12.3机械效率课件2021-2022学年人教版物理八年级下册(共38张PPT)

文档属性

名称 12.3机械效率课件2021-2022学年人教版物理八年级下册(共38张PPT)
格式 pptx
文件大小 2.8MB
资源类型 教案
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2022-06-09 16:07:24

图片预览

文档简介

(共38张PPT)
§12.2:机械效率
P81-P84
课前准备:教材、红笔、黑笔、直尺
一、什么是有用功、额外功和总功?它们之间有什么关系?
二、什么是机械效率?如何计算机械效率?机械效率为什么总是小于1的?
三、斜面和滑轮组的机械效率与哪些因素有关?具体关系如何?
学习目标
思考1:四种情况下小明都做了哪些功?
一、什么是有用功、额外功和总功?它们之间有什么关系?
方案1 方案2 方案3 方案4
对沙子做功
对沙子做功
对沙子做功
对沙子做功
对桶做功
对桶做功
对桶做功
对布袋做功
克服自身重力做功
克服滑轮重力做功
克服滑轮重力做功
克服摩擦做功
克服摩擦做功
思考2:小明的目的是什么?
思考3:除目的外,小明做的功能否避免?
有用功:使用机械完成某一任务时,所必须做的且对人们有用的那部分功叫着有用功,记为W有;
额外功:使用机械时并非人们需要但又不得不做的那部分功,叫着额外功,记为W额;
总功:有用功与额外功的总和叫做总功,记为W总;即W总=W有+W额。
思考1:用水桶提水时,有用功是什么?额外功是什么?总功又是什么?
对水所做的功 对桶所做的功
思考2:把水中的桶打捞上来时,有用功是什么?额外功是什么?总功又是什么?
对桶所做的功 对水所做的功
结论:当工作目的发生变化时,有用功和额外功都发生了变化。
一、什么是有用功、额外功和总功?它们之间有什么关系?
定义:有用功跟总功的比值;
公式:
注意:机械效率是个比值,没有单位,常用百分数表示。
思考1:机械效率为什么总是小于1的?
两种表述:
1.有用功总是小于总功;
2.使用机械时都不可避免的要做额外功。
思考2:额外功产生的主要原因有哪些?
1.克服机械自重做功;
2.克服摩擦做功。
思考3:利用机械与不用机械相比,做功的多少有什么不同?
二、什么是机械效率?如何计算机械效率?机械效率为什么总是小于1的?
概念:使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械时对物体所做的功,也就是使用任何机械都不省功。
注意:
1.在不计摩擦和机械自重的情况下(理想状态),使用任何机械提升重物所做的功都等于不使用机械直接用手提升重物所做的功。
2.功的原理表明:省力的简单机械要费距离,省距离的简单机械要费力。
功的原理
测量滑轮组机械效率
实验原理:
η=W有/W总
需要测量的物理量:
G、h、F、s
器材:滑轮组、铁架台、弹簧秤、刻度尺、钩码、细线
实验方法:控制变量法
注意: 1.拉动时要竖直向上缓慢匀速拉动弹簧秤;
2.刻度尺是非必要器材;为什么?
结论:
测量滑轮组机械效率
影响滑轮组机械效率的因素有:物重、动滑轮重、摩擦;
条件:相同的物体、提升相同的高度
实验结论



