12.3机械效率------2023～2024学年人教版物理八年级下学期

第十二章 第3节 机械效率 (第一课时） 义务教育教科书 物理 八年级 下册 种子的发芽率 树的成活率 工作效率 你知道生活中的 一词吗？ “率” 导入新课 “率”=有用量/总量，表示事物某一方面的优劣。 利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，我们称为机械效率。要研究机械效率，就要先研究使用机械做功的情况。 有用功和额外功 一、 演示 　 不使用机械直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同吗？ 1.如图甲，用测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。 2.如图乙，用测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升同样的高度，再次计算拉力所做的功。 这两次拉力所做的功一样吗？为什么? 　结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。 　功的原理：使用任何机械不省功。 思考：两次实验的目的一样吗？都必须要做的功是什么？乙实验，还需要多做的什么功？ 1.有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功。 其大小等于不用机械直接对物体做的功。 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）： ⑴ W总 = W有 + W额 ⑵ W总=F·S 作用在机械上的动力 动力作用点移动的距离 有用功和额外功 一、 要把重100N的沙子运上三楼，下图给出了三种办法。你会选用哪一种方法呢？请说说你的理由 哪种办法最好？ 克服沙子重做功 克服桶重做功 克服人的自重做功 1 克服沙子重做功 克服桶重做功 克服动滑轮重做功 2 克服沙子重做功 克服口袋重做功 克服动滑轮重做功 3 600J 120J 60J 克服摩擦力做功 600J 120J 2400J 30J 600J 60J 总功：3120J 总功：780J 总功：690J 机械效率 二、 在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好，即额外功在总功中所占比例越少越好。物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示。 思考 机械效率会大于1吗？为什么？ 特点：机械效率η一般用百分数表示，总小于1，无单位。 起重机的机械效率是44%，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44%，56％是额外功． 起重机把量为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。 例 题 汽油机机械效率22%~27% ，机械效率是选择机械的一个重要指标 在有用功相同时，机械效率高的， ①总功就____ ②额外功就___ 少（消耗的汽油就少，有经济效益） 少（浪费少，汽车尾气就少，有社会意义，环保意义） 机械效率的意义 ①机械效率表示有用功占总功的比例，比例越大，机械效率越高。 ②机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量。 1.下面说法中是否正确？ 有用功越多，机械效率越高（ ） 额外功越少，机械效率越高（ ） 物体做功越慢，机械效率越低（ ） 做总功越多，机械效率越低（ ） 做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（ ） 做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（ ） 机械效率越高，越省力（ ） √ √ × × × × × 练一练 2.利用如图所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高1m。 求:（1）W总=？（2）W有用=？ (3) W额外=? (4)η=? 练一练 3.小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2m，杠杆的另一端将320N的重物提高了0.5m，他做的有用功是多少？总功是多少？杠杆的机械效率是多少？ 猜想：下面滑轮组的机械效率，哪个的机械效率高 丙 讲授新课 甲 乙 应如何测量机械效率，来验证猜想呢？ 实验 测量滑轮组的机械效率 用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格； 按照图安装滑轮组。分别记下钩码和绳端的位置； 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。 算出有用功W有，总功W总，机械效率η，并填入表格，改变钩码的数量，重复上面的实验。 机械效率 二、 实验原理 测量工具 注意事项 弹簧测力计、刻度尺。 竖直向上，缓慢拉动测力计。 步骤一 结论： 同一滑轮组提升的物体越重,机械效率越高。 步骤二 结论： 不同滑轮组提升同一物体，动滑轮越重，机械效率低。 ①摩擦（轮与轴及轮与绳之间） ②物重 ③动滑轮重 ④绳重 根据测量的结果，想想影响滑轮组机械效率的因素有哪些。 如何提高机械效率？ 1.尽量减少额外功 改进机械结构、使其更合理、更轻巧 定时保养、加润滑油减小机械间的摩擦 2.增大有用功：当额外功一定时，在机械能承受的范围内，尽可能增加每次 提升重物的重量，充分发挥机械的作用。 思考：在测滑轮组的机械效率时，若没有刻度尺，能完成实验吗？ 注意： 滑轮组的机械效率与提升的高度、绳子的段数（绕线的方式）无关。 