11.4 机械效率(教学课件）----2024-2025学年教科版物理八年级下学期

11.4 机械效率 教科版（2024）物理八年级下册 第十一章 机械与功 1 目录 素养目标 01 课程导入 02 新课讲解 03 总结归纳 04 课堂练习 05 正确教育 2 素养目标 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 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 每过一段时间，要给自行车的车轴和链条上机油，汽车也需要定期更换润滑油。这样做的目的是什么？任何机械都不省功，那么会有一些机械“费功”吗？ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 有用功和额外功 5 要把重100 N的沙子运上三楼。图中滑轮三种方法，如果是你，你会选择哪种方法？为什么？ 做功的不同方法 体重桶重 口袋重 、、、、动滑轮重 沙子重 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 ②人做功 ①人做功 1.对沙子做功 2.对桶做功 3.克服自重做功 ③人做功 1.对沙子做功 2.对口袋做功 3.对动滑轮做功 1.对沙子做功 2.对桶做功 3.对动滑轮做功 ① ② ③ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 体重 桶重 口袋重 动滑轮重 沙子重 运沙子 的功 无用 的功 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 额外功 在做有用功的同时，人们不需要但又不得不做的功，叫作额外功。 有用功 我们要做的，必须做的功，叫作有用功。 实现目的而做的功 克服机械自身（如动滑轮、绳子）的重力和摩擦等而做的功 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 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 F是动力，是总功。 目的是提升重物，是有用功。 要克服滑轮重力和摩擦做功，这个功不是目的而又不得不做，是额外功。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 克服摩擦做的功一定是额外功吗？ 如图，使用滑轮组水平拉物体时，克服物体和桌面间的摩擦做的功是 W 有；克服轮和轴间摩擦做的功是 W 额；绳对滑轮的摩擦力等于拉力，故其做的功为W总 思考 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 试着分析一下杠杆和斜面的总功、有用功、额外功 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 有用功： 额外功：克服杠杆自重及摩擦力所做的功 总功： 有用功： 总功： 额外功：克服斜面与物体之间的摩擦力所做的功 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 机械效率 14 在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好，即额外功在总功中所占的比例越小越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。 生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率、工作效率等。 利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，我们称为机械效率。 物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率 类比 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 如果用 η 表示机械效率，那么有 有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1。 起重机的机械效率一般为40%~50% 抽水机得机械效率一般为60%~80% 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 尝试分别计算一下每种方式所需的机械效率 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 三种方法需要做的有用功、额外功和总功 做功方式 有用功 额外功 总功 桶状，手提上楼 100N×6m (400+20)N×6m 3120J 桶状，动滑轮吊运 100N×6m (20+10)N×6m 780J 袋装，动滑轮吊运 100N×6m (5+10)N×6m 690J 第3种方法做的额外功最少，选择第3种方法最好 我们一定都希望额外功越少越好 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 三种不同做功方式中，我们已经计算出有用功、额外功和总功。下面来算算三种不同方式的机械效率。 计算机械效率 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 要想测量滑轮组的机械效率，就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功，然后求出二者的比值。本实验可以测量如图所示滑轮组的机械效率，请根据此实验装置思考：要想知道有用功和总功，需要测量哪些量？ 【实验思路】 测量滑轮组的机械效率 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 【设计实验】 用滑轮组提升物体，W有=Gh，W总=Fs，所以需要测出物重、拉力、物体上升的高度、绳子前进的距离。 【实验器材】 刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮两个、铁架台、长约 2 m 的细绳等 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 1.测出一个钩码的重力。 【实验步骤】 2.在滑轮组（一动一静）上挂两个钩码，记下钩码和绳子自由端的位置。竖直匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升一定高度，读出测力计示数，用刻度尺测出钩码上升高度和绳自由端移动距离。 3.挂四个钩码重复上述实验。 4.记录数据，并计算机械效率。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 次数   1 2  3  钩码重G/N 1 2 … 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 … 有用功W有/J 0.1 0.2 … 拉力F/N 0.4 0.73 … 绳端移动距离s/m 0.3 0.3 … 总功W总/J 0.12 0.22 … 机械效率η 83.3% 90.9% … 【实验数据】 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 【结论】 （1）动滑轮重一定时，物重越大，机械效率越高。 （2）物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。 【分析讨论】 ①滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦。 ②所提升的物重 。 ③动滑轮的自重。 注意：机械效率大小与与绳子的绕法、绳子段数，上升距离无关。 1.分析影响滑轮组机械效率的因素是什么？ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 2.如何提高机械效率 ？ 3.实验中，是否可以使弹簧测力计静止时进行读数？ ①增加被提升的物重。 ②减小动滑轮的重。 ③减小滑轮与绳之间的摩擦。 答：所测拉力减小（因为没有摩擦力），机械效率增大，不能代表使用机械时的机械效率。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 (1)机械效率可以提高到100% 。( ) (2)机械效率高的机械，做的有用功多。( ) (3)做功慢的机械，机械效率不一定低。 ( ) (4)机械越省力，其机械效率越高。( ) (5)有用功一定时，减少额外功能提高机械效率。( ) × 经典例题 × √ × √ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 小型起重机某次吊起重为的物体，电动机的拉力为，用时 ，使物体上升了 .则通过动滑轮( ) A.做的有用功为 B.拉力功率为 C.做的总功为 D.做的额外功为 B 经典例题 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 答案：B 解析：克服物重做的有用功 ，A错误；使用动滑轮时拉力作用点移动距离是物体上升高度的2倍，则拉力做的总功 ，拉力的功率 ，B正确，C错误；额外功 ，D错误. 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 1.用一个动滑轮把重 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，那么这一过程所做的总功和有用功分别是多少？这个动滑轮的机械效率是多少？ 解：这一过程所做的有用功 W有用 = Gh = 100 N×9 m = 900 J 绳端移动的距离 s = 2h = 2×9 m = 18 m， 则总功 W总= Fs =600 N×18 m = 1080 J。 这个动滑轮的机械效率 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 2.用滑轮组把重 720 N 的货物匀速提高 10 m，滑轮组做的有用功是多少？若此时滑轮组的机械效率为60%，则总功和额外功各是多少? 解：滑轮组做的有用功 W有用 = Gh = 720 N×10 m = 7200 J 因为 所以总功 额外功W额外=W总 – W有用 = 1.2×104 J – 7200 J = 4800 J。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 3. 用如图所示的滑轮组将重为 300 N 的物体以 0.1 m/s的速度匀速向上提升 10 s。 （1）若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的 摩擦，求人对绳的拉力 F。 解：由图可知，动滑轮上承担物重的绳子共有2段，即 n = 2，若不计动滑轮重、绳重和滑轮与轴间的摩擦，则人对绳的拉力 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 3. 用如图所示的滑轮组将重为 300 N 的物体以 0.1 m/s的速度匀速向上提升 10 s。 （2）实际中动滑轮重为 40 N，人的拉力做功 400 J ，求滑轮组的机械效率及克服绳重和摩擦所做的额外功。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 解：物体提升的高度 h = vt = 0.1 m/s×10 s = 1 m 绳端移动的距离 s = nh = 2×1 m = 2 m 滑轮组做的有用功W有用 = G物h = 300 N×1 m = 300 J 克服动滑轮的重力做的功 W动 = G动h = 40 N×1 m = 40 J 则滑轮组的机械效率 克服绳重和摩擦做的额外功 W摩擦=W总 – W有用 – W动 = 400 J – 300 J – 40 J = 60 J 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 $$