12.4 机械效率（教学 课件）-2024-2025学年物理人教版（2024）八年级下册

第十二章 简单机械 第4节 机械效率 人教版(2024) 物理 八年级 下册 1 我国许多地方原来都没有 自来水,人们为了食用水,要从 井中打水。如图所示,在这个从 井中提水上来的过程中,人对哪 些物体做了功?这些功都是人们 希望做的吗?对谁做的功才是有用的呢? 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 2. 能设计实验,测定某种简单机械的机械效率;知道提高机械效率的实际意义和方法,有合理改进机械、提高机械效率的意识。 1. 能结合实例认识有用功、额外功和总功;理解机械效率的概念,知道机械效率小于1及没有单位的原因,会利用公式 = 进行相关的计算。 知识点 1 有用功和额外功 对砂子做功 对空桶做功 克服自身重力做功 并不需要做但又不得不做的功 对人们有用必须做的功 3m 3m 他的目的是 把沙子运上三楼 用水桶提沙子上楼 有用功 额外功 1. 有用功(W有用):为了达到工作目的,必须做的功。 2. 额外功(W额外):为了达到工作目的,并非我们所需要但又不得不做的功。 3. 总功(W总):动力所做的所有功。 即有用功与额外功的总和。 W总 = W有用 + W额外 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 用水桶从井中提水的时候,所做的功哪部分是有用功,哪部分是额外功? 提水所做的功是有用功;提水桶所做的功是额外功。 如果桶掉到井里,从井里捞桶的时候,捞上的桶里带了一些水,这种情况下哪部分是有用功,哪部分是额外功? 提水桶所做的功是有用功;提水所做的功是额外功。 想一想 s h s=2h=20cm=0.2m W1=G h=2N 0.1m=0.2J W2= F s= 1.2N 0.2m= 0.24J W1 < W2 ? 探究:使用动滑轮是否省功? 使用动滑轮提升物体时,要克服动滑轮重力、绳子重及摩擦力等做功。 额外功 F G s h W有用=G物 h W总=F s W额外=G动 h (不计绳重和摩擦) F s绳 s物 f W有用=f s物 W总=F s绳 利用滑轮组做功 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 h l f F G N W有用=G h W总=F l W额外=f l 不做功 利用斜面做功 9 知识点 2 机械效率 在使用机械工作时,有用功在总功中所占的比例越多越好。它反映了机械的一种性能,物理学中表示为机械效率。 定义:有用功跟总功的比值。 公式: 使用任何机械都不可避免地要做额外功,有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分比表示。 忽略绳重与摩擦的影响,则机械效率: 滑轮组的机械效率在数值上等于物重与总重的比值。 滑轮组机械效率的讨论 同一滑轮组,提升的物体越重,机械效率就越高。 提升相同的重物,所用动滑轮越轻,机械效率就越高。 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 探究实验:测量滑轮组的机械效率 F 【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 绳端的拉力F、_、_和_。 物体重G 物体上升距离h 绳自由端移动距离s 【需要直接测量的物理量】 知识点 3 测量机械效率 实验时拉力的方向应尽量_,且应在钩码_的过程中读取拉力的大小。 竖直向上 匀速移动 注意事项: 实验过程 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 G/N h/m F/N s/m W有用/J W总/J 1 2 3 F 实验1 保持动滑轮重一定,改变钩码重力 结论:动滑轮重一定,物重越大,机械效率越高。 G/N h/m F/N s/m W有用/J W总/J 1 2 实验2 保持钩码重力一定,改变动滑轮重。 结论:物重一定,动滑轮越重,机械效率低。 F F 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 探究:影响斜面机械效率的因素 实验时沿斜面匀速拉动木块,并在拉动中读出拉力的大小。 实验次数 斜面倾斜程度 斜面材料 木块重力G/N 斜面高度h/m 有用功 W有用/J 拉力F/N 斜面长度s/m 总功W总/J 机械效率 1 较缓 木板 1 0.1 0.1 0.2 0.7 0.14 71.4% 2 较陡 木板 1 0.17 0.17 0.3 0.7 0.21 81% 3 陡 木板 1 0.24 0.24 0.4 0.7 0.24 85.7% 4 棉布 1 0.24 0.24 0.5 0.7 0.35 68.6% 5 毛巾 1 0.24 0.24 0.6 0.7 0.42 57.1% 实验数据 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 影响斜面的机械效率: 1. 斜面的粗糙程度有关:同一斜面,拉同一物体,斜面越粗糙,拉力越大,效率越低。 2. 斜面的倾斜程度有关:粗糙程度相同,拉同一物体,斜面越陡(倾角越大),拉力越大,效率越高。 结 论 例1(福建中考)工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度,若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1,忽略绳重与摩擦的影响,则机械效率为 ( ) A.10% B.45% C.80% D.90% D 连接中考 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 例2 (荆门中考)如图所示,用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度,不计绳重和摩擦的影响,提升A的过程滑轮组的机械效率较大,则下列判断正确的是( ) ①A物体比B物体轻 ②提升A的拉力较大 ③提升A所做的额外功较少 ④提升A做的有用功较多 A.只有①③ B.只有②④ C.只有②③ D.只有①④ A更重 B 提升A的拉力较大 提升A做的有用功较多 连接中考 1. 关于机械效率,以下说法正确的是( ) A D. 省力越多的机械,机械效率越高 C. 做功越多的机械,机械效率越高 B. 单位时间里做功越多的机械,机械效率越高 A. 机械效率总小于1 基础巩固题 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 2.某机械的机械效率是75%,这说明使用这一装置做功 ( ) D. 额外功占总功的3/4 C. 总功是有用功的3倍 B. 有用功是额外功的3倍 A. 总功是额外功的3倍 B 基础巩固题 3. 如图所示,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度,与提升B相比,提升A的过程滑轮组的机械效率较大,若不计绳重与摩擦的影响,则提升A的 过程 ( ) A. 额外功较小 B. 额外功较大 C. 总功较小 D. 总功较大 D 基础巩固题 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 4. 如图所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300 N的物体,拉力F的大小为30 N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45 N,则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为 ( ) A. 45 N、50% B. 45 N、75% C. 60 N、50% D. 60 N、75% B f=45N 基础巩固题 如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9 104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s, 经过t=10s,货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的 功率P=120kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求: (1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功; (2)汽车对绳的拉力大小; (3)斜面的机械效率。 能力提升题 细节决定物理问题的成败。享受探索物理世界的过程。建立物理量之间的关联,特别是浮力产生的原因。注意区分相似概念的区别。制作知识卡片记忆重要公式,实验探究是物理学习的灵魂。物理学习的社区交流,理解本质比记忆公式更重要。尝试用不同方法解决同一问题,如能量守恒定律的应用。如简单机械的省力原理。细节决定物理问题的成败。建立物理模型简化问题,建立物理模型简化问题,包括电荷间的相互作用。包括物态变化的能量分析。 解:(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功: W=Pt=1.2 105W 10s=1.2 106J; (2)由图知,n=3,拉力端移动速度:v=3v物=3 2m/s=6m/s, 由P=Fv可得汽车对绳的拉力大小: (3)不计绳、滑轮的质量和摩擦,滑轮组对重物做的功等于汽车对绳的拉力所做的功,即W总=1.2 106J: 斜面的机械效率: $$