12.4机械效率（课件）-2024-2025学年人教版（2024）物理八年级下册

第4节｜机械效率 第2课时　机械效率的测量及应用 第十二章　简单机械 1.会测量滑轮组的机械效率。 2.熟悉“测量滑轮组的机械效率” 的实验探究过程。 教材 导航 P119～121 测量滑轮组的机械效率： (1)原理： ⁠。 (2)应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的 自由端移动的距离s。 (3)器材：弹簧测力计、 ⁠。 η＝　 刻度尺　 课前预习 知识点 　测量滑轮组的机械效率 [例1]　在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮 组完成了如图所示实验。 实验 次数 物体重 力G/N 提升高 度h/m 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 机械效 率η 1 2 0.1 1.0 0.3 2 4 0.1 1.7 0.3 78.4％ 3 6 0.1 2.4 0.3 83.3％ 4 6 0.2 2.4 0.6 83.3％ 例题导学 (1)实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计，使钩码升高。 (2)第1次实验中，滑轮组的机械效率应为 ％(结果精确 到0.1％)。 匀速　 66.7　 实验 次数 物体重 力G/N 提升高 度h/m 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 机械效 率η 1 2 0.1 1.0 0.3 2 4 0.1 1.7 0.3 78.4％ 3 6 0.1 2.4 0.3 83.3％ 4 6 0.2 2.4 0.6 83.3％ 例题导学 (3)分析数据可知：使用同一滑轮组提升物体时，被提升的物体 越重，机械效率越 ⁠。 (4)比较 (填序号)两组数据，可知滑轮组的机械效率与 物体被提升的高度 (选填“有关”或“无关”)。 高　 3、4　 无关　 实验 次数 物体重 力G/N 提升高 度h/m 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 机械效 率η 1 2 0.1 1.0 0.3 2 4 0.1 1.7 0.3 78.4％ 3 6 0.1 2.4 0.3 83.3％ 4 6 0.2 2.4 0.6 83.3％ 例题导学 (5)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可 提高机械效率的是 ⁠。 A. 增大绳重 B. 加快物体提升的速度 C. 给机械加润滑油 D. 减小定滑轮的重量 C　 实验 次数 物体重 力G/N 提升高 度h/m 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 机械效 率η 1 2 0.1 1.0 0.3 2 4 0.1 1.7 0.3 78.4％ 3 6 0.1 2.4 0.3 83.3％ 4 6 0.2 2.4 0.6 83.3％ 例题导学 增大滑轮组的机械效率还可以通过减小摩擦和减轻动滑轮的重 力来实现。 例题导学 知识点 　其他机械的机械效率 [例2]　如图用6 N的力沿粗糙斜面匀速向上拉动木块，用时2s，由图中数据可知，以下说法正确的是(　C　) C A. 拉力的功率是120 W B. 斜面的机械效率是80％ C. 木块受到的摩擦力是1 N D. 若图中的斜面变陡，则该斜面的机械效率将变小 例题导学 斜面的机械效率跟斜面的粗糙程度和斜面的倾斜程度有关。 在斜面粗糙程度一定时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率 越高；在斜面倾斜程度一定时，斜面越光滑，斜面机械效率 越高。 例题导学 [例3]　某实验小组利用如图所示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： ①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总 重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠 杆保持水平； ②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不 变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出 A、B两点上升的高度为h1、h2； 例题导学 ③杠杆机械效率的表达式为η＝ ；(用已知或测量的物理 量符号表示) ④实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要 因素是：杠杆自身的重力； ⑤若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码 提升相同的高度，则杠杆的机械效率将 (选填“变 大”“变小”或“不变”)。 　 变大　 例题导学 1. 