11.4.机械效率 ----2024-2025学年教科版物理八年级下学期

第4节 机械效率 第十一章—机械与功 学习目标： 【物理观念】了解有用功、额外功和总功的含义及三者之间的关系，知道机 械效率；了解提高机械效率的意义和途径，能用机械效率解释日常生活中的现象并解决有关的实际问题；能在测量滑轮组的机械效率实验中深化对机械效率及滑 轮组的认识，并能将实验方法迁移到测量其他机械效率的实验中。 【科学思维】通过机械效率的学习进一步认识杠杆、滑轮等理想模型；在利 用机械效率分析和解决问题的过程中提出自己的见解，培养科学推理能力。 教学引入 生活中，会定期给自行车车轴和链条上机油，汽车也要定期更换润滑油。这样做的目的是什么？使用机械不省功，使用机械有没有可能更“费功 ”？ 有用功和额外功 一 讨论交流： 要把重100N的沙子运上三楼。下面用了三种办法。 如果是你，你会选择哪种办法？为什么？ 对沙子做的功： 对空桶做功 人随之到三楼所需 做的功 为达到工作目， 不需要做 但又 不得不做的功 为达到目的 必须做的功 目的是： 把沙子运上三楼 动力一共做了多少功—— 对沙子做功+对空桶做功 + 对人做功 有用功和额外功 一 1.有用功： W有=Gh 为达到目的，人们对物体所做的功，就是有用功。（等于直接用手所做的功） 有用功和额外功 一 2、额外功： （1）克服机械自重所做的功： W额外=G动滑轮h 使用动滑轮或滑轮组时——： （2）克服机械间的摩擦做的功： 说明：摩擦力等难以测量，不容易计算。 常见形式 为达到目的不需要做但又不得不 做的功。 有用功和额外功 一 3、总功： W总=W有+ W额 W总=FS F：作用在机械上的动力。 S：动力作用点（如绳自由段）移动的距离。 有用功加上额外功是总共做的功，叫总功。（亦即人们使用机械后，作用在机械上的动力总共做的功。） 有用功和额外功 一 议一议： 对砂子做功 对空桶做功 对动滑轮做功 W有 方法2： 方法3： } W额 } W总 对砂子做功 对口袋做功 对动滑轮做功 W有 } W额 } W总 另两种提沙方法中做的有用功、额外功、总功分别是？ 动滑轮提水桶提沙子 动滑轮提口袋提沙子 有用功和额外功 一 3120J 780J 690J 将沙子搬运到三楼的情境。三种不同方法， 如果是你，你会选择哪种办法？为什么？ W有＝Fs＝G沙h W额＝Fs＝（G人＋G桶）h W总＝W有＋W额 W有＝Fs＝G沙h W有＝Fs＝G沙h 计算出三位同学搬运沙子过程中所做的有用功、额外功和总功是多少 W总＝W有＋W额 W总＝W有＋W额 有用功和额外功 一 W额＝Fs＝ G动＋G桶）s W额＝Fs＝ （G动＋G桶）s 2 1 3 对沙子做功 对桶做功 对自己做功 对沙子做功 对桶做功 对滑轮做功 对沙子做功 对口袋做功 对滑轮做功 600J 2520J 600J 180J 600J 90J 3120J 780J 690J 第三种 有用功在总功占比更多 有用功和额外功 一 1.定义： 2.公式: 没有！ 因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。 讨论： 有没有机械效率为100%的机械？为什么？ 注意： 1、η用百分数表示 2、η总是小于100% 3、η没有单位 有用功与总功的比值叫机械效率. 机械效率 二 机械效率 二 请你判断：下面说法中是否正确？ 1．有用功越多，机械效率越高（ ） 2．额外功越少，机械效率越高（ ） 3．物体做功越慢，机械效率越低（ ） 4．做总功越多，机械效率越低（ ） 5．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（ ） 6．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（ ） 7．机械效率越高，越省力（ ） √ √ × × × × × 机械效率 二 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？ 机械效率 二 离心式水泵60%－80% 柴油机28%－37% 起重机40%－50% 汽油机 22%－27% 机械效率 二 一些机械的机械效率： 活动：计算机械效率 在图11-4-2的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。下面我们来算算三种不同方式的机械效率。       3120J 600J × 100% ＝ 19.2% 780J 600J × 100% ＝ 76.9% 690J 600J × 100% ＝ 87% 机械效率 二 例.