课件59张PPT。人教版物理
八年级(下)物理精讲精练课件第3节 机械效率一、有用功和额外功
1.有用功
为了达到目的_________的功。用W有表示。
2.额外功
为了达到目的_____________________的功。用W额表示。
3.总功
_______和_______总共做的功,用W总表示。 必须要做并非需要而又不得不做有用功额外功二、机械效率
1.定义
_______跟_____的比值。
2.公式
________。
3.规律
机械效率总______。
4.提高机械效率的方法
(1)_________。
(2)_________等。有用功总功小于1改进结构经常保养【名师点拨】利用机械对物体做功时,总存在额外功,故机械效率总小于1。 有用功、额外功和总功
结合演示实验“使用动滑轮是否费功”并分析有用功、额外功和总功,填写表格。提示:(1)两种方式的目的都是提升钩码,所以对钩码做的功都是有用功。
(2)为了提升钩码并非需要而又不得不做的功是额外功。第二个图中拉力提升动滑轮所做的功就是额外功。
(3)提升钩码所做的全部功就是总功。参考答案:【归纳提升】三种功的概念
(1)有用功是为了达到目的直接用手对物体做的功,即对我们有用的功。(2)额外功是利用机械时,不需要而又不得不做的功。(3)总功是利用机械时,动力所做的功。【拓展延伸】有用功、额外功、总功的比较【针对训练】
(多选)关于有用功与额外功的说法,正确的是( )
A.用水桶从井中提水时,对水做的功是有用功,而对水桶做的功是额外功
B.用水桶从井中提水时,对水桶做的功是有用功,对水做的功是额外功
C.当水桶掉进井里,需要将水桶打捞上来时,对水做的功是额外功
D.从井中打捞水桶时,对水做的功是有用功,对水桶做的功是额外功 【教你解题】分析做功的目的即做的哪些功对我们有用。
【精讲精析】选A、C。用水桶从井里提水的目的是从井中得到水,所以对水做的功是有用功,而对水桶做的功是我们不需要但不得不做的,是额外功,故A正确,B错误;从井中打捞水桶的目的是从井中捞起水桶,因此对水桶所做的功是有用功,对水所做的功是额外功,故C正确,D错误。 机械效率
利用机械效率的公式 进行简单计算,并分析提高机械
效率的方法。1.机械效率_______(选填“有”或“无”)单位。
提示:机械效率是利用机械所做的有用功与总功的比值,是一个百分比,没有单位。
参考答案:无2.动滑轮的重力为G动,物体的重力为G物,绳子的拉力为F,物体匀速提升的高度为h,绳重及摩擦忽略不计,求动滑轮的机械效率。提示:该装置的目的是将重物提高h,所以有用功为克服物体重
力做的功W有=G物h,提升动滑轮所做的功为额外功W额=G动h,由于
动滑轮省一半的力,所以绳子移动的距离s=2h,拉力做的功为
总功W总=Fs=F·2h,故动滑轮的机械效率
或
参考答案:3.比较用动滑轮提物体时,对物体做的功和拉力做的功,你有什么发现?试分析其中的原因。
提示:用动滑轮提物体时,由于需要克服动滑轮重、绳重和摩擦做功,故对物体做的功总小于拉力做的功。
参考答案:由于需要克服动滑轮重、绳重和摩擦做功,故对物体做的功总小于拉力做的功。4.同一机械的机械效率是否固定不变?
提示:同一机械在不同情况下机械效率不一定相同,由公式
可知,如果该机械的额外功一定,有用功越
大,机械效率越大。如用同一滑轮组把一块巨石和一个乒乓球
提起相同的高度,前者的机械效率要大,由此可见对同一个机
械,它的机械效率是可变的,而不是某一固定值。
参考答案:否 【归纳提升】决定机械效率的两个因素
机械效率由有用功和总功两个因素决定,反映的是有用功在总功中所占的比值大小,与具体做功多少、是否省力无关,故在求机械效率时,需首先分析出有用功、额外功和总功。【拓展延伸】三种机械效率的计算【针对训练】
建筑工人用如图所示的装置把重400 N的物体匀
速提升3 m。所用的拉力为300 N。则该工人所
做的有用功为_________J,总功为________J,
该滑轮组的机械效率是___________。【教你解题】物重物体提升的高度绳子段数有用功拉力移动
的距离拉力总功机械效率【精讲精析】本题考查有关机械效率的内容。
W有=Gh=400 N×3 m=1 200 J
拉力移动的距离s=2h=2×3 m=6 m
W总=Fs=300 N×6 m=1 800 J
该滑轮组的机械效率为
答案:1 200 1 800 66.7% 测量滑轮组的机械效率
在实验中,分清有用功和总功,结合实验“测量滑轮组的机械效率”,思考以下问题:
1.实验中的滑轮组有________股绳子拉动重物,绳头上升的距离s和重物上升的高度h有什么关系?
