11.3 如何提高机械效率 教案 2024-2025学年粤沪版物理九年级上册

11.3　如何提高机械效率 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.知道有用功、额外功和总功的含义,以及它们之间的关系。 2.理解机械效率,会用机械效率的公式进行简单的计算。 3.会测算滑轮组的机械效率;初步运用影响滑轮组机械效率的因素解释相关问题。 重点:有用功、额外功、总功及机械效率。 难点:同一机械的效率是可变的。 【新课导入】 导入1:情境导入 某小区一户住宅正在装修中,现在需把1 000 kg的沙子运到6 m高的楼上。想想看,下面两种方法哪种更好?为什么? 导入2:图片导入 在如图所示的两种机械做功的图片中,你能分辨哪些功是我们需要的功,哪些是不需要但又不得不做的功吗?我们为什么利用机械做功,利用机械做功省功吗? 导入3:复习导入 (1)什么是功?做功的两个必要因素是什么? (2)将重20 N的重物匀速举高2 m,人需做多少功? 【课堂探究】 探究点一　什么是有用功与额外功 1.演示图1116(a):用动滑轮将重物从低处匀速移到高处,让学生讨论回答下列问题。 (1)在利用滑轮组把重物向上提的过程中,分别对哪些物体做了功? 答案:对　重物　、　动滑轮　、　细线　以及克服　摩擦力　做了功。  (2)有目的且又需要的功是对哪个物体做的功? 答案:对　重物　做的功。  (3)不需要但又不得不做的功是对哪些物体做的功? 答案:对　动滑轮、细线及克服摩擦力　做的功。  教师引导学生总结有用功、额外功和总功的含义。 ①有用功:是我们　需要的、有价值的功　,用符号　W有用　表示。  ②额外功:是对人们既无　利用价值又不得不做的功　,用符号　W额外　表示。  ③总功:是有用功与额外功　之和　,用符号　W总　表示。  2.有用功、额外功和总功之间存在哪些关系? 答案:三者的关系式:　W总=W有用+ W额外　,由于 W额外　>　0,因此总功必定　大于　有用功。  3.图1116(b)中,有用功、总功和额外功分别是对哪些物体做的功? 答案:对　泥土　做的功是有用功;对克服　抓斗和机械自重以及摩擦　所做的功是额外功;　有用功与额外功的总和　是总功。  探究点二　什么是机械效率 1.(1)当你用水桶提水时,有两只大小相同的水桶可供选择,一只是轻质塑料桶,另一只是厚铁皮桶,你会选择哪一只水桶?为什么? (2)当你用滑轮提升重物时,你选择哪一种滑轮?为什么? 教师:使用任何机械都不可避免地要做额外功,而我们希望所做的额外功越少越好,即有用功占总功的比例越大越好,这就是我们所说的机械效率。 2.请同学们阅读教材P12,回答下列问题: (1)机械效率:　把有用功W有用与总功W总的比值　叫做机械效率,用字母η表示。  (2)公式:　η=×100%　。  (3)讨论:①机械效率表示的物理意义是什么?②机械效率的单位是什么;③为什么机械效率总小于1,能不能等于1?④如何提高机械效率? 总结:①机械效率表示有用功与总功的比值,有用功与总功的单位相同,因此机械效率　没有　(选填“有”或“没有”)单位。  ②使用任何机械都要做一部分　额外功　,因此有用功一定　小于　(选填“大于”“小于”或“等于”)总功,因此机械效率总　小于　1,也就是说没有机械效率等于100%的机械。  探究点三　测算滑轮组的机械效率 1.怎样测量滑轮组的机械效率呢?请同学们完成以下问题: (1)实验原理:测量滑轮组的机械效率用的公式是　η=×100%　。  (2)实验器材:由实验原理可知,本实验用到的器材有铁架台、滑轮、细线、钩码、　弹簧测力计　和　刻度尺　。  (3)需要测量的物理量:钩码受到的　重力　和上升的　高度　、弹簧测力计对绳子的　拉力　和移动的　距离　。  (4)需要计算的物理量有:有用功　W有用=Gh　、总功　W总=Fs　和机械效率　η　。  2.实验中使用弹簧测力计时需要注意哪些问题? 