11.3如何提高机械效率（第二课时） 2024-2025学年沪粤版物理九年级上册

11.3如何提高机械效率（二） 九年级物理组 精彩导入： 上节课我们学习了机械效率的一些基础知识，基本概念，今天我们继续学习机械效率的测量与计算。 【学习目标】 １.学会如何测量滑轮组的机械效率 ２.掌握提高机械效率的措施和方法 3.熟练掌握滑轮、滑轮组、杠杆、斜面等常见 简单机械的机械效率。 知识点1：测算滑轮组的机械效率 1. 实验原理：η=_________________。 2. 应测物理量：__________、______________、__________、________________。 3. 表达式：η=__________。 ×100% 物重G 物体上升的高度h 拉力F 绳子自由端移动的距离s ×100% 【研学前置】 4. 提高滑轮组的机械效率的方法：①__________(填“增大”或“减小”)物重；②__________(填“增大”或“减小”)动滑轮重；③__________(填“增大”或“减小”)绳与滑轮之间的摩擦。 增大 减小 减小 5. 如图11-3-10所示，用大小为F的力，要将某一物体沿斜面提升到某高度，利用斜面可以_______(填“省力”或“省距离”)。若将重为G的物体通过斜面提升高度为h，则做的有用功为W有用=________(用已知物理量的符号表示)；物体沿斜面移动的距离为s，则力F做的总功W总=_______(用已知物理量的符号表示)； 省力 Gh Fs 省力 Gh Fs 知识点2：常考机械的机械效率计算 若物体在斜面上受到的摩擦力为f，则此过程克服摩擦力做的额外功W额外=__________(用已知物理量的符号表示)。斜面的机械效率 η=__________。 fs ×100% 【精讲简评】 一、测滑轮组的机械效率 1.原理； 2.应测量的量； 3.演示实验； 4.实验的结论。 知识点精讲 1. 实验原理：η=_______________。 2. 应测物理量：_______、__________________、_______、_______________________。 3. 表达式：η=_______________。 知识点1：测算滑轮组的机械效率 ×100% 物重G 物体上升的高度h 拉力F 绳子自由端移动的距离s 4. 提高滑轮组的机械效率的方法：①______物重；②______动滑轮重；③______绳与滑轮之间的摩擦。(均填“增大”或“减小”) 增大 减小 减小 5. 用滑轮或滑轮组提起同一重物到同一高度，如不计摩擦力，则下图中机械效率最高的是(　 　) B 6. 【科学探究】如图11-3-6所示，在“测量滑轮组的机械效率”实验中： （1）实验原理：η＝___________。 （2）实验器材：定滑轮和动滑轮各一个、轻重不同的两物块、______________、 _____、铁架台、细线。 弹簧测力计 米尺 （3）在实验操作中应沿_____方向_____拉动弹簧测力计。 （4）某次实验提升物体前后如图甲、乙所示，则物体上升的高度为_______，绳子自由端移动的距离为_______。若物体的重力为5 N，弹簧测力计的示数如图丙所示，则拉力是_____，滑轮组的机械效率为_____（结果精确到0.1%）。 竖直 匀速 0.1 m 0.3 m 2 N 83.3% 7. 【科学探究】小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图11－3－7所示，实验中每个钩码重2 N，实验所得数据如表格所示。 实验次序 1 2 3 4 钩码的重力G/N 4 6 4 4 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.2 绳端的拉力F/N 1.8 2.4 1.4 1.4 绳端移动距离s/m 0.3 0.3 0.5 1.0 机械效率η 74% 83% 57% (1)第3次实验中滑轮组做的有用功为______，总功为______，机械效率为______（结果精确到1%）。 (2)分析表中数据可知：第2次实验所用装置是图______；第4次实验所用装置是图______。(均填“甲”“乙”或“丙”) 0.4 J 0.7 J 57% 乙 丙 (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(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率越______。 (4)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______。 增加提升的物体的重力 低 无关 思路点拨：运用实验原理η=×100%分析，测量的表达式是η=×100%。经过多次测量可知：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有所提物重、动滑轮重、绳重和摩擦力。机械效率的高低与物体提升的高度、绳子的绕线方式等无关。实验结论： （1）用同一个滑轮组提升不等重的物体时，物体的重力越大，机械效率越高。 （2）用不同的滑轮组提升等重的物体时，动滑轮越重的滑轮组的机械效率越低。 （3）用同一个滑轮组提升同一个物体时，提升高度不同，机械效率相同。 易错辨析：(1)绳子自由端移动的距离s与重物提升的高度h的关系：s＝nh（n表示提升动滑轮的绳子的股数）。若没有刻度尺，实验也能进行，因为η=×100%。 (2)实验中应该匀速缓慢拉动弹簧测力计。 8. 如图11-3-8所示，用大小为F的力，要将某一物体沿斜面提升到某高度，利用斜面可以______(填“省力”或“省距离”)。若将重为G的物体通过斜面提升的高度为h，则做的有用功为W有用=______；物体沿斜面移动的距离为s，则力F做的总功W总=______；若物体在斜面上受到的摩擦力为f， 知识点2：常考机械的机械效率计算(关联整合) 省力 Gh Fs 则此过程克服摩擦力做的额外功W额外=______。斜面的机械效率η=__________。(后四空均用已知物理量的符号表示) fs 9. 在杂技表演中，有一项跳板节目，如图11-3-9所示，支点在跳板的中央，此时跳板右端距离地面1 m，当质量为80 kg的甲表演者从距离跳板右端2 m高的位置由静止落到跳板的右端时，会将质量为40 kg的乙表演者弹起5 m，并恰好落在另一位表演者肩上扛的杆的座椅上。跳板的机械效率为（　　） A. 75% B. 78% C. 83% D. 87% C 10. 