提示:动滑轮上绳子的数目就是拉动重物的绳子数目。由图可知有3股绳子拉动重物上升,绳头上升的距离s刚好是重物上升的高度h的3倍。
参考答案:3 绳头上升的距离s刚好是重物上升的高度h的3倍2.本实验中,有用功W有=______,总功W总=_______。需要测
量哪些物理量?
提示:拉力做的功是总功,不通过滑轮组直接把物体提高所做
的功是有用功。
故W总=Fs,W有=Gh,故需要测量拉力和重力、绳头上升的距离
s、重物上升的高度h。
参考答案:Gh Fs 拉力和重力、绳子上升的距离s、
重物上升的高度h3.分析表格中的三次实验数据,同一个滑轮组的机械效率一样吗?你可以得出什么结论?
提示:滑轮组的机械效率和钩码的重力大小有关,通过分析实验数据可知,钩码的重力较小时,滑轮组的机械效率较低,钩码的重力较大时,滑轮组的机械效率较高,所以可以得出:钩码的重力越大,滑轮组的机械效率越高。
参考答案:不一样 对同一个滑轮组来说,钩码的重力越大,滑轮组的机械效率越高4.滑轮组的机械效率会等于或大于1吗?
提示:滑轮组要克服动滑轮重力和摩擦做功。故机械效率一定
小于1。
参考答案:不会【归纳提升】影响滑轮组机械效率的两个因素:物体重力的大小和滑轮组的自身结构。物体重力越大、滑轮组结构越简单,机械效率越大。【针对训练】
(2012·泰州中考)某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率,记录数据如表:(1)实验时,应沿竖直方向_______拉动弹簧测力计;
(2)第2次实验中,拉力做的总功是_______J,滑轮组做的
有用功是________J, 滑轮组的机械效率η=_______%(结果
保留一位小数)。
(3)由记录数据分析,两次机械效率不同的主要原因是
________________________________________________。 【教你解题】分析题目关键点
关键点1:弹簧测力计匀速运动时,拉力的大小才能稳定不变。
关键点2:两次实验额外功相同,机械效率不同的原因是钩码重不同。【精讲精析】本题考查测量滑轮组的机械效率。实验时,要
竖直向上匀速拉动弹簧测力计;第2次实验中,拉力做的总功
W=Fs=2.4 N×0.3 m=0.72 J,滑轮组做的有用功W有=Gh=
6 N×0.1 m=0.6 J,则滑轮组的机械效率
两次实验中由于钩码重不同,提升相同高度时,所做的有用功不同,而滑轮重、摩擦基本相同,那么所做的额外功相同,所以机械效率不同。
答案:(1)匀速 (2)0.72 0.6 83.3
(3)钩码重不同 对机械效率公式 的理解和应用
1.不同情况下两功的计算
(1)竖直匀速提升物体时:①有用功:匀速提升物体时有用功在数值上等于物体重力与升高距离的乘积,即W有=Gh。
②总功:拉力F所做的功,即W总=Fs。 (2)匀速水平拉动物体时:
①有用功:当用机械克服物体与其他接触面的摩擦时,有用
功在数值上等于摩擦力与物体移动距离的乘积,即W有=fs物。
②总功:拉力F所做的功,即W总=Fs绳。2.机械效率的可变性
(1)由公式 可知,当额外功一定时,机械
做的有用功越多,机械效率越高。
(2)由公式 可知,当有用功一定时,机械
所做的额外功越少,机械效率就越高。【误区警示】应用公式 解题时的注意事项
机械效率反映的是利用机械工作时,有用功在总功中所占
的百分比的大小,计算结果是百分数,不能写成小数。【典例】(2012·南通中考)如图有一个动滑轮,已知拉力
为6 N,物体A上升了20 cm,则拉力做功________J,若物体
A重为10 N则滑轮的机械效率为_________。【思路点拨】分析题干中的各物理量,确定有用功W有=Gh、
总功W总=Fs。把物体A举高h在拉力F作用下移动距离s所做的功W有=GhW总=Fs【精讲精析】动滑轮有两段绳子拉着物体,提升物体时绳端移
动的距离s=2h=2×20 cm=40 cm=0.4 m,拉力所做的功为总
功,W总=Fs=6 N×0.4 m=2.4 J;克服重力所做的功是有用功,
W有=Gh=10 N×0.2 m=2 J;滑轮的机械效率