讲授新课 例1：图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6 N。（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图可知拉力大为_______N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动______cm,该滑轮组的机械效率为______。（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮有组机械效率将_______。（选填：“增大”、“减小”或“不变”） 缓慢 2.4 24 83.3% 增大 例2: 如图用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是（　　） ①A物体比B物体轻 ②提升A的拉力较大 ③提升A所做的额外功较少 ④提升A做的有用功较多 A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①④ B 实验拓展 探究利用斜面提升物体时的机械效率 F G L W有用=Gh W总=FL η= Gh FL 斜面的机械效率跟斜面的粗糙程度与斜面的倾斜程度（坡度）有关，斜面越光滑、坡度越小，机械效率越高。 课堂小结 1.甲乙两种机械的机械效率分别是80%和65%，则下列说法正确的是(　　) A.使用甲机械省力 B.使用甲机械做功快 C.在相同的时间内，使用甲机械完成的功多 D.乙机械的额外功在总功中占的比例大 D 2.用它们分别将重相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为η甲、η乙。则F甲_____F乙 η甲_____η乙（选填“＞”、“＜”或“＝”） ＞ ＞ 温馨提示 3.如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程 (　　) A. 额外功较小 B. 额外功较大 C. 总功较小 D. 总功较大 D 4．如图所示，在50N的水平拉力F作用下, 重800Ｎ的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间滑动摩擦力为120Ｎ.则滑轮组的机械效率为 _______ ；若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为 ______ J，功率为＿＿Ｗ． 1800 30 80℅ 温馨提示：滑轮组平拉物体， 有用功是，物体克服摩擦力做功。 5.质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图象如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。 (1)影响滑轮组机械效率的因素之一是_______________。 (2)若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，求拉力的功率。 (3)求动滑轮受到的重力。 (4)该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少？ 6.如图所示,用滑轮组拉着重600N的物体A沿着水平方向匀速移动,在40s内物体移动了8m , 拉力F做的功为1280J 。求: (1)拉力F的大小及拉力的功率 ; (2)若动滑轮的重力为12N(不计绳重及摩擦),计算滑轮组的机械效率。 7.A受摩擦力为300 N,拉力F为120 N,向前运动4m，忽略绳与滑轮之间的摩擦，以下正确的是（ ） A. 绳子自由端移动了8 m B. 重力做功的功率为1 000 W C. 物体A克服摩擦做功480 J D. 机械效率为83.3％ D 9.如图所示，把重力为600 N的物体匀速推到斜面顶端，斜面长为3 m，高为0.9 m，实际推力为 300 N，那么物体与斜面之间的摩擦力是________N，斜面的机械效率是________． 120 60% 归纳 10.如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为________N，测力计上升的高度s为0.2 m．物块重G为1.5 N，物块上升的高度h为0.3 m，则杠杆的机械效率为________%.在竖直向上匀速拉动弹簧测力计的过程中，力F对O点的力臂________． 变小 2.5 90 11.用如图所示的滑轮组提升重物，已知物体重为200N，动滑轮的重为50N，5s内可使物体匀速上升2m，不计绳重和摩擦。求： （1）拉力所做的功； （2）拉力的功率； （3）滑轮组的机械效率。 解： (1)有图可知n=2 W总=Fs=125N×4m=500J (2) (3)W有=Gh=200N×2m=400J s=2h=2×2m=4m F 12.如图所示，斜面长5m，高3m，小明用绳子沿斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240N，绳重不计．求： （1）小明做的有用功； （2）斜面的机械效率． （3）木块与斜面间的摩擦力． (1)W有=Gh=300N×3m=900J (2)W总=Fs=240N×5m=1200J (3)W额=W总-W有=1200J-900J=300J 解： 机械效率 有用功 对人们有用的必须要做的功 并非我们需要但又不得不做的功 有用功与额外功的总和 有用功跟总功的比值叫作机械效率 机械效率总小于1 机械效率 课堂小结 额外功 总功 W有用 W总 η＝ ×100% 提高方法 尽可能减小额外功 在机械能承受的范围内，尽可能增加有用功 Lavf57.62.100 Lavf59.4.102 $$