11.3 机械效率--2024-2025学年北师大版（北京）（2024）物理八年级全一冊

第十一章 简单机械 第三节 机械效率 义务教育教科书 物理 八年级全一册 情境引入 工人师傅要把一楼的光伏电池搬运到三楼，可以通过动滑轮提上来，也可以直接用绳子拉上来。用动滑轮匀速提升重物比人直接用手匀速提升重物更省力吗？将重物提升相同的高度，是否省功？ 义务教育教科书 物理 八年级全一册 一、功的原理 实验器材 1 滑轮、钩码（模拟光伏电池）、细绳、弹簧测力计、直尺等。 义务教育教科书 物理 八年级全一册 甲 乙 一、功的原理 提出问题 2 （1）如何测量拉力的大小？ （2）弹簧测力计拉物体时需要让物体以怎样的运动状态运动？ （3）如何测量物体沿力的方向移动的距离？ （4）如何设计实验数据记录表？ 义务教育教科书 物理 八年级全一册 一、功的原理 进行实验 3 方式 F/N s/m W/J 使用动滑轮提升物体 直接用手提升物体 由实验可知，使用动滑轮提升物体的拉力F1与直接用手提升物体的拉力F2相比，F1 ___F2 ，拉力所做的功W1___W2 。 < > 思考：提升相同的物体，为什么使用动滑轮比直接用手做的功多？ 义务教育教科书 物理 八年级全一册 一、功的原理 实验结论 4 生活中还有哪些机械？使用这些机械是否省功呢？在使用机械时除了对物体做功外，还需要做哪些功？ 功的原理：使用任何机械都不能省功。 义务教育教科书 物理 八年级全一册 二、机械效率 在使用动滑轮提升物体的过程中： 总功：作用于绳子自由端的拉力做的功。 有用功：动滑轮对物体的拉力所做的功。 额外功：在提升物体时，克服绳重、动滑轮的重力和摩擦力所做的功。 义务教育教科书 物理 八年级全一册 W总=W有用+W额外 二、机械效率 有效提升物体消耗的能量是多少？ 使用机械提升物体消耗的总能量是多少？ 在提升物体时，提升绳子和动滑轮以及克服摩擦力做功消耗的能量是多少？ E输入=E有效输出+E损耗 总功大小 有用功大小 额外功大小 义务教育教科书 物理 八年级全一册 能量角度 二、机械效率 义务教育教科书 物理 八年级全一册 二、机械效率 学生每天在学校总时长：10 h。 学生A每天在校用于学习和学生活动的时间：8.5 h。 学生B每天在校用于学习和学生活动的时间：7.5 h。 谁更善于利用时间？怎么比较出来的呢？ 我们可以用什么词来描述这个占比呢？ 时间利用率 义务教育教科书 物理 八年级全一册 二、机械效率 种子的发芽率、树的成活率、油烟的净化率、产品的合格率…… 生活中还有哪些“率”？ 义务教育教科书 物理 八年级全一册 二、机械效率 机械效率：有用功与总功的比。 注：机械效率通常用百分数表示，没有单位。 定义 义务教育教科书 物理 八年级全一册 12 二、机械效率 使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值约为50%，也可以说有用功在总功中占的比例约为50%。 若起重机的机械效率约为50%，它表示的意义是什么？ 义务教育教科书 物理 八年级全一册 二、机械效率 滑轮组50%～70% 起重机40%～50% 抽水机60%～80% 离心式水泵60%～80% 为什么机械效率不能达到100%？ 义务教育教科书 物理 八年级全一册 常见机械的机械效率 二、机械效率 W额外>0，W总>W有用  η<1 W额外=0，W总=W有用  η=1 分析公式： 理想状态，忽略机械自重和摩擦 义务教育教科书 物理 八年级全一册 二、机械效率 （1）有用功一定时，减小额外功。 减小摩擦，减小机械本身所受的重力。 我们可以采取哪些措施来提高机械效率? （2）额外功一定时，增大有用功。 义务教育教科书 物理 八年级全一册 二、机械效率 义务教育教科书 物理 八年级全一册 W总=Fs W有用=Gh η= = 常见机械的机械效率 （1）斜面 二、机械效率 义务教育教科书 物理 八年级全一册 常见机械的机械效率 W总=Fs W有用=Gh s=h η= = = （2）定滑轮 二、机械效率 义务教育教科书 物理 八年级全一册 常见机械的机械效率 W总=Fs W有用=Gh s=2h η=== （3）动滑轮 二、机械效率 义务教育教科书 物理 八年级全一册 常见机械的机械效率 W总=Fs W有用=Gh s=nh η= = = （4）滑轮组 可能影响滑轮组机械效率的因素有： 物重、动滑轮重、绳重、摩擦等。 三、测量滑轮组的机械效率 F 义务教育教科书 物理 八年级全一册 影响滑轮组机械效率的因素 三、测量滑轮组的机械效率 可探究问题1： 滑轮组的机械效率随物重的增大而增大吗？ 自变量：物重（不同个数的钩码） 因变量：滑轮组的机械效率 控制变量： 动滑轮重、绕线方式 义务教育教科书 物理 八年级全一册 F 三、测量滑轮组的机械效率 义务教育教科书 物理 八年级全一册 可探究问题2： 滑轮组的机械效率随动滑轮重的增大而增大吗？ 自变量：动滑轮重（不同重力的动滑轮） 因变量：滑轮组机械效率 控制变量：物重、绕线方式 F 三、测量滑轮组的机械效率 实验原理 1 弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码等。 竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计。 实验器材 2 注意事项 3 义务教育教科书 物理 八年级全一册 η= = = F 三、测量滑轮组的机械效率 实验数据及结论 4 结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率______。 F 实验1：保持动滑轮重一定，改变物重。 越高 序号 G动/N G/N h/m W有用/J F/N s/m W总/J η 1 2 3 义务教育教科书 物理 八年级全一册 三、测量滑轮组的机械效率 实验数据及结论 4 实验2：保持物重一定，改变动滑轮重力。 义务教育教科书 物理 八年级全一册 序号 G动/N G/N h/m W有用/J F/N s/m W总/J η 1 2 3 结论：物重一定，动滑轮重越大，机械效率______。 越低 F 三、测量滑轮组的机械效率 1.在测滑轮组的机械效率时，可以不测量s和h。 2.若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重时： 即 即 义务教育教科书 物理 八年级全一册 关于滑轮组机械效率的几点说明 F 三、测量滑轮组的机械效率 1.减小绳重及摩擦（轮与轴及轮与绳之间）。 如采用轻质细绳、加强机械运动部位的润滑等。 2.增大物重。 3.减小动滑轮重。 义务教育教科书 物理 八年级全一册 提高滑轮组机械效率的方法 四、课堂总结 义务教育教科书 物理 八年级全一册 1.如图1，小明分别使用甲、乙两种机械匀速提升物体M（绳长不变），做功情况如图2，则（　　）。 A.甲的总功大于乙 B.甲的机械效率大于乙 C.甲提升物体的高度小于乙 D.甲的机械效率等于乙 五、课堂练习 B 义务教育教科书 物理 八年级全一册 F甲 F乙 图1 图2 甲 甲 乙 乙 有用功 额外功 W/J 2.如图所示，滑轮组将重为450 N的物体匀速提升2 m，绳端拉力为200 N。则此过程中（　　）。 A.该滑轮组省了功 B.滑轮组得机械效率为75% C.该滑轮组不省力 D.绳子自由端移动了4 m 五、课堂练习 B 义务教育教科书 物理 八年级全一册 $$