第12章第4节《机械效率》-2024-2025学年人教版八年级物理下册

第4节 机械效率 学习目标 知道有用功、总功和额外功，了解机械效率是衡量机械性能的重要指标。 结合分析具体实例和实验结果，让学生知道机械效率总是小于100%的原因，发展学生的分析综合、归纳推理能力。 通过实际测量滑轮组的机械效率，让学生经历收集和分析实验数据的过程，培养学生的科学探究能力。 通过理论结合实验的分析过程，让学生有合理改进机械、提高效率的意识，关注科学·技术·社会·环境方面的问题，认识到提高机械效率的重要性。 01 02 03 04 学习一些简单机械（杠杆、滑轮） 有的可以省力，有的可以省距离。 是否也有机械可以既省力，又省距离？ F × s = W 省力 省距离 省功 G/N h/m W直/J 2 0.1 0.2 F/N s/m W滑轮/J 1.2 0.2 0.24 结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。 推论：使用任何机械不省功。 4 1、有用功：钩码提升一定的高度是我们的工作目的，动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功 一、有用功和额外功 F拉 F拉 W有用 =F拉×h物 2、总功：弹簧测力计的拉力所做的功。 F拉 F拉 W总 =F拉×h物= W有用 W总 =F拉×s绳 ≠ W有用 3、额外功： 用动滑轮提升钩码时，我们还不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功。 7 对重物所做的功是有用功； 克服动滑轮本身所受的重力、摩擦力、绳重等所做的功是额外功。 有用功：W=Gh=3600Nx4m=14400J=1.44×104 J 总功：W总=W有用+W额外=14400J+9600J=24 000J=2.4×104J 机械效率 = 二、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：有用功跟总功的比值。 　2．公式： 　3．用百分数表示。总小于1。即使用任何机械都不省功，这就是功的原理 　4.物理意义:反映有用功占总功的比例大小,反映出机械性能越优。 例、关于机械效率的说法中正确的是（ ） A．越省力的机械，效率越高 B．做有用功越多的机械，效率越高 C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高 D．做功越快的机械，效率越高 C 判断：下面说法中是否正确 1. 做功多的机械，机械效率高 2．做总功越多，机械效率越低 3．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高 4．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高 5．用不同的滑轮组，做的有用功相同时，机械效率一定相同 6．因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 7．做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高 8．有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高． 机械效率高的机械省功 机械效率高的机械有用功占总功比值大 例 起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的效率是多少？（g 取10N/kg）。 因此，起重机的机械效率 起重机的电动机所做的功是总功 W总＝3.4×104J W有用 W总 ＝ η＝　　　　　　　　　　 1.5×104J 3.4×104J ＝ 0.44 44% ＝ 如图所示滑轮组，假设每个钩码的重力是1N，动滑轮的重力是1.5N，在10秒内钩码匀速上升的高度是40cm，不计绳重和摩擦。 求： （1）有用功 （2）总功 （3）机械效率 三、测量滑轮组的机械效率 1、实验原理 实验器材 弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。 W有用 W总 Gh Fs ＝ η＝　　　　　　　　　　 1. 用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入后面的表格中。 2、实验过程： 2. 按照图 12.4-2 安装滑轮组，分别记下钩码和绳端（弹簧测力计挂钩底部）的位置。 3. 缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F，用刻度尺测出钩码提升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入下表。 4. 算出有用功 W有用、总功 W总、机械效率η 并填入下表。改变钩码的数量，重复上面的实验。 结论： （1）动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。 （2 ) 物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。 3、影响机械效率因素 nF=G物+G轮 影响滑轮组机械效率高低的因素: 1、滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦 （减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率） 2 、所提升的物重 （物重增加，机械效率也提高） 3、动滑轮的自重 （减少动滑轮的重力，机械效率也提高） 0.1 0.15 66.7% 0.3 0.36 83.3% 可能是使用的动滑轮所受的重力不同、摩擦力不同等 没有。 因为使用机械做功时，必然要克服机械本身所受的重力、毕擦等因素而多做一些功，即有用功一定小于总功，机械效率一定小于100%。 使用滑轮组提升重物时，为了提高机械效率，可以使用轻质的动滑轮和绳子，减小滑轮和轴间的摩擦，增大重物的质量。 有用功:W用Gh=200N×3m=600J 总功：W总=Fs=150N×6m=900J 机械效率 = 拉力的功率 = 1、在如图所示的滑轮组装置中，所挂重物的重力G＝50 N，当施加在绳子自由端的拉力为F＝30 N时，重物恰好匀速上升，绳重及一切摩擦均可忽略不计。求： （1）该装置的机械效率？ （2）该装置中动滑轮重？ 2．如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着10 N的重物匀速上升，绳子自由端移动1 m，动滑轮重力2 N， 求： （1）拉力F； （2）物体上升的距离； （3）有用功，总功，机械效率。 例题3:用如图所示的滑轮组，质量为70Kg的人将重 1200N 的正方体物体 A 在 100s 的时间里匀速竖直提升 10m，已知在这个过程中，拉力 F 做功的功率为 150W。不计绳重和滑轮与轴的摩擦。（已知A的密度为1.2g/cm3）求 （1）请完成最省力绕线 （2）物体提升的速度 （3）自由端的速度 （4）拉力 F 的大小 （5）动滑轮的重力 （6）滑轮组的机械效率 （7）若换提升物重为 1500N 的正方体物体 B，拉力 F 变为多大， （8）若换提升物重为 1500N 的正方体物体 B，100S 内物体提升 10m 时，拉力 F 做功和功率 （9）若换提升物重为 1500N 的正方体物体 B，此时脚面积为700cm2的人对地面压强是多少 （10）若绳子能承受的最大拉力为 1200N，求此滑轮组最多可提升多重的物体 （11）现有一个底面积为300dm2的装有高度50dm的水，将A浸没后，A所受浮力 （12）在第（11）基础上，拉力 F变为多少 （13）在第（11）基础上，滑轮组的机械效率 （14）在第（11）基础上，地面受到容器的压力变化量 四、测斜面、杠杆的机械效率： 1、实验原理 2、实验器材 3、注意事项 弹簧测力计、刻度尺、 斜面、细线、木块。 先斜面向上，缓慢匀速拉动测力计。 三、实验探究题 4.(2016江西宜春期末,25,★★☆)某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时,用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块,收集了下表中的实验数据。(8分) 实验 次数 斜面的倾 斜程度 物块重 力G/N 斜面高 度h/m 拉力 F/N 斜面长 度s/m 机械效 率η 1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7% 2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1% 3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4% 结论： 斜面越陡，越光滑，机械效率越高。 说明:使用杠杆、滑轮组、斜面三种机械做功的比较,如图12-3-1所示。   A点为支点； B点为阻力作用点； C点为动力作用点。 保持左侧钩码不动时，将右侧的钩码向左移动2.5cm； 保持右侧钩码不动时，将左侧的钩码向左移动5cm。 有ABC和FDE两个杠杆； ABC是省力杠杆， FDE是费力杠杆。 桔棉相当于一个杠杆。先分析使用桔槔提水的过程： (1)当水桶中没有水时，人要用力F向下拉水桶； (2)当水桶中有水时，人要用力F，向上提水桶。要求提水时用力最小，则两次用力相同，设为F。两个过程的示意图分别如图所示 $$