η1=η2
η1<η2<η3
η1>η2
有用功:W有=fL
总功:W总=Fs=FnL
机械效率:
滑轮组水平拉动物体
实验原理:η=W有/W总=Gh/Fs
需要测量的物理量:G、h、F、s
实验器材:长约1m的木板、弹簧测量计、刻度尺、木块;
实验结论:
1.影响斜面的机械效率的因素有:粗糙程度和斜面的倾斜程度;
2.倾斜程度相同的斜面,斜面越光滑、摩擦力越小,机械效率越高;粗糙程度相同的斜面,斜面越陡,机械效率越高。
探究影响斜面机械效率的因素
注意:
1.斜面的机械效率与斜面长、斜面高、物体重力、匀速拉动的速度等因素无关;
2.探究方法:控制变量法;
3.要沿斜面匀速拉动物体。
( )关于机械效率,下列说法正确的是
A.额外功越小的机械,机械效率越高
B.有用功越大的机械,机械效率越高
C.越省力的机械,机械效率越高
D.机械效率总小于1
例1
( )某机械的机械效率是85%,它的意义是
A.总功中有85%用来克服额外阻力做功
B.总功中有15%用来克服额外阻力做功
C.总功中有15%用来克服有用阻力做功
D.它只做了85%的功
例2
( )甲升降机比乙升降机的机械效率高,它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度。则
A.乙升降机提升重物做的有用功较多
B.甲升降机的电动机做的额外功较多
C.甲升降机的电动机做的总功较少
D.乙升降机的电动机做的总功较少
例3
( )用相同的滑轮组成:一个定滑轮、一个动滑轮、滑轮组。用这三种装置先后将一重力为G的物体提高h(不计摩擦),其中机械效率最大的是
A.定滑轮 B.动滑轮
C.滑轮组 D.三种装置都一样
例4
把小车从高0.2m、长2m的斜面顶端滑至斜面底端,重力做的功为100 J,若在5s内用平行于斜面的拉力把小车沿此斜面从底端匀速拉上顶端,车与斜面的摩擦力为车重的0.15倍,则斜面的机械效率为 。
例5
用图示滑轮组拉着一重为200牛的物体A沿水平面做匀速运动,所用拉力F为40牛。
⑴不计轮和绳的重力以及摩擦,求:物体A所受的摩擦力。
⑵若滑轮组的机械效率为80%,求:物体A所受的摩擦力。
例6
F
例7
现用如图所示的滑轮组提升重物(不计绳重和摩擦)
⑴用250N的力将重为400N的物体匀速提升时,此滑轮组的机械效率是多少
⑵若用此滑轮组将重为900N的物体匀速提升2m,此时滑轮组的机械效率是多少?
用图示装置提升重为900N的物体A,加在绳自由端的拉力大小为400N时恰好可以使物体匀速上升。求:
⑴求此时滑轮组的机械效率;
⑵不计绳重和摩擦,求动滑轮的重
⑶若提升的重物改为1200N,此时滑轮组的机械效率又为多少?
例8
思考:比较η与η,的大小说明了什么?
实验原理:η=W有/W总=Gh/Fs
需要测量的物理量:G、h、F、s
器材:滑轮组、铁架台、弹簧秤、刻度尺、钩码、细线
实验方法:控制变量法;
注意:1.拉动时要竖直向上缓慢匀速拉动弹簧秤;
2.刻度尺是非必要器材;为什么?
结论:
探究影响滑轮组机械效率的因素
影响滑轮组机械效率的因素有:物重、动滑轮重、摩擦;
实验结论
有用功:W有=fL
总功:W总=Fs=FnL
机械效率:
滑轮组水平拉动物体
实验原理:η=W有/W总=Gh/Fs
需要测量的物理量:G、h、F、s
实验器材:长约1m的木板、弹簧测量计、刻度尺、木块;
实验结论:
1.影响斜面的机械效率的因素有:粗糙程度和斜面的倾斜程度;
2.倾斜程度相同的斜面,斜面越光滑、摩擦力越小,机械效率越高;粗糙程度相同的斜面,斜面越陡,机械效率越高。
探究影响斜面机械效率的因素
注意:
1.斜面的机械效率与斜面长、斜面高、物体重力、匀速拉动的速度等因素无关;
2.探究方法:控制变量法;
3.要沿斜面匀速拉动物体。
例9
如图所示,有一斜面长
为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是(  )
例10
如图所示,用滑轮组提升重物时,重800N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为500N,则提升重物的过程中( )
A.做的有用功是800J
B.拉力F的功率是80W
C.绳子自由端被拉下3m
D.滑轮组的机械效率是60%
例11
用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的重物匀速提升相同的高度.若不计绳重及摩擦,下列说法正确的是
A.绳子受的拉力F1和F2大小相
等,滑轮组的机械效率相同
B.绳子受的拉力F1和F2大小不
相等,滑轮组的机械效率不同
C.绳子自由端移动的距离不相
等,拉力对滑轮组做功相等
D.绳子自由端移动的距离不相
等,拉力对滑轮组做功不相等
例12
如图,在测定杠杆机械
效率的实验中,竖直向
上匀速拉动弹簧测力计,
使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置,测力计的示数F为 N,测力计上升的高度s为0.2m.物块重G为1.5N,物块上升的高度h为0.3m,则杠杆的机械效率为 %,使用该杠杆做额外功的一个原因是 。
例13
如图,小东利用滑轮组先后竖直向上匀
速提升物体A和物体B。当提升物体A时,
滑轮组的机械效率为75%,小东对绳子
的拉力为F1;当提升物体B时,滑轮组
的机械效率为62.5%,小东对绳子的拉力为F2。已知小东的质量为65kg,物体A的质量为90kg。假设在拉绳子的过程中,小东对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上,不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是
A.F1=500N B.GB=600N C.G动=200N
D.匀速提升物体A时小东对地面的压力是50N
如图所示的两个滑轮
组,已知甲图中的物
重G1与动滑轮重G2之
比G1:G2=5:1,图乙中的物重G3与动滑轮重G4之比为G3:G4=6:1,两个物体重力之比G1:G3=3:2, 若不计摩擦,则甲乙两图中的滑轮组的机械效率之比η甲:η乙=____。
例14
例15
实验 次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 1.8 0.3
2 6 0.1 2.4 0.3 83%
3 4 0.1 1.4 0.5 57%
4 4 0.2 1.4 1.0 57%
小明在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示,实验中每个钩码重2N,测得的数据如下表:
⑴在实验中,测绳端拉力F时,
应尽量竖直向上__拉动弹簧测
力计且在拉动过程中读数;
⑵第1次实验的机械效率为___;
⑶分析表中数据可知:第2次实
验是用___图做的;第4次实验是用___图做的;
⑷分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组,___可以提高滑轮组的机械效率;分析第1、3次实验数据可知:使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重),滑轮组的机械效率___;
⑸分析第3、4次实验数据可知,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度___。
例16
如图所示为小刚设计的滑轮组装置。其中滑块A置于表面粗糙程度各处相同的水平面上,动滑轮重G=10 N, 重物B的重力GB可改变。右下表是小刚在某次使用该装置时记录的一些数据。若不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,跨过滑轮的绳或竖直或水平,A距水平面上的定滑轮、B距水平面均足够远。求:
例17
t/s 0~2 2~4 4~6s
GB/ N 20 50 27
VA/m/s 静止 0→2 2
sA/m 0 2 4
⑴在4~6 s内,水平绳对A的拉力做的功;
⑵在2~4 s内,重力GB做功的功率;
⑶在0~2 s和2~4 s两段时间内, A受到的摩擦力大小。
例18
如图,打捞沉船中一封闭货
箱的模拟装置,已知货箱重
6500N,动滑轮总重500N,声音在海水中的传播速度1500m/s。在海上用超声波测位仪向海底垂直发射声波,经过0.04s后收到声波。(不计绳重和摩擦)求:
⑴沉船在水下的深度为多少?
⑵海水对沉船产生的压强是多少?
⑶货箱离开水面匀速上升过程中,滑轮组的机械效率是多少?
⑷当货箱在水面下匀速时,如果绳子自由端的拉力为1000N,那么货箱的体积是多少?
例19
如图利用滑轮组将货物
运送到楼上,图中每个
滑轮等重,不计绳重和
摩擦。如果货物重G从200N开始逐渐增加,直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子,且提升同样的高度。图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图像。请根据有关信息完成以下问题:
⑴每个滑轮的重是多少?
⑵绳子能承受的最大拉力是多少?
⑶当绳子的拉力最大时,滑轮组的机械效率是多少

