12.3机械效率课件2021-2022学年人教版物理八年级下册(共44张PPT)

(共44张PPT)
第3节 机械效率
对沙子做功
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
一、有用功和额外功
W总 = W有 + W额
有用功：定义：对人们有用的功。 公式：W有用＝Gh（提升重物）＝W总－W额=ηW总斜面：W有用＝Gh
额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额＝W总－W有用＝G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额＝fs
总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总＝W有用＋W额＝Fs
斜面：W总＝fs+Gh＝Fs
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
F
G
W有用=G·h
W总=F·s
W额外=G动·h
（不计绳重和摩擦）
F
f
W有用=f·s物
W总=F·s绳
利用滑轮组做功
h
S物
S
S
f
F
G
N
W有用=G·h
W总=F·s
W额=f·s
不做功
利用斜面做功
h
s
即时训练
1.甲同学用水桶从井里提水,乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来,水桶里带了一些水,下列关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是 (　　)
A.甲提水桶时做的功都是有用功
B.乙提水桶时做的功都是有用功
C.甲提水桶时对桶做的功是额外功
D.乙提水桶时对桶做的功是额外功
C　
2.某工人用如图12-3-1所示的装置把重240 N的物体提升1 m,所用的拉力为150 N,则该工人克服物体重力所做的有用功为　　　　J,所做的总功为　　　　J。
240
图12-3-1
300
即时训练
3.小明同学用如图12-3-2所示滑轮组拉着物体在水平地面上匀速前进了0.1 m,则绳子自由端移动的距离为
　　　　m。若物体重20 N,物体与
地面间的摩擦力为8 N,拉力F=5 N,
则小明克服摩擦力所做的有用功是
　　　　J,所做的总功是　　　　J。
0.3
图12-3-2
0.8
1.5
即时训练
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。
二、机械效率
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。
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。
滑轮组机械效率的讨论
4.关于机械效率,下列说法中正确的是 (选填序号)。
①做额外功越多的机械,机械效率越高
②做总功越多的机械,机械效率越高
③机械效率越高的机械,做的有用功越多
④有用功占总功的比例越大,机械效率越高
④
即时训练
5.如图12-3-3所示,小明分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面。用甲滑轮所做的总功为W1,机械效率为η1;用乙滑轮所做的总功为W2,机械效率为η2。若不计绳重与滑轮摩擦,则W1　　　W2,η1　　　η2。(均选填“>”“<”或“=”)
图12- 3- 3
　>
<
即时训练
6.(2021襄阳)如图12-3-4所示,工人用300 N的拉力,把一重为500 N的货物G用滑轮组提升了3 m(忽略摩擦及绳重)。求:(1)工人做的有用功。(2)滑轮组的机械效率(结果精确
到0.1%)。(3)动滑轮重。
图12-3-4
即时训练
7.如图12-3-5所示,用相同的滑轮、不同的绕法提升相同的重物,绳重、摩擦均忽略不计。在物体匀速上升的过程中 (　　)
A.图甲更省力,机械效率图甲大
B.图甲更省力,机械效率一样大
C.图乙更省力,机械效率图乙大
D.图乙更省力,机械效率一样大
图12-3-5
B
达标检测
8.(2020丹东)如图12-3-6所示,在斜面上将一个重为15 N的物体匀速从斜面底端拉到顶端,沿斜面向上的拉力F=
6 N,斜面长s=1.2 m,斜面高h=0.3 m。下列说法正确的是 (　　)A.克服物体重力做功7.2 J
B.额外功为1.8 JC.物体受到的摩擦力为2.25 N
D.斜面的机械效率为37.5%
图12-3-6
C
达标检测
9.利用如图12-3-7所示的杠杆将重为
3 N的物体缓慢匀速提升10 cm,手的
拉力F为2 N,手移动的距离s为30 cm。
则杠杆的机械效率为(　　)
A.22% B.33%
C.50% D.67%
图12-3-7
C
达标检测
10.使用起重机把重980 N的物体匀速提升5 m,机械效率是70%,则有用功是　　　　J,额外功是　　　　J。
4900
2100
达标检测
11.(2020丹东)如图12-3-8所示,小明用
滑轮组把质量为54 kg的重物匀速提升了1 m。此过程中,绳子自由端的拉力做功为675 J,绳子自由端的拉力为　　　　N,该滑轮组的机械效率为　　　　。(g取10 N/kg)
80%
图12-3-8
225
达标检测
12.(2020东营模拟)如图12-3-9所示,利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为400 N的物体,拉力F=50 N。若物体和地面之间的摩擦力为80 N,则A处的拉力为
　　　　N,滑轮组的机械效率为　　　　。
图12-3-9
　80%
80
达标检测
13.如图12-3-10所示,用该滑轮组在
5 min的时间内,将重1500 N的物体
匀速提升了5 m。已知滑轮组的机械
效率为80%,求:(不考虑摩擦和绳重)(1)拉力的功率。(2)动滑轮总重。
图12-3-10
达标检测
达标检测
探究实验：测量滑轮组的机械效率
【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】
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
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η
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/J W总/J η
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