答案:要沿着竖直方向　匀速　拉动弹簧测力计,待测力计示数　稳定　后再读数。  3.(1)组装滑轮组: 装置一:一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组(提升不同钩码) 装置二:两个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组(与装置一形成对照组,分别提升相同钩码) (2)进行实验:请同学们将测量的数据分别填在下面的表格中,并分析实验数据,总结出影响滑轮组效率高低的因素。 弹簧 测力 计示 数F/N 提升重 物的高 度h/m 绳子自 由端移 动的距 离s/ m 动力对 滑轮组 做功 W总/J (W总= Fs) 滑轮组 对重物 做功 W有用/J (W有用 =Gh) 机械效 率η(η= × 100%) 1 2 3 4 (3)总结影响滑轮组效率高低的因素 滑轮组机械效率主要与被　提升物重　以及　动滑轮重　有关。  教师强调:提升钩码的过程中,不得不克服绳子重力以及各处的摩擦力,因此绳重和摩擦也会影响滑轮组机械效率。 1.什么是有用功、额外功 (1)有用功:是我们需要的,有价值的功。 (2)额外功:无利用价值而不得不做的功。 (3)总功:有用功和额外功之和。 2.什么是机械效率 (1)概念:有用功与总功的比值。 (2)公式:η=×100%。 3.如何提高滑轮组的机械效率 (1)减小动滑轮的重力。 (2)增加物重。 (3)减小绳子与滑轮的摩擦。 1.起重机在20 s内把重物匀速提到楼顶,起重机所做的总功是4×104 J,额外功是1.6×104 J,针对此过程,下列说法正确的是(C) A.有用功为5.6×104 J B.起重机总功率为1 500 W C.机械效率为60% D.机械效率一定大于100% 2.如图所示,建筑工人使用滑轮组匀速向楼上运送石料,下列不能提高滑轮组机械效率的是(C) A.换用轻质的动滑轮 B.滑轮转轴处加润滑油 C.增大匀速提升的速度 D.增大单次运送石料的重力 3.下列有关机械做功、功率、机械效率的说法,正确的是(D) A.效率越高的机械,功率越大 B.做功越多的机械,功率越大 C.做有用功越多的机械,效率越高 D.功率越大的机械,做功越快 4.小明“测滑轮组的机械效率”的实验装置如图所示。测得的实验数据如下表。 实验 次数 物重 G/N 物体上升 高度h/m 拉力 F/N 绳端移动 距离s/m 机械 效率η 1 1 0.1 0.6 0.3 55.6% 2 2 0.1 1.0 0.3 66.7% 3 4 0.1 1.8 0.3 (1)实验过程中,应竖直向上　匀速　拉动弹簧测力计;第1次实验数据中,若不计绳重和摩擦,则动滑轮重为　0.8　N。  (2)第3次实验中滑轮组的机械效率是　74.1%　(精确到0.1%)。  (3)分析表中数据可知,同一滑轮组提升重物时,物重越　大　(选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高。  1.常见的几种效率 喷气推进系统:16%~24% 起重机:40%~50% 内燃机(汽油发动机):22%~27% 柴油发动机:28%~30% 涡轮水泵:60%~80% 滑轮组:50%~70% 电动机:70% 火箭:49%~52% 2.滑轮组机械效率影响因素 滑轮组机械效率主要与物重有关,其次才是滑轮重、绳重和摩擦。比如:用同一滑轮组吊起一根绣花针或一个重量远大于动滑轮的重物,都需要把动滑轮拉上去,还要克服绳重与摩擦,前者额外功远大于有用功,机械效率几乎为零,后者额外功在总功中占的比值小得多,所以物重越大,机械效率就越高。因此,物体重力一定时,动滑轮越重,机械效率越低,动滑轮重一定时,物体重力越大,机械效率越高。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮组的机械效率。 学科网（北京）股份有限公司 $$