11.4 机械效率——2024-2025学年教科版八年级下册物理

11.4 机械效率——2025年春八年级下册物理教科版(2024)课前导学 学习目标: 1.能结合实例认识有用功、额外功、总功以及它们之间的关系。 2.知道机械效率,了解机械效率总小于1及没有单位的原因。 3.会利用公式进行有关计算。 4.会分析影响机械效率的因素,指出提高机械效率的方法。 重点、难点: 有用功、额外功和总功的认识,机械效率公式的应用。 知识集锦: 知识点1 有用功和额外功 1.有用功:无论是否使用机械,必须要做的功叫作有用功,用W有表示。 2.额外功:使用机械时,不是我们需要但又不得不做的功叫作额外功,用W额表示。 3.总功:有用功和额外功之和叫作总功,用W总表示。W总 = W有 + W额 4.三种常见机械做功的比较 机械 有用功 克服物重做的功 W有=①_; 额外功 克服杠杆本身重力及摩擦力所做的功W额=②_ 克服动滑轮重、绳重及摩擦力所做的功W额=③_; 若不计绳重、摩擦力,动滑轮重为G动,W额=④_ 克服摩擦力f所做的功W额=⑤_或⑥_ 总功 拉力做的功W总=⑦_ 拉力做的功W总=⑧_ 知识点2 机械效率 1.定义:物理学中,将⑨_跟⑩_的比值叫作机械效率,用符号表示。 2.公式:⑪_。 3.物理意义:机械效率表示的是有用功在总功中所占的⑫_大小,它反映的是利用机械做功时机械性能的好快。 知识点3 测量滑轮组的机械效率 1.实验目的:测量滑轮组的机械效率。 2.实验原理:⑬_ 3.实验器材:滑轮组、相同的钩码若干、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺等。 4.实验步骤 (1)用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。 (2)按照上图安装滑轮组,分别记下钩码和绳端的位置。 (3)缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,读出拉力F的值,用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s,将这三个量填入表格。 (4)算出有用功W有、总功W总、机械效率并填入表格 (5)改变钩码的数量,重复上面的实验 5.实验数据 次数 钩码重 G/N 钩码上升的高度 h/m 有用功 W有/J 绳端的拉力 F/N 绳端移动的距离 s/m 总功 W总/J 机械效率 1 10 0.1 1 4.2 0.3 1.26 79.4% 2 15 0.1 1.5 6.0 0.3 1.8 83.3% 3 20 0.1 2 7.5 0.3 2.25 ⑭_ 6.实验结论:使用同一滑轮组提升不同的重物时,重物越重,滑轮组的机械效率⑮_ 答案: ①Gh ② ③ ④G动h ⑤ ⑥fL ⑦Fs ⑧FL ⑨有用功 ⑩总功 ⑪ ⑫比例 ⑬ ⑭88.9% ⑮越高 自我检测: 1.一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500 N的物体,使物体以0.1 m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10 s,已知物体与地面间的滑动摩擦力为150 N,滑轮组的机械效率为60%,在此过程中下列选项正确的是( ) A.绳子自由端移动的距离为3 m B.拉力做的有用功为500 J C.拉力做的额外功为150 J D.拉力做功的功率为25 W 2.下列关于机械效率的说法正确的是( ) 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 3.用相同的滑轮和细绳分别组成如图所示的甲、乙滑轮组,用它们分别把相同的物体匀速提升相同的高度。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( ) A.甲滑轮组的机械效率比乙的高 B.两个滑轮组的机械效率一样高 C.甲滑轮组做的额外功小于乙滑轮组的额外功 D.甲滑轮组做的有用功小于乙滑轮组的有用功 4.