用一动滑轮将货物400N的货物匀速提到高2m，所用拉力是250N，求有用功、总功、额外功和动滑轮的机械效率各是多少？ 分析：使用动滑轮省了力，却费了距离，货物提高2m，绳子的自由端拉力通过的距离为4m。 S=2h=2×2m=4m W额=W总—W有=1000J－800J=200J 机械效率 二 机械效率 二 机械效率和功率的概念辨析 例：.下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是(    ) A. 额外功与总功之比越小，机械效率一定越大 B. 机器的功率越小，机械效率一定越低 C. 功率不同的机器，做的功一定不相等 D. 物体做功越多，功率一定越大 机械效率 二 A 实验器材： 刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组、长约 2 m 的细绳等。 猜想与假设：影响滑轮组机械效率的因素可能有绕线方式、 提升重物的质量、动滑轮质量、重物提升的高度等。 机械效率 二 探究实验： 测量滑轮组的机械效率 实验原理 提出问题： 滑轮组的机械效率可能与哪些因素有关？ 实验步骤： 照课本图11-4-3，把滑轮组和刻度尺安装好，测出钩码G的值，并记录表中。 匀速竖直拉动弹簧测力计，使钩码G上升，读出弹簧测力计所示拉力F的值 ，从刻度尺读出钩码升高的距离h和弹簧测力计移动的距离S，记录数据在表格中。 分别算出有用功和总功、机械效率;记录结果。 再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。 机械效率 二 机械效率 二 进行实验 ： 次数 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 弹簧测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械效率 1 1 0.097 0.097 0.45 0.286 0.1287 75.4% 2 1 0.044 0.044 0.3 0.266 0.0678 64.9% 3 1.5 0.043 0.0645 0.4 0.214 0.0856 75.4% 由1、2实验可得：提升相同重物，_____________，机械效率越低。 由2、3实验可得：动滑轮重力一定，_____________，机械效率越高。 动滑轮越重 物体重力越大 实验结论： 补充：同一滑轮组的机械效率 与绕线方式和重物被提升的高度无关 机械效率 二 实验数据： 影响滑轮组机械效率的因素 总结： 机械效率 二 1、动滑轮的重力（G动） （吊起同一个重物，动滑轮越重，机械效率越低。） 2 、所提升物体的重力（G物） （同一个滑轮组，吊起的物体越重，机械效率越高。） 3、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦 1.减小动滑轮的重力 2.增大吊起的物体重力 再思考 如何提高滑轮组的机械效率？ 3.减小摩擦力 机械效率 二 推导： 机械效率计算公式的其它表达形式？ （不计绳重和摩擦） 机械效率 二 1．下列关于机械效率的说法正确的是    (    ) A. 机械效率可以提高到100％         B．机械效率总小于1 C．功率大的机械，机械效率高       D．机械效率越高，有用功就越多 2：下列说法正确的是（  ） A．额外功跟总功的比值越小，机械效率越大    B．总功越小，机械效率就越大 C．有用功越大，机械效率越大    D．机械越省力，机械效率就越大 B A 课堂练习 3．如图所示，利用动滑轮匀速提升物体，已知物重400N，动滑轮重60N，在100s内将物体提升10m，此过程中动滑轮的机械效率为80%，有用功为        J，拉力的功率为        W，克服动滑轮重所做的功占总功的        %。  12 4000 50 课堂练习 4．如图所示的是某实验小组测滑轮组机械效率的实验装置。实验时所用的动滑轮越重，滑轮组的机械效率越      ；实验时所吊起的物体越重，滑轮组的机械效率越      ；影响滑轮组机械效率的因素还有绳子重力和绳子与滑轮之间的      。  摩擦 低 高 课堂练习 板书设计 第4节 机械效率 一、有用功和额外功 二、机械效率 1、有用功： W有=Gh 2、额外功： W额外=G动滑轮h 3、总功： W总=W有+ W额 W总=FS 1.定义： 2.公式： 3.影响因素： 4.提高方法 Lavf57.62.100 $$