将一个重为4.5 N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端（如图11-3-10）。已知斜面长1.2 m，高为0.4 m，斜面对物体的摩擦力为0.3 N（物体的大小可忽略不计）。则在上述过程中（　　） A. 有用功为5.4 J B. 额外功为1.8 J C. 机械效率为83.3% D. 沿斜面向上的拉力大小为0.3 N C 11. 图11-3-11是小明同学探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的部分数据如下表： 实验 次序 斜面的倾 斜程度 物块重 量G/N 斜面高 度h/m 沿斜面拉 力F/N 斜面长 s/m 机械 效率η 1 较缓 10 0.1 5.0 1 2 较陡 10 0.3 6.7 1 45% 3 最陡 10 0.5 8.4 1 60% (1)小明探究的是斜面的机械效率跟_________________的关系。在第1次实验中，斜面的机械效率为______。 斜面的倾斜程度 20% (2)分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越______。若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持____________ ________不变。 大 斜面的倾斜 程度 简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率 杠杆和斜面 W有用=Gh W总=Fs W额外=W总-W有用 滑轮组（不计 绳重和摩擦） W有用=Gh W总=Fs W总=Gh+ G动h W额外=W总－W有用 W额外=G动h 思路点拨： 课堂巩固 1. 用一个动滑轮提升一重物，不计摩擦和绳重的情况下，将动滑轮改为定滑轮使用,这样一定(　　) A. 提高了机械效率 B. 降低了机械效率 C. 更省力 D. 增加了有用功 A 2. 利用如图11-3-12所示的杠杆将重为3 N的物体缓慢匀速提高10 cm，手的拉力F为2 N，手移动的距离s为30 cm。则杠杆的机械效率为（　　） A. 22% B. 33% C. 50% D. 67% C 3. 杠杆的摩擦非常小,是一种机械效率非常高的简单机械。如图11-3-13所示,若用一根机械效率为90%的杠杆将一个重为720 N的物体提升5 cm,此过程所做的有用功是______J,总功是______J,额外功是______J。 36 40 4 4. 【科学探究】在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图11-3-14甲所示的同一滑轮组提升钩码，分别做了多次实验，实验数据记录如下： 实验 次序 钩码重 G/N 钩码上升 距离h/cm 弹簧测力计 示数F/N 弹簧测力计上升 距离s/cm 机械效率 η 1 1.0 5 15 55.6% 2 1.5 5 0.8 15 3 2.0 5 1.0 15 66.7% 4 2.0 10 1.0 30 66.7% （1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做______运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图甲所示，为______N。 （2）第2次实验时滑轮组的 机械效率是______。 匀速 0.6 62.5% （3）分析第________次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越_____（填“高”或“低”）；分析第3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度______（填“有关”或“无关”）。 1、2、3 高 无关 （4）在图11-3-14乙中画出此滑轮组既能省力又能改变力的方向的绕线方法。若不计摩擦及绳重，这种绕线方法与实验时用的绕线方法相比，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率______ （填“变大”“变小”或“不变”）。 不变 4.图11-3-11是小明同学探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置。实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验的部分数据如下表： 实验次序 斜面的倾斜程度 物块重 量G/N 斜面高 度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长 s/m 机械 效率η 1 较缓 10 0.1 5.0 1 2 较陡 10 0.3 6.7 1 45% 3 最陡 10 0.5 8.4 1 60% 当堂检测 (1)小明探究的是斜面的机械效率跟___________________的关系。在第1次实验中，斜面的机械效率为__________。 (2)分析表格中数据可以得出结论：在斜面粗糙程度相同时，斜面越陡，机械效率越__________。若要探究斜面机械效率跟斜面的粗糙程度的关系，应保持________________不变。 斜面的倾斜程度 20% 大 斜面的倾斜程度 5. 如图11-3-12所示，用弹簧测力计沿粗糙斜面匀速向上拉动木块。由图中数据可知，弹簧测力计示数为__________N，斜面的机械效率为__________（结果精确到0.1%）；若将图中的斜面变陡，则该斜面的机械效率将__________（填“变大”“变小”或“不变”）。 6 83.3% 变大 6 83.3% 变大 6.用如图11－3－13所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为__________N，钩码总重G为1.0 N，钩码上升高度h为0.1 m，弹簧测力计移动距离s为0.3 m，则杠杆的机械效率为__________%（结果精确到0.1%）。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：_____________________________________。 0.5 66.7 杠杆本身受到重力(或O点有摩擦) 0.5 66.7 杠杆本身受到重力(或O点有摩擦) 【梳理小结】这节课学了什么？机械率的计算中，包含哪些简单机械？ 【作业布置】必做：《学导练》P15，1-4选做：《分层作作业》P6，6-8 $$