如图所示,一位同学用滑轮组拉着重450N的物体A,使它5s内在水平地面上匀速前进1m,水平拉力,若物体与地面间的摩擦力是物重的0.2倍,下列说法正确的是( ) A.他做的总功是450J B.他做的有用功是75J C.拉力做功的功率是 15W D.该滑轮组的机械效率是60% 5.如图所示的滑轮组,在拉力F的作用下拉动重为300N的物体A以0.2m/s的速度匀速上升,已知动滑轮重为60N,不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是( ) ①绳子自由端的拉力 F为120N ②绳子自由端移动的速度为0.6m/s ③拉力 F做功功率24W ④滑轮组的机械效率为83.3% A.只有①③④正确 B.只有①②④正确 C.只有②③④正确 D.①②③都正确 6.如图甲,物块M在拉力F的作用下在竖直方向上做直线运动,其拉力F与时间t的关系图像如图乙,已知物块M在做匀速直线运动。用动滑轮把物块M匀速提升到某一高度,拉力,如图丙。下列说法中正确的是( ) A.物块M的重力为 B.该动滑轮的重力为 C.该动滑轮的机械效率为 D.所提物重越重该滑轮组的机械效率越小 7.如图所示装置,物体B重为800N,当用一个水平向左的拉力拉绳子自由端时,物体B在水中匀速上升,6s内物体B上升0.6m(物体B未露出水面),已知动滑轮重120N,绳重及摩擦均忽略不计。则下列说法正确的有( ) ①绳子自由端的移动速度为0.1m/s ②此时滑轮组的机械效率为80% ③物体B浸没时所受的浮力为480N ④物体B的密度为 A.①③ B.②④ C.②③ D.③④ 答案以及解析 1.答案:D 解析:物体沿水平地面做匀速直线运动,由可得,物体移动的距离。由题图可知,动滑轮上的绳子段数,则绳子自由端移动的距离,A错误。拉力做的有用功,B错误。由可得,拉力做的总功,拉力做的额外功,C错误。拉力做功的功率,D正确。 2.答案:D 解析:A.机械效率是指有用功与总功的比值,与省力情况无关,故A错误; B.功率是描述物体做功快慢的物理量,做功慢的机械,其功率小;机械效率是指有用功与总功的比值,两者没有必然的联系,故B错误; C.机械效率是指有用功与总功的比值,所做有用功越多,总功未知,机械效率不一定越高,故C错误; D.机械效率是指有用功与总功的比值,有用功与总功的比值越大的机械,机械效率越高,故D正确。 故选D。 3.答案:B 解析:CD.不计绳重及摩擦,动滑轮重相同,提升的物体重和高度均相同,由 可知,利用滑轮组做的有用功相同,额外功相同,则总功相同,故CD错误; AB.由 可知,两滑轮组的机械效率相同,故B正确,A错误。 故选B。 4.答案:D 解析:A.滑轮组的动滑轮绕2段绳,绳子自由端移动的距离 总功故A 错误; B.摩擦力为 他做的有用功故B错误; C.拉力做功的功率故C 错误; D.该滑轮组的机械效率故D正确。 5.答案:B 解析:不计绳重和摩擦,绳子自由端的拉力 F为 绳子自由端移动的速度为 拉力 F做功功率为 滑轮组的机械效率为 故只有①②④正确,故B正确,ACD错误。 故选B。 6.答案:C 解析:A.已知物块M在2~5s做匀速直线运动,由图乙可知,此时拉力F=100N,根据力的平衡关系得到物块M的重力为 故A错误; B.不计绳重和摩擦,动滑轮的重为 若考虑绳重和摩擦,动滑轮的重应小于60N,故B错误; C.该动滑轮的机械效率为 故C正确; D.所提物重越重,提升相同的高度,有用功增大,额外功不变,滑轮组的机械效率越大,故D错误。 故选C。 7.答案:B 解析:①由图可知,滑轮组绳子的有效股数,则绳子自由端移动的距离为 绳子自由端的移动速度为 故①错误; ②绳重及摩擦均忽略不计,由可得,滑轮组对B的拉力为 此时滑轮组的机械效率 故②正确; ③物体B在水中匀速上升时,受到竖直向上绳子的拉力和浮力、竖直向下的重力作用处于平衡状态,由物体B受到的合力为零可得 则物体B浸没时所受的浮力为 故③错误; ④由可得,物体B的质量为 因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由可得,物体B的体积为 则物体B的密度为 故④正确; 综上可知,②④正确,故B符合题意,ACD不符合题意。 故选B。 学科网(北京)股份有限公司 $$