答案:2.4 83% 1.做值日时,小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中,关
于做功的说法正确的是( )
A.对桶做的功是有用功
B.对水做的功是有用功
C.对水做的功是额外功
D.克服自身重力做的功是总功【解析】选B。小阳的目的是将水从一楼提到二楼,所以对水做的功是必须做的有用功;而对桶做的功和克服自身重力做的功是不需要又不得不做的功,所以是额外功。2.简单机械的机械效率高是指( )
A.有用功多 B.额外功少
C.总功多 D.有用功占总功的比例高
【解析】选D。机械效率是有用功跟总功的比值,所以机械效率越高,说明有用功占总功的比例越高。3.用动滑轮把一个物体匀速拉起,不计摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.拉起的物体质量越大,机械效率越高
B.动滑轮的质量越大,机械效率越高
C.拉起物体的速度越大,机械效率越高
D.物体被拉起得越高,机械效率越高【解析】选A。使用滑轮或滑轮组提升物体时,机械效率与物重有关,物体质量越大,物体就越重,机械效率就越高,故选项A正确;提起动滑轮做的功是额外功,动滑轮质量越大,所做的额外功就越多,机械效率就越低,故选项B错误;机械效率与提起物体的速度和高度无关,故选项C、D错误。4.要把重100 N的沙子从一楼运上三楼,现有如图所示的三种方法,根据图中给出的数据,试计算出三种方法所做的有用功是________J,其中做额外功最多的是_________J。【解析】三种方法的目的都是把沙子从一楼运到三楼,因此
对沙子所做的功是有用功,W有=Gh=G沙·2h′=100 N×6 m
=600 J。甲中人提桶将沙子从一楼运到三楼,克服人重和桶
重做的功为额外功,乙中借助动滑轮和桶运沙子,克服动滑
轮重和桶重做的功为额外功,丙中用动滑轮和口袋运沙子,
克服动滑轮重和口袋重做的功为额外功。由图中给出的数据
可以看出,甲做的额外功最多,W额=(G桶+G人)×2h′=
(20 N+400 N)×6 m=2 520 J。
答案:600 2 5205.(2012·济宁中考)小明同学用如图所示的装置测滑轮的机械效率,当弹簧测力计竖直上拉,匀速提升一个钩码时,弹簧测力计的示数正好等于钩码的重,滑轮的机械效率为_______。 【解析】本题考查滑轮机械效率的测量。弹簧测力计的示数正
好等于钩码重,故F=G。弹簧测力计上升距离s=2h。故用动滑
轮提升钩码时,
答案:50%6.如图所示,用平行于斜面、大小为1.25 N的拉力F,将重为
1.8 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端,则有用功是_______J,
机械效率是_______。【解析】克服物体的重力所做的功为有用功:
W有=Gh=1.8 N×0.2 m=0.36 J
拉力F所做的功为总功:
W总=Fs=1.25 N×0.4 m=0.5 J
机械效率:
答案:0.36 72%7.(2012·宿迁中考)某学习小组使用几个相同的滑轮分别
进行机械效率的测定,如图所示。他们将测得的钩码重G、拉
力F、钩码上升的髙度h、测力计移动的距离s,并将计算出的
有用功W有、总功W总和机械效率η数据一并记入表格中:(1)表格中空格中应填的数据是________;
(2)比较实验1、2,第2次的机械效率较低,主要原因是
_________________________________________________;
(3)比较实验2、3,影响这两次实验机械效率不同的主要
因素是__________,使用滑轮组的优点是_______________。【解析】(1)由表格中的数据计算得:
机械效率
(2)由图可知,第2次实验中滑轮为动滑轮,因此,由于动滑轮重力的存在,使额外功增加,机械效率降低;
(3)由图可知,第2、3两次实验相比较,滑轮组的绕绳方法不同,使得其摩擦力的大小不同,这是造成其机械效率不同的主要因素;使用滑轮组可以省力,也可以改变用力的方向。
答案:(1)74.1 (2)动滑轮有重力(或有用功相同时,使用动滑轮做的额外功多)
(3)摩擦 可以省力或改变用力方向成功源于努力!