第三节 机械效率（交互动画教学课件）物理沪科版八年级全一册

沪科版 八年级全一册 11.3 机械效率 第11章 简单机械 教学目标 1.知道机械效率，能认识有用功和总功； 2.知道机械效率总是小于100%，能认识提高机械效率的意义和途径。 教学重点难点 教学重点 教学难点 掌握机械效率的概念以及计算公式。 知道有用功、额外功、总功的概念。 会测定某种简单机械的机械效率。 了解如何提高机械效率。 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。 工作效率 学习效率 种子发芽率 树苗成活率 新课导入 如图所示，直接用弹簧测力计将钩码匀速提升一定高度。再借助一个动滑轮用弹簧测力计将同样的钩码匀速提升相同高度。比较两次拉力所做的功，你发现了什么?你能找出其中的原因吗? 探究使用动滑轮是否省功 探究新知 克服克服摩擦力所做的功 提升动滑轮所做的功。 提升绳子所做的功 实验证明，使用机械做功时，尽管它会给我们带来如省力、方便等有利因素，但是，由于机械本身的自重，以及摩擦等因素的影响，需要额外做一些功。 使用任何机械都不省功 1.使用动滑轮是否省功 有用功、额外功、总功 钩码所受的重力G/N 钩码上升的高度h/m 未用动滑轮时拉力做的功W直/J 使用动滑轮时弹簧测力计的F/N 动滑轮绳子端移动的距离s/m 使用动滑轮时拉力做的功W滑轮/J 2 0.1 0.2 1.2 0.2 0.24 实验结论： 使用动滑轮会省力，但由于滑轮的自重以及摩擦等因素的影响，需要额外多做一些功，即使用动滑轮不省功。 1.有用功：使用机械时，对物体所做的有用的功。 2.额外功：使用机械时，人们额外需要做的功。 3.总功：有用功与额外功的总和。 W 总 =W 有 +W 额 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。 深入思考： 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。 功的分类 有用功 W 有 对人有用的功 额外功 W 额 对人无用但不得不做的功 总功 W 总 动力对机械所做的功 关系 W 总 =W 有 +W 额 G F F 利用滑轮将物体提上去 W有=G 物h 物 W额=G动h动+G绳h绳+Wf W总=FS自 W有=G物h物 W额=G绳h绳+Wf W总=FS自 12 机械 功 目的 提沙 沿水平方向拖动物体 提物块 W有用 G沙h f s物 G物h W总 F拉s绳 F拉s绳 F拉L W额外 W额外=F拉s绳-G沙h W额外=F拉s绳-f s物 W额外=f L 或W额外=F拉L-G物h h L s F拉 F拉 F拉 G 新课讲解 三种方式做功的内容 1 对沙子做功 对水桶做功 克服人自身重力做功 2 对沙子做功 对水桶做功 对滑轮做功 3 对沙子做功 对口袋做功 对滑轮做功 W总=W有用+W额外 额外功 在为了达到目的，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，有价值的功，叫做有用功。 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 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 认识机械效率 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：有用功和总功之比。 2．公式： 3．用百分数表示。 二、机械效率的大小 （1）机械效率只有大小，没有单位。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。机械效率通常用百分数表示。 （2）物理意义 机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。 关于机械效率的两点说明 通过这两点说明，帮助学生理解机械效率。 18 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？ 一些机械的机械效率： 一些机械的机械效率 起重机 （40%~50%） 皮带传动 （90%~98%） 离心式水泵 （60%~80%） 喷气发动机 （50%~60%） 常见机械的效率 滑轮组 50%~70% 起重机 40%~50% 抽水机 60%~80% 离心式水泵 60%~80% 1.有没有机械效率为100%的机械？为什么？ 没有，因为机械有自重、有摩擦，额外功总大于0，因此有用功总是小于总功。 2.怎样才能提高机械的效率？ F 实验原理 实验器材 注意事项 弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。 竖直向上，缓慢拉动测力计。 实验探究：测量滑轮组的机械效率 W有用 W总 η＝ 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 被提升物体的重力 同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 尽可能增加被提升物体的重力 动滑轮的 自重 有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率 改进滑轮结构，减轻滑轮自重 滑轮组自身部件的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦 影响滑轮组机械效率的因素和改进措施 三种简单机械做功效率的计算： 杠杆 滑轮组 斜面 竖直 水平 图例 机械 效率 ②不计绳重,摩擦时: 说明∶其中G为被提升物体受到的重力，h为物体升高的高度， F为拉力，s为拉力移动的距离，G动为动滑轮的重力，f为摩擦力，s物为物体移动的距离，n为动滑轮上绳子的段数 一、有用功、额外功和总功 二、机械效率的大小 W有：对人们有用，对目标所做的功 三、滑轮组的机械效率 W额：对人们没用，但又不得不做的功 W总：动力所做的功（有用功和额外功的总和） 课堂小结 1、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（        ） 课后习题 2. 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 课后习题 3. 一建筑工人，使用了如图所示的装置将建筑材料拉到高处，已知建筑材料的质量为80kg，人对绳的拉力为500N，重物在拉力的作用下60s匀速上升了5m，绳重和摩擦不计，g取10N/kg，求： （1）人在60s内做的有用功； （2）滑轮组的机械效率。 课后习题 解：（1）建筑材料所受重力 G＝mg＝80kg×10N/kg＝800N 人在60s内做的有用功 W有用＝Gh＝800N×5m＝4000J （2）由图知，承重绳子股数n＝2，绳子自由端移动距离为 s＝nh＝2×5m＝10m 拉力所做的总功为 W总＝Fs＝500N×10m＝5000J 滑轮组的机械效率为η==×100％＝80％ 课后习题 $