在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，同学们提 出了下列猜想小明同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对 比实验来验证提出的猜想，则该实验验证的猜想是(　B　) A. 滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关 B. 滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关 C. 滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关 D. 滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关 B 随堂巩固 2. (古代技术)《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示， 人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断 叠绕，从而将水桶从井中提出。以下方法可以提高辘轳机械效 率的是(　A　) A. 增大桶内水的质量 B. 增大桶的质量 C. 增大转动摇把的速度 D. 使用更粗的绳子 A 随堂巩固 3. (物理学与日常生活)如图所示，为方便残障人士上下台阶， 一些公共场所设计了专用通道。某人和他的电动轮椅总重600N，他乘坐电动轮椅，沿6 m长的专用通道匀速直线行驶到0.5 m高的平台处，该过程中，电动轮椅的牵引力恒为80 N。下列说法正确的是(　C　) C A. 该专用通道相当于斜面，可以省功 B. 电动轮椅牵引力做的功为4 800 J C. 电动轮椅行驶时受到的摩擦力为30 N D. 该专用通道的机械效率为65％ 随堂巩固 4. 花匠手握如图所示的修枝剪刀把手的末端，便可以轻松地 剪断树枝，这时修枝剪刀属于 杠杆，它的支点 在 点。使用时，若在轴上加润滑油，则杠杆的机械效率 将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 省力　 B　 变大　 随堂巩固 5. 在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用如图甲所 示的滑轮组提升不同的钩码，做了3次实验，实验数据如下 表所示。 　　 实验 次数 钩码的重力G/N 提升钩码 高度h/m 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 机械 效率η 1 2 0.05 1.0 0.15 66.7％ 2 4 0.05 1.7 0.15 78.4％ 3 6 0.05 0.15 典型实验 (1)实验中要缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 ⁠ 运动。 (2)第3次实验中弹簧测力计的示数如图甲所示，为 N， 计算可得第3次实验中滑轮组的机械效率为 (结果保 留至0.1％)。 匀速　 2.4　 83.3％　 实验 次数 钩码的重力G/N 提升钩码 高度h/m 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 机械 效率η 1 2 0.05 1.0 0.15 66.7％ 2 4 0.05 1.7 0.15 78.4％ 3 6 0.05 0.15 典型实验 (3)通过以上实验数据分析可以得出结论：同一滑轮组的机械效 率主要与 有关。 (4)（拓展设问）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计轴摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率 (选填 “变大”“变小”或“不变”)。 提升的物重　 不变　 实验 次数 钩码的重力G/N 提升钩码 高度h/m 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 机械 效率η 1 2 0.05 1.0 0.15 66.7％ 2 4 0.05 1.7 0.15 78.4％ 3 6 0.05 0.15 典型实验 (5)（创新设问）另一实验小组改变动滑轮的重力，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出图像乙。分析可知：被提升物体的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越 (选 填“高”或“低”)；分析图像乙中的A点可知，此时被提升物 体的重力 ⁠。 A. 一定大于12 N B. 等于12 N C. 一定小于12 N 低　 A　 典型实验 $$第4节｜机械效率 第1课时　机械效率 第十二章　简单机械 1.学会区分有用功、额外功和总功， 及三者之间的关系。 2.掌握机械效率的计算公式，熟练 应用公式计算机械效率。 教材 导航 P117～119 　　 同学们，大家有没有想过，为什么我们使用杠 杆、滑轮等简单机械可以更容易地完成某些工作？其中涉及一 个非常重要的物理概念——机械效率。今天，我们就来一起探 讨这个既实用又有趣的物理话题。 课前预习 有用功和额外功： (1)有用功：如图所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将钩码 提升一定高度，动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作 ⁠，用符号W有用表示。 