12.4机械效率导学课件 2024-2025学年人教版物理八年级下册

第十二章　简单机械 第4节 机械效率 第1课时 认识机械效率 新旧衔接 1. 功的定义：如果一个力作用在物体上，物体___________________________，就说这个力对物体做了功。功的计算公式为____________，功的单位是________，符号是________。 在力的方向上移动了一段距离 W＝Fs 焦耳 J 预学检验 > 预学检验 预学新知 1. 如图所示，用动滑轮将钩码提升一定的高度是 我们的工作目的，动滑轮对钩码的拉力所做的 功叫作_______功，用W有用表示；弹簧测力计 的拉力所做的功，叫作________功，用W总表示； 用动滑轮提升钩码时，我们还不可避免地要克服 动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫作________功，用W额外表示。 有用 总 额外 预学检验 2. 总功、有用功和额外功之间的关系：_______________。 3. 物理学中，将_______跟_______的比值叫作机械效率。 W总＝W有用＋W额外 有用功 总功 预学检验 课堂任务1　有用功和额外功 演示实验：使用动滑轮是否省功。 1. 实验仪器：弹簧测力计、钩码、细线、动滑轮、 刻度尺等。 2. 实验步骤 ①如图甲，直接用弹簧测力计将钩码缓慢提升一定高度； ②如图乙，用弹簧测力计借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢提升相同高度。 课堂导学 3. 数据记录 实验次数 图甲直接提升 测力计上升 高度s甲/m 拉力大小 F甲/N 拉力做的功 W甲/J 1 2 3 课堂导学 续表 实验次数 图乙直接提升 测力计上升 高度s乙/m 拉力大小 F乙/N 拉力做的功 W乙/J 1 2 3 课堂导学 4. 实验结论：通过表格数据发现，使用机械能够省_____，但不能省________，而且使用机械比不用机械要做更________(填“多”或“少”)的功。 力 功 多 课堂导学 5. 在上面图乙实验中，动滑轮对钩码的__________所做的功叫作有用功，用字母________表示，这是我们的工作目的；______________________做的功，叫作总功，用字母________表示； 拉力 W有用 弹簧测力计的拉力 W总 课堂导学 用动滑轮提升钩码时，我们还不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及_________等因素的影响而多做一些功，这部分功叫作额外功，用字母________表示，这些功并非人的工作目的但又不可避免。这三种功的关系式是：__________________(用字母表示)。 摩擦力 W额外 W总＝W有用＋W额外 课堂导学 6. 大量实验表明，动力对机械做的功总是_______(填“大于” “小于”或“等于”)机械对外所做的功，使用任何机械都不能________。 大于 省功 课堂导学 例1 升旗过程中，克服旗的重力做的功是________，人对绳子的拉力做的功是_____________(填“有用功”“额外功”或“总功”)。 有用功 总功 课堂导学 变式1 利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物 体，下列说法正确的是(　　) A. 克服物体重力做的功是有用功 B. 克服地面对物体的摩擦力做的功是有用功 C. 绳子自由端的拉力F做的功是有用功 D. 克服地面对物体的摩擦力做的功是额外功 B 课堂导学 变式2 如图所示是在生产力比较低下的时期， 人们从人工挖的水井中获取生活用水时使用的 辘轳和水桶。我们可以看出，辘轳工作时相当 于简单机械中的________；当使用辘轳从井中 提水时，对桶做的功是________；如果打水时操作不当，使水桶掉进水井中，人们把水桶打捞上来时，水桶中有泥沙和水，此时对水桶做的功是_________。(后两空均填“总功”“有用功”或“额外功”) 轮轴 额外功 有用功 课堂导学 变式3 质量是45 kg的王辉同学用重10 N的水桶，提起重为120 N的水，沿楼梯把它送到三楼，每层楼高3 m，完成这一次提水，他对水做的功为有用功，那么他所做的有用功和额外功分别是(g取10 N/kg)(　　) A. 720 J，2 600 J B. 720 J，2 760 J C. 720 J，60 J D. 3 420 J，60 J B 课堂导学 变式4 滑轮是一种简单机械，它在日常生活中的应用很广 泛。如图所示是生活中使用的吊车，吊车前端悬挂重物的是________(填“动滑轮”或“定滑轮”)，使用该机械________ (填“能”或“不能”)省功。 动滑轮 不能 课堂导学 课堂任务2　机械效率 1. 定义：物理学中，将________跟________的比值叫作机械效率。 2. 公式：________。 3. 特点：机械效率总是________1，通常用________表示。 