11.3 机械效率 2024-2025学年沪科版物理八年级全一册

第三节 机械效率 第十一章 简单机械 现代社会是讲求“效率”的社会,时时、事事、处处都追求高效率,以尽可能少的消耗能源,取得尽可能多的效益。 提高机械效率可以充分地发挥机械设备的作用,对节能减排、提高经济效益有重要的意义。 那么,怎样提高机械效率呢? 提高学习效率 提高机械效率 情景分析 通过“效率”,引入机械效率,从而进入本节课的学习。 要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。 哪种办法最好,哪种办法最不好? 情景分析 思考 一、有用功、额外功和总功 通过这个情景,引入新课。 3 人提沙子做功 对沙子做功 对桶做功 W1 = 600 J 克服自重做功 总功 3120J 额外功2520 J 沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N 桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三楼高 6 m W2 = 120 J W3 = 2400 J 有用功600 J 情景分析 在情景分析中,介绍有用功、额外功和总功。 4 对沙子做功 W1 = 600 J 对桶做功 对动滑轮做功 有用功600J 额外功180J 沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N 桶重20 N 口袋重5 N 地面到三楼高6 m 人拉滑轮利用桶做功 W2 = 120 J W3 = 60 J 总功 780 J 情景分析 对沙子做功 对口袋做功 对动滑轮做功 人拉滑轮利用口袋做功 沙子重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N 桶重20 N 口袋重5 N 地面到三楼高 6 m W1 = 600 J W2 = 30 J W3 = 60 J 有用功600J 额外功90J 总功 690 J 这种办法最好! 情景分析 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 我们要做的,必须做的功,叫做有用功。 实现目的而做的功 克服机械自身的重力和摩擦等而做的功 有用功加额外功是总共做的功,叫总功。 即:W总=W有用+W额外 总 功 动力对机械所做的功 G F 提升重物是目的,是有用功。 要达到目的,完成有用功,必须施加力 F 对滑轮做功,是总功。 提升重物,要克服滑轮重力和 摩擦而额外做功,否则不能完成任务。这个功不是目的而又不得不做,是额外功。 例如:滑轮 理解滑轮组的有用功、额外功和总功是本节课的重点,在此要给学生重点讲解。 8 用水桶从井中提水时,所做的有用功是_ _ _ _ _ _ ,额外功是_ ,总功是 ; 如果桶掉到井里,从井里捞桶时,捞上来的桶里带了一些水,有用功是 _,额外功是_ ,总功是_ 。 克服水的重力做功 克服桶的重力做功 拉力所做的功 克服桶的重力做功 克服水的重力做功 拉力所做的功 思考 认识机械效率 在使用机械工作时,有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能,物理学中表示为机械效率。 1.定义:有用功和总功之比。 2.公式: 3.用百分数表示。 二、机械效率的大小 (1)机械效率只有大小,没有单位。由于有用功总小于总功,所以机械效率总小于1 。机械效率通常用百分数表示。 (2)物理意义 机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标,机械效率越高,机械的性能越好。 关于机械效率的两点说明 通过这两点说明,帮助学生理解机械效率。 11 使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%,也可以说有用功在总功中占有60%,另外的40%是额外功。 起重机的机械效率是60%,它表示什么意思? 一些机械的机械效率: 抽水机:60%-80% 柴油机: 28%-40% 一些机械的机械效率: 用如图所示的滑轮组,将重1200 N的物体A在100 s的时间里匀速竖直提升10 m,已知此过程中,拉力F做功的功率为150 W。不计绳重和摩擦。求: (1)拉力F所做的有用功。 (2)拉力F所做的总功。 (3)拉力F的大小。 (4)滑轮组的机械效率 。 思考 [答案]解: (1)提升重物过程中拉力F做的有用功: W有=Gh=1200 N 10 m=12000 J。 (2)拉力做的总功:W总=Pt=150 W 100 s=15000 J。 (3)由图知,n=3,绳端移动的距离: s=3h=3 10 m=30 m, 由W总=Fs得,拉力:F===500 N。 (4)滑轮组的机械效率: = 100%= 100%=80%。 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。 实验探究 滑轮组的机械效率 本实验可以让学生分组完成,并通过实验数据分析,得出实验结论。 16 G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J 1 2 3 F 实验1 保持动滑轮重一定,改变钩码重力 结论:动滑轮重一定,物重越大,机械效率越高。 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。 结论:物重一定,动滑轮越重,机械效率低。 F F 影响滑轮组机械效率的因素 点击上方图片,即可观看视频 影响因素 分析 改进措施(提高效率) 被提升物体的重力 同一个滑轮组,被提升物体的重力越大,做的有用功越多,机械效率越大 在机械承受的范围内,尽可能增加被提升物体的重力 动滑轮的自重 有用功不变时,减小提升动滑轮时做的额外功,可提高机械效率 改进滑轮结构,减轻滑 轮自重 滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大,机械效率越低 对机械进行保养,保持良 好的润滑,减小摩擦 影响滑轮组机械效率的因素和改进措施 在“测滑轮组机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行两次实验,实验数据如下表: ⑴此实验所用滑轮的个数至少是_个,其中动滑轮有_个。 ⑵第一次实验测得滑轮组的机械效率为_,第二次实验时滑轮组的机械效率_第一次的机械效率(选填“大于”“小于”或“等于”) 次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm 1 2 10 0.8 40 2 5 5 1.5 20 3 2 62.5% 大于 思考 课堂小结 $$