20
质量为70kg的工人站在水平地面上,用带有货箱的滑轮组把货物运到高处。第一次运送货物时,放入货箱的货物质量为160kg,工人用力F1匀速拉绳的功率为P1,货箱以0.1m/s的速度匀速上升,地面对工人的支持力为N1。第二次运送货物时,放入货箱的货物质量为120kg,工人用力F2匀速拉绳,货箱以0.2m/s的速度匀速上升,地面对工人的支持力为N2,滑轮组机械效率为η2。N1与N2之比为15:19。(不计绳重及滑轮摩擦)求:
⑴货箱和动滑轮的总质量m;
⑵功率P1;
⑶机械效率η2。
例21
甲图中水平杆CD与
竖直杆EH、DI组成
固定支架。小亮站在地面通过滑轮组提升重物。小亮以拉力F1匀速竖直提升物体A,其速度为v1,滑轮组的效率为ηA。小亮以拉力F2匀速竖直提升物体B,其速度为v2,滑轮组的效率为ηB。拉力F1、F2做的功随时间变化的图像分别如图乙中①、②所示。已知:v1=3v2,3VA=2VB,且8ρA=7ρB。(不计绳绳重和摩擦)。求:ηB与ηA之比。
A为电梯, B为动滑轮,C 为配重,
起平衡作用。在拉力F 作用下电梯
厢能在电梯井中沿竖直通道上下运
行。现有10 个人同时乘坐电梯(每
个人的质量均按60kg计算),电梯
厢以0.5m/s的速度匀速上升时,拉力为F1 , 其功率P1为10kW ,动滑轮B 的机械效率为η1;电梯厢运行了12m 后,从电梯中下去了5个人,此后电梯厢以0.5m/s的速度匀速上升时,拉力为F2其功率为P2,动滑轮B 的机械效率为η2(不计绳重及滑轮摩擦,)求:⑴η1:η2; ⑵拉力F2的功率P2 。
例22