有用功 (2)总功：如图所示，弹簧测力计的拉力 所做的功，叫作 ⁠ ，用符号W总表示。 总功 课前预习 (3)额外功：如图所示，用动滑轮提升钩码时，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 ，用符号W额外表示。 额外功　 课前预习 机械效率： (1)物理学中，将 跟 的比值叫作机械效率。 公式为 ，其中0＜η＜1且没有单位。 (2)计算有用功时一般分两种情况：①提升物体时，W有用 ＝ ；②水平拉动物体时，W有用＝ ⁠。 有用功　 总功　 η＝　 Gh　 fs物　 (3)总功W总＝Fs(其中F表示 ，s表示拉力方向通过 的 )。 (4)提高滑轮组的机械效率的方法：① ；②减小摩 擦及滑轮自重。 拉力　 距离　 增大物重　 课前预习 知识点 　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。在 此过程中小聪对水所做的功为 ，对桶所做的功 为 ；小明对水所做的功为 ，对桶所做的 功为 ；两人对桶和水所做功的总和均为 ⁠。 (均选填“有用功”“额外功”或“总功”) 有用功　 额外功　 额外功　 有用功　 总功　 例题导学 [例2]　(1)如图甲所示，小玲同学用大小为100 N的拉力F使水 平地面上重为500 N的物体A在匀速直线前进了2 m，已知物体 A受到地面的摩擦力为150 N，忽略绳重和滑轮重。所做的有用 功为 J，总功为 J，额外功为 J。 甲 300　 400　 100　 例题导学 (2)装修时，工人对瓷砖施加平行于斜面的400 N的拉力，把重 为600 N的瓷砖通过斜木板从地面匀速拉上窗台，如图乙所 示。已知窗台高为3 m，木板长为5 m，在此过程中所做的有用 功为 J，总功为 J，额外功为 J。 1 800　 2 000　 200　 乙 例题导学 知识点 　机械效率及其计算 [例3]　两台机械，甲的机械效率为80％，乙的机械效率为60％，下列说法正确的是(　D　) A. 甲一定比乙机械省力 B. 甲一定比乙机械做功快 C. 甲做的有用功一定比乙多 D. 有用功相同时，乙所做的总功多 D 例题导学 [例4]　(母题仿练)在重建某大桥的施工中，起重机将质量为 4.5×103 kg的钢材沿竖直方向匀速提升了4 m，而它的电动机 所做的功是5×105 J(g取10 N/kg)。求： (1)起重机对钢材所做的有用功； 解：(1)钢材的重力G＝Mg＝4.5×103 kg×10 N/kg＝.5×104 N 起重机对钢材所做的有用功W有用＝Gh＝4.5×104 N×4 m ＝1.8×105 J 答：起重机对钢材所做的有用功为1.8×105 J； 例题导学 (2)起重机的机械效率。 解：(2)由题知，电动机做的总功W总＝5×105 J 起重机的机械效率η＝＝＝36％ 答：起重机的机械效率为36％。　 [例4]　(母题仿练)在重建某大桥的施工中，起重机将质量为 4.5×103 kg的钢材沿竖直方向匀速提升了4 m，而它的电动机 所做的功是5×105 J(g取10 N/kg)。求： 例题导学 1. 小明同学扛一桶纯净水上楼，在此过程中所做的额外功为 (　D　) A. 克服小明自身重力所做的功 B. 克服水桶重力所做的功 C. 克服水的重力所做的功 D. 克服水桶和小明自身重力所做的总功 D 随堂巩固 2. 下列关于机械效率的说法正确的是(　D　) A. 越省力的机械，机械效率越高 B. 做功越快的机械，机械效率越高 C. 所做有用功越多的机械，机械效率越高 D. 有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高 D 随堂巩固 3. 如图所示，在建筑工地上，工人借助相同的滑轮和绳用 甲、乙两种方式分别将相同物料提起来(忽略摩擦力的影响)， 关于这两种方式，下列说法正确的是(　B　) A. 甲更省力，且能够改变力的方向 B. 乙更省力，甲的机械效率高 C. 两种方式所做的总功一定相等 D. 两种方式的机械效率一定相等 B 随堂巩固 4. 小亮不慎将质量为1 kg的水桶掉到了井里，在将水桶捞出的 同时，带上了2 kg的水，若水桶升高的距离为2.5 m，(g取10 N/kg，不考虑绳重)则下列说法正确的是(　D　) A. 有用功是50 J，机械效率为66.7％ B. 有用功是50 J，额外功为25 J C. 额外功是25 J，总功为75 J D. 有用功是25 J，机械效率33.3％ D 随堂巩固 5. 如图所示，每个滑轮重100 N，工人师傅利用此滑轮组以400 N的力将重900 N的水泥在10 s内匀速提升了3 m，不计空气阻 力，不计挂钩、框架重力。求： (1)工人师傅拉力的功率； 解：(1)由图可知，n＝3，则拉力端移动的距离 s＝nh＝3×3 m＝9 m 拉力做的总功W总＝Fs＝400 N×9 m＝3 600 J 拉力的功率P＝＝＝360 W 答：工人师傅拉力的功率为360 W； 随堂巩固 (2)滑轮组的机械效率。 解：(2)提升水泥做的有用功 W有用＝Gh＝900 N×3 m＝2 700 J 滑轮组的机械效率 η＝＝＝75％ 答：滑轮组的机械效率为75％。　 5. 如图所示，每个滑轮重100 N，工人师傅利用此滑轮组以400 N的力将重900 N的水泥在10 s内匀速提升了3 m，不计空气阻 力，不计挂钩、框架重力。求： 随堂巩固 $$