12.3《机械效率》学案 2023- 2024学年人教版物理八年级下册

第十二章 简单机械 第三节 机械效率 【课前导学】 有用功：对人们有用的、必须要做的功叫 ，用 表示 额外功：并非我们需要但又不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的功叫 ，用 表示 机械效率 总功： 与 之和是总共做的功，叫做总功，用 表示； 总功、有用功和额外功之间的关系是 机械效率 定义：有用功跟总功的 叫做机械效率，用 表示 计算公式为 ，机械效率总 1 试卷第1页，总3页 8 学科网（北京）股份有限公司 【课堂探究】 探究1 了解有用功、额外功和总功 例1 小聪用桶从井里打水，小明从井里捞桶带上部分水，下列说法正确的是（ ） A．二人对桶做的功都是额外功 B．二人对水做的功都是有用功 C．小聪对桶做的功是有用功 D．小明对桶做的功是有用功 跟踪练习1 小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后把同样一箱货物从一楼提升到三楼，感觉好多了。加上润滑油后，小明做功的（ ） A．有用功减小，总功不变 B．有用功增加，总功增加 C．有用功减小，总功减小 D．有用功不变，总功减小 探究2 知道机械效率 例2 如图1所示，用滑轮组把重100N的物体提高了1m，所用的拉力为60N，则有用功为 J，该滑轮组的机械效率为 。 图1 图2 跟踪练习2 如图2所示，在80N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， 物体与地面间的滑动摩擦力为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。 【课后巩固】 基础达标 1．下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（ ） A．做功多的机器机械效率一定高 B．功率小的机器做功慢 C．机械效率高的机器功率一定大 D．功率大的机器做功时间一定短 2．关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率，以下说法正确的是（ ） A．提升越重的物体，机械效率越大 B．总功越大，机械效率一定越大 C．额外功越大，机械效率一定越小 D．同一机械的机械效率是恒定不变的 3．用一个动滑轮将重为4N的物体匀速提升1m，拉力大小如图3所示，则（ ） A．拉力是2.2N B．有用功是2.2J C．总功是4.8J D．机械效率是120% 图3 图4 4．如图4所示，工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800 N的物体缓慢匀速竖直提升3m，人对绳端的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（　 　） A．绳子自由端移动的距离为9 m B．动滑轮的重力为200 N C．人通过滑轮组做的有用功为1500 J D．滑轮组的机械效率为53.3% 5．如图所示，重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动。已知滑轮组机械效率为80%，物体运动的速度为1m/s，下列分析计算正确的是（　　） A．物体所受合力为5N B．物体受到的摩擦力为12N　 C．拉力F做功的功率为5W D．在10s内机械所做的有用功为500J 6．如图所示是两个工人分别用滑轮按甲、乙两种方式把质量相同的两袋沙子从地面都提到二楼，两种方式所做的总功分别为W总甲、W总乙，机械效率分别为η甲、η乙。若不计绳重及摩擦，则有下列关系：W总甲____ W总乙，η甲____η乙．（均选填“＞”、“＝”或“＜”） 7．如图所示，起重机将6×103N的货物匀速提升10m，再水平移动10m后静止，起重机在整个过程中对货物做功为 J；若起重机的机械效率为80%，则起重机做的额外功为 J。 8．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。 　　　 实验次数 物理量　　　　　　 1 2 3 钩码重G/N 4 4 6 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4 绳端移动距离s/m 0.3 0.4 机械效率η 74.1% 62.5% （1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计，使钩码上升。 （2）通过表中数据可分析出第2次实验是用 （选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验。 （3）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率 （选填“越高”“不变”或“越低”）。 （4）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s＝ m，机械效率η＝ 。 （5）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组， 。提升能力 1．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m，每个滑轮的重均为10N。不计绳重及摩擦，此过程中（ ） A．F甲小于F乙 B．甲的机械效率小于乙的机械效率 C．F甲做的功大于F乙做的功 D．F甲做功的功率等于F乙做功的功率 2．如图所示，婷婷同学用12N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的木板A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，物体B相对于地面静止，弹簧测力计的示数为2N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法中正确的是（ ） A．B受到的摩擦力大小为2N，方向为水平向左 B．木板A受到地面的摩擦力大小为4N，方向水平向左 C．拉力F做功的功率为2.4W D．在运动过程中若将拉力F增大，弹簧测力计的示数也将增大 3．用如图所示滑轮组匀速提升重为200N的物体，人对绳的拉力为125N，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为 。若仅减小物体的重量，该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。如果人的体重为550N，拉动过程中绳始终未断裂，他用此滑轮组能提升的最大物重 N。 4．新农村建设中，某工人利用如图所示的滑轮组 提升重2700N的物体，物体在10s上升了2m，绳 子末端的拉力为750N，不计绳重和摩擦力，求： （1）工人做的有用功是多少？ （2）绳子自由端拉力的功率？ （3）该滑轮组的机械效率是多少？ （4）动滑轮的总重力是多少？ （5）若物重增大到3300N时，滑轮组的机械效率机械效率增大、减小还是不变？如果变化，此时机械效率是多少？ 5．某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子a连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b被拉断，每次物体拉动的距离均为2m。通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图象如乙。（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求： （1）动滑轮重力； （2）当滑轮组的机械效率为80%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率； （3）一个重500N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计算分析他能否实现。 发展思维 如图是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。A 是动滑轮，B 是定滑轮，C 是卷扬机，D 是油缸，E是柱塞。作用在动滑轮上共三股钢丝绳，卷扬机转动使钢丝绳带动动滑轮上升提取重物，被打捞的重物体积V=0.5m3，若在本次打捞前起重机对地面的压强p1=2.0×107Pa，当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强p2=2.375×107Pa，物体完全出水后起重机对地面的压强p3=2.5×107Pa。假设起重时柱塞沿竖直方向，物体出水前、后柱塞对吊臂的支撑力分别为N1和N2，N1与N2之比为19：24重物出水后上升的速度v=0.45m/s。吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计。（g取10N/kg）求： （1）被打捞物体的重力； （2）被打捞的物体浸没在水中上升时，滑轮组AB的机械效率； （3）重物出水后，卷扬机牵引力的功率。 $$ 参考答案 第十二章 简单机械 第三节 机械效率 【课堂探究】 例1 分析求解 对人们有用的、必须要做的功叫有用功，并非我们需要但又不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的功叫额外功，有用功和额外功之和叫总功。从水井里打水，对人们有用的是打上来的水，所以对水做的功为有用功；从井里捞桶带上部分水对人们有用的是捞上来的桶，所以对桶做的功为有用功。 答案 D 点拨提炼 本题主要考察有用功、额外功、总功的判别。 跟踪练习1 D 例2 分析求解 首先明确机械效率的定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率；其次要知道任何机械拉力做的功即为总功，水平滑轮组克服物体与接触面摩擦力所做的功为有用功，竖直滑轮组克服物体重力做的功为有用功。 答案 100 83.3% 点拨提炼 本题主要考查功和机械效率的计算。 跟踪练习2 50% 2880 【课后巩固】 基础达标1．B 2．A 3．C 4．B 5．B 6．＜ ＞ 7．6×104 1.5×104 8．（1）匀速 （2）乙 （3）越低 （4）0.3 83.3% （5）被提升的物体越重，滑轮组机械效率越高 能力提升1．D 2．B 3．80% 减小 1050 4．（1）5.4×103J （2）600W （3）90% （4）300N （5）91.7% 5．（1）200N （2）160W （3）无法实现 发展思维 （1）2×104N   （2）78.9% （3）1.08×104W 学科网（北京）股份有限公司 $$