12.3 机械效率 2024-2025学年人教版物理八年级下册

第十二章 简单机械 第3节 机械效率 ppt中的视频可正常播放，动画请静音播放 1 温故入新 1. 做功的两个必要因素： 一是物体受到_______的作用; 二是物体要在______的方向上通过一定的______。功的计算公式为_______。 2. 用滑轮组提升重力为G物的物体时，如果不计摩擦和绳重，拉力F= _________，绳子自由端移动的距离s= ______。其中，n表示___________ ，h表示的是________________。 力 力 距离 W=FS G总/n nh 动滑轮上绳子段数 物体上升高度 学习目标 1. 知道什么是有用功、额外功和总功。 2. 知道什么叫机械效率，知道计算公式。知道械效率总小于1。 3. 知道提高机械效率的主要方法和意义。 3 甲 乙 研究使用动滑轮是否省功 实验 如图甲所示，用弹簧测力计将重物缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。 设物重为G ，提高的高度为h。 所做的功：W1=G·h （ 此时 F=G ） 如图乙所示，利用动滑轮把同一个重为G的物体，提高 h 的高度。 动力所做的功：W2=F′·s 所以：W1= W2 结论：使用机械做的功和直接用手做的功相等. 但实际上，在使用动滑轮的时候，还得克服动滑轮的重力，以及绳子与滑轮之间的摩擦做功。 所以，使用机械不但不能能省功，还需要额外多做一部分功。 研究使用动滑轮是否省功 实验 大量实验表明：使用任何机械都不能省功。 【理论分析】 如果忽略动滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦： 额外功 在做有用功的同时，人们不需要但又不得不做的功，叫做额外功。 有用功 我们为实现目的而必须做的功，叫做有用功。 一、有用功和额外功 例如：克服机械自身（如动滑轮、绳 子）重力和摩擦等而做的功。 6 有用功与额外功之和，叫总功。 即：W总=W有+W额 总 功 7 巩固归纳 A 1、水桶掉进水里，打捞时桶里带了些水，下列关于做功的说法中正确的是（　　） A．对桶所做的功是有用功 B．对桶所做的功是额外功 C．对水所做的功是有用功 D．对水所做的功是总功 如果用桶打水呢？哪个是有用功哪个是额外功呢？ 判断有用功和额外功，一定要弄清楚目的。 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的比例越少越好。 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 1. 定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。 3. 意义： 表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。 4. 因为 W有 < W总 ，所以， η < 1。 机械效率一般用百分数表示，没有单位。 2. 公式： 二、机械效率 使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是50%，也可以说有用功在总功中占的比例是50%，另外的50％是额外功。 起重机的机械效率是50%，它表示什么意义？ 11 【常见机械的效率 】 滑轮组 50%—70% 起重机 40%—50% 抽水机 60%—80% 离心式水泵 60%－80% 柴油机：28%～40% 起重机：40%～50% 抽水机：60%～80% 12 请谈谈我们可以采取哪些措施来提高机械效率? 减小摩擦 减小机械本身的重力 使用机械时，要充分发挥机械设备的作用，减小额外功以提高机械效率。 方法： 13 典例：起重机把质量为 0.5t 的重物匀速提升了 3m，而它的电动机所做功 3.4×104J， 起重机的机械效率是多少？（g 取10N/kg）。 解： 匀速： F拉=G=mg =0.5×103kg×10N/kg =5×103N 有用功： W有=Fh =5×103N×3m =1.5×104J 总功： W总=3. 4×104J 机械效率： 2．工人利用如图所示的滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升1m，工人所用的拉力F为400N，忽略绳重和摩擦，求： ①有用功是多少？ ②总功是多少？ ③此滑轮组的机械效率为多少？ ④额外功是多少？怎么来的？ F 实验原理 实验器材 注意事项 弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。 竖直向上，缓慢拉动测力计。 实验、测量滑轮组的机械效率 16 G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J 1 2 3 实验1：保持动滑轮重一定，改变钩码重力。 动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。 实验步骤 19 G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J 1 2 实验2：保持钩码重力一定，改变动滑轮重。 物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。 F F 实验步骤 20 （1）物重：同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。 （2）动滑轮重：提起的物重一样时，动滑轮越重，机械效率越低。 （3）摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重。 减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率。 如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳等。 影响滑轮组机械效率的因素 η = = = = = = 1. 在测滑轮组的机械效率时，可以不测量s和h； 2. 若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时： F=(G+G动)/n η = G G+G动 η= 即： 即： η= G G+G动 七十二变 22 1. 测量木块的重力，记录数据； 3. 改变斜面的倾斜程度，重复步骤2。 2. 把木块用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉； 分别记录拉力 F、小车沿斜面移动的距离 S、木块上升的高度 h 。 4. 斜面倾斜程度不变，在斜面上分别铺白布、毛巾，重复步骤2。 测量斜面的机械效率 实验 实验原理 实验步骤 斜面的 倾斜程度 木块重 G/N 斜面高度h/m 沿斜面 拉力F/N 斜面长 s/m 有用功 W有/J （Gh） 总功 W总/J （Fs） 机械效率η 较缓 较陡 最陡 机械效率与倾斜程度的关系 斜面的粗糙程度一定，倾斜程度越大，机械效率越高。 测量斜面的机械效率 实验 数据记录 结论 斜面 材料 小车重力G/N 斜面高度 h/m 拉力 F/N 斜面长 s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械 效率 木板 2 0.1 0.8 0.82 0.2 0.66 30.3 ％ 棉布 2 0.1 1.2 0.82 0.2 0.98 20.4 ％ 毛巾 2 0.1 1.6 0.82 0.2 1.32 15.2 ％ 测量斜面的机械效率 实验 机械效率与斜面粗糙程度的关系 斜面的倾斜程度一定，斜面越光滑，机械效率越高。 数据记录 结论 1. 斜面的倾斜程度 （光滑程度一样的斜面，倾斜程度越大，机械效率越高） 2. 斜面的粗糙程度 （倾斜程度一样的斜面，斜面越光滑，机械效率越高） 四、影响斜面的机械效率的因素 26 3．在斜面上将一个重 150N 的物体从底端匀速拉到顶端（如图所示），沿斜面向上的拉力为 50N，斜面长 1.2m、高 0.3m，求： (1) 拉力所做的功； (2) 克服物体重力所做的功； (3) 斜面的机械效率。 巩固归纳 机械效率 有用功 为达目的而必须要做的功 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 机械效率总小于1 机械效率 额外功 总功 测量滑轮组的机械效率、测量斜面的机械效率 归纳总结 28 $$