮组提升重物时，下列措施中能提高机械效率的是（ ） A.增加提升的高度，增大有用功 B.增加动滑轮个数，使滑轮组更省力 C.增加被提升物体的重力，从而增大有用功 D.增大提升的速度，从而减小额外功 C ①增加被提升物体的重力 ②减轻滑轮自重 ③减小摩擦 课堂小结 机械效率 有用功和总功的比值η=—— 影响滑轮组机械效率的因素 摩擦 有用功、额外功和总功 机械效率总小于1 提升的重物的重力 动滑轮的重力 基本概念 计算公式 W有 W总 规律 课堂达标 1.不计绳重，用桶从井中提水的时候，对 做的功是有用功，对 做的功是额外功；如果桶掉进井里，从井中捞桶时，捞上来的桶带有一些水，这时对桶做的功是 功，对水做的功是 功。 水 桶 有用 额外 课堂达标 2.(2019·福建中考)工人用如图所示的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物:G滑轮=9:1，忽略绳重与摩擦的影响，则该机械的机械效率为（ ） A.10% B.45% C.80% D.90% D 9G滑轮h 解析： W有 h = W有+W额 ×100%= G物h + G滑轮h ×100% = 9G滑轮h + G滑轮h ×100%= 90% G物h 课堂达标 3.小华对他的自行车进行维护，其中不能提高机械效率的措施是（ ） A.给轴承加润滑油 B.调节传动链条的松紧度 C.给轮胎打足气 D.更换车把手的塑料套 D 课堂达标 4. 一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？ W总 提示：（1）有用功：W有=Gh= （2）总功W总= W有+ W额= W有 h= （3）机械效率 （4）起重机所做的额外功是由动滑轮、起重臂和钢丝绳所受的重力以及摩擦引起的。 14400J 24000J 60% = Untitled $$