1.如图12-3-12甲所示是小磊测动滑轮的机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端,将质量为200 g的钩码从A位置缓慢提升到B位置,同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置,在这个过程中,弹簧测力计对绳的拉力为F,弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据小磊做的实验回答下列问题:(g取10 N/kg)
即时训练
图12-3-12
3.2
(1)弹簧测力计的示数是　　　　N。 (2)钩码上升的距离是　　　　cm。 (3)拉力F做的功是　　　　J。 (4)克服钩码重力G所做的功是　　　　J。 (5)动滑轮的机械效率是　　　　。
10.0
0.64
0.2
31.25%
即时训练
影响滑轮组机械效率的因素
摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间）
（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）
如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳
物重
（物重增加，机械效率提高）
动滑轮重
（动滑轮重减小，机械效率提高）
点击上方图片，即可观看视频
2.某实验小组在“测滑轮组的机械效率”的实验中得到的数据如下表所示,第1、2、3次实验装置如图12-3-13中的甲、乙、丙所示。
图12-3-13
即时训练
次数 钩码重G/ N 钩码上升高度h/ m 测力计的示数F/ N 测力计移动距离s/ m 机械效率η
1 2 0.1 0.9 0.3 74.1%
2 4 0.1 1.6 　 　
3 4 0.1 1.1 0.5 72.7%
83.3%
(1)完成表格中的数据。
0.3
即时训练
(2)在实验操作中应竖直向上　　　　拉动弹簧测力计。 (3)比较1、2两次实验,可得结论:使用同一滑轮组提升重物,　　　　　　可以提高滑轮组的机械效率。 (4)比较2、3两次实验,可得结论:使用不同的滑轮组,提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(质量越大),滑轮组的机械效率　　　　。
匀速
增大物重
越低
即时训练
(5)提高滑轮组机械效率的方法有________________________
_______________________________________。
滑油减小摩擦、增大提升物体的重力等
减轻动滑轮质量、加润
即时训练
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/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
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
3.小华看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到上物理课时老师讲过的知识,小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关。小华提出了以下猜想:A.斜面的机械效率可能与放在斜面上的物体的重力有关;B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。小华同学为了验证自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图12-3-14所示的
装置进行了实验探究,并记录实验数
据如下表:
图12-3-14
即时训练
实验次数 斜面倾角 θ 物体 重力G/ N 斜面 高度 h/ m 沿斜面 拉力 F/ N 斜面长s/ m 有用功 W有/ J 总功W总/ J 斜面的机械效率η
1 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0
2 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60%
3 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71%
即时训练
(1)在实验操作过程中,应沿着斜面向上　　　　拉动木块。 (2)根据表格中数据可以算出,第1次实验中斜面的机械效率为　　　　,第2次实验中总功为　　　　J。 (3)要验证小华的猜想A,应对比第　　　　(填序号)次的实验数据,可得出结论:斜面的机械效率与放在斜面上的物体的重力　　　　(选填“有”或“无”)关。
匀速
60%
3.0
1、2
无
即时训练
(4)要验证小华的猜想B,应对比第　　　　(填序号)次的实验数据,可得出结论:其他条件相同时,斜面倾角θ越　　 　(选填“大”或“小”),越省力,斜面的机械效率越　 　　(选填“高”或“低”)。 (5)除了小华的猜想以外,请你猜想斜面的机械效率还可能与 (写出一个)有关。
斜面的粗糙程度(答案合理即可)
2、3
小
低
即时训练
机械效率
课堂小结
机械效率
有用功和额外功
额外功：为了达到工作目的，不得不做的功
定义：有用功跟总功的比值
有用功：为了达到工作目的，必须做的功
总功：动力所做的所有功
W总 = W有 + W额
公式： 总小于1
提高机械效率的方法：增加物重，或减小滑轮重
4.小明和小强在“测滑轮组机械效率”的实
验中,组装好如图12-3-15所示的实验装置,他
们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
(1)实验时,小明应竖直向上　　　　拉动弹簧
测力计,使钩码上升,弹簧测力计示数为0.5 N;
同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm。以上测量结果准确无误,其他被测物理量和计算数据记录如下表:
图12-3-15
匀速
达标检测
钩码重 G/ N 弹簧测力计上升的高度s/ m 有用功 W有/ J 总功 W总/ J 机械效率η
1 0.2 0.1 0.1 100%
(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组的机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮他俩找出错误的原因:　 。
弹簧测力计上升的高度应该是0.3 m,不是0.2 m
达标检测
(3)该滑轮组的机械效率实际为　　　　。 (4)在实验中,若将钩码重增加到6 N,则该滑轮组的机械效率将　　　　(选填“变高”“变低”或“不变”)。
变高
66.7%
达标检测