有用功 总功 小于 百分数 课堂导学 总功 课堂导学 当________一定时，机械所做的总功越少或额外功越少，机械效率就越高；当________一定时，机械所做的总功越多或有用功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。 有用功 额外功 课堂导学 例2 下列可能存在的事实是(　　) A. 某机械的效率为105% B. 某机械既可省力，又可省功 C. 某机械做功很多，但功率可能很小 D. 某机械做的有用功越多，机械效率越高 C 课堂导学 变式5 用一个动滑轮把重为100 N的沙袋从地面提到9 m高的脚手架上，所用的力是60 N，那么在这一过程中所做的总功是________J，有用功是________J，这个动滑轮的机械效率是________。(结果精确到0.1%) 1 080 900 83.3% 课堂导学 变式6 如图所示，用动滑轮将总重为1 N的钩码竖直提起， 5 s内使钩码匀速上升了0.5 m。已知动滑轮重0.2 N，不计绳重和摩擦，该过程中(　　) A. 弹簧测力计的示数为0.3 N B. 拉力对钩码做的有用功为0.6 J C. 该滑轮的机械效率约为83.3% D. 拉力做功的功率为0.06 W C 课堂导学 变式7 如图所示，小明用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度h处，测得小车重为1.8 N，斜面高h为0.2 m，斜面长s为0.4 m，拉力F为1.25 N，则在此过程中，有用功为_____J，斜面的机械效率为________，摩擦力是________。 0.36 72% 0.35 N 课堂导学 2. 使用一个动滑轮提升重为G的重物时，在不考虑滑轮重、绳重及摩擦的情况下，所用拉力F＝________G，若考虑到动滑轮的自重G动，则F＝________，若在实际正常环境中进行实验，测得的F____(填“>”“＝”或“<”)(G＋G动)。 (G＋G动) η＝ 4. 机械效率的高低是由有用功和总功两个因素共同决定的，比较机械效率高低时不能只考虑其中一个因素。由公式η＝＝可知：当________一定时，机械做的有用功越多或额外功越少，机械效率就越高； $$第十二章　简单机械 第4节 机械效率 第2课时 测量机械效率 新旧衔接 如图所示，使用滑轮组将物体A提升一段距离的过程中： 1. 克服物体A的重力做的功叫________功，用______________力和__________移动的距离的乘积来计算。 有用 物体A的重 物体A 预学检验 2. ________________做的功和__________________做的功都叫额外功，其中可通过功的定义式进行计算的是_______________做的额外功，用__________力和________________移动的距离的乘积来计算。 克服动滑轮重力 克服绳重和摩擦力 克服动滑轮重力 动滑轮重 动滑轮(或物体A) 预学检验 3. ___________做的功叫总功，用______力和____________移动的距离的乘积来计算。 4. 我们把__________跟________的比值叫作机械效率，机械效率永远________1。 绳的拉力 拉 绳自由端 有用功 总功 小于 预学检验 预学新知 1. 提高机械效率的意义：提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对___________、________________有着重要的意义。 2. 提高机械效率的办法： ①____________________________________； ②____________________________________。 节能减排 提高经济效益 改进结构，使机械设备更合理、更轻巧 在使用中按照技术规程经常保养 预学检验 课堂任务1　测量滑轮组的机械效率 1. 实验器材：细线、钩码、滑轮、__________、______________等。 2. 实验原理：η＝________。该实验中，克服钩码重力做的功为________功，克服动滑轮重力做的功为_______功，手对绳自由端拉力做的功为________功。 刻度尺 弹簧测力计 有用 额外 总 课堂导学 3. 实验步骤 ①用弹簧测力计测出________________； ②安装滑轮组并记录_______________的位置； ③缓慢匀速拉动测力计，读出________的 值，并用刻度尺测出________上升的高度 和__________移动的距离，并记录数据。 ④算出有用功、总功和机械效率； 钩码所受重力 钩码和绳自由端 拉力 钩码 绳自由端 课堂导学 ⑤分别改变动滑轮大小和钩码数量，重复上述实验，并将数据记录下来。 序 号 钩码 所受 的重 力G/N 动滑 轮重 G动/N 提升 高度 h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳自由 端移动 的距离 s/m 总功 W总/J 机械 效率η 1       2 3 课堂导学 续表 序 号 钩码 所受 的重 力G/N 动滑 轮重 G动/N 提升 高度 h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳自由 端移动 的距离 s/m 总功 W总/J 机械 效率η 4       5 6 课堂导学 4. 实验结论 影响滑轮组机械效率高低的因素：使用同一滑轮组提升重物时，物重越大，机械效率越______；使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，机械效率越________。 高 低 课堂导学 例1 小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2 N，测得的数据如下表： 课堂导学 实验 次数 钩码 总重G/N 钩码上升的 高度h/m 测力计 示数F/N 测力计移动 距离s/m 机械 效率η 1 4 0.1 1.8 0.3    2 6 0.1 2.4 0.3 83％ 3 4 0.1 1.4 0.5 57％ 4 4 0.2 1.4 1.0 57％ 课堂导学 (1)在实验中，测绳端拉力F时，应竖直向上________拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数；第1次实验测得的机械效率为________。 (2)分析表中数据可知：第2次实验是用图________[填“(a)” “(b)”或“(c)”]做的。 匀速 74% (b) 课堂导学 (3)分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，_____________可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、 3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重 物，动滑轮个数越多，滑轮组的机械效率越_______(填 “高”或“低”)，分析第3、4次实验数据可知：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度______(填“有关”或“无关”)。 增大物体重力 低 无关 课堂导学 (4)若小明在实验时弹簧测力计拉动方向偏离了竖直方向，则测量出的机械效率将_____________(填“变大”“不变”或“变小”)。 变小 课堂导学 课堂任务2　测量斜面的机械效率 1. 实验器材：木板、木块、弹簧测力计、细线、刻度尺、铁架台等。 2. 实验原理：η＝__________，该实验中，克服木块重力做的功为________功，克服摩擦力做的功为________功，木块受到的拉力做的功为________功。 有用 额外 总 课堂导学 3. 实验步骤 ①用铁架台将木板一端架起形成斜面，将木块放在斜面上并标记拉动木块时起点和终点位置； ②用测力计缓慢拉动木块在斜面上做匀 速直线运动，记录拉力的大小； ③用刻度尺测出拉动木块时起点与 终点的垂直高度及木块在斜面上走过的距离； 课堂导学 ④利用公式计算出有用功、总功和斜面的机械效率； ⑤通过调节铁架台改变斜面倾斜程度，重复上述步骤，测量斜面的机械效率。 课堂导学 序 号 斜面倾 斜程度 物重 G/N 提升高度 h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 移动距 离s/m 总功 W总/J 机械 效率η 1   2   3   4   5   课堂导学 4. 实验结论：通过实验数据分析可知，在其他条件不变时，斜面机械效率与____________________有关，______________，机械效率越大。 斜面倾斜程度 斜面越陡 课堂导学 例2 如图是小明探究“斜面的机械效率与倾斜程度关系”实验装置，他在实验时用弹簧测力计拉着重为6 N的木块分别沿倾斜程度不同的同一斜面匀速向上运动，实验数据记录如下表。 课堂导学 实验 次数 斜面倾 斜程度 斜面高 h/m 斜面长 s/m 沿斜面 拉力F/N 机械 效率η 1 较缓 0.1 0.5 2 60% 2 较陡 0.2 0.5 3   课堂导学 (1)在第1次实验中，拉力所做的总功是________J，额外功是________J。 (2)在第2次实验中，木块与斜面的摩擦力f是________N，机械效率是________。 1 0.4 0.6 80% 课堂导学 (3)小明完成两次实验后，得出的结论是：光滑程度一样的斜面，其倾斜程度越大，机械效率越高。你觉得他的结论________(填“可靠”或“不可靠”)，理由：_______________________________。 (4)斜面在生产、生活中随处可见，在镊子、螺丝钉、汽车方向盘中，应用了斜面的是________。 不可靠 实验次数太少，结论不具有普遍性 螺丝钉 课堂导学 $$