12.3 机械效率 课件（共16张PPT） 2023-2024学年人教版物理八年级下册

第十二章 简单机械
第3节 机械效率
我国的许多农村原来都没有自来水，人们为了用水，要从井中打水，如图所示。在这个从井中提水上来的过程中，人们对哪些物体做了功?这些功都是人们希望做的吗?对哪些物体做的功才是有用的呢?哪些是不想要又不得不做的呢？
1.能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。
2.知道机械效率的概念，知道机械效率总小于1，会利用机械效率的公式进行简单的计算。
3.会通过实验测量轮滑组的机械效率，分析实验数据了解滑轮组的机械效率的大小与被提升物体重力大小有关。
任务一
机械效率
活动1：阅读完课本P85页内容后，可以了解到什么是有用功、额外功和总功。根据前面所学的知识：使用机械能够省力，那么使用机械是否省功呢？书本“演示”内容结合视频，分小组交流下列问题：
问题3：出现实验结论的原因是为什么？
问题1：视频实验接下来还需要什么操作？为什么？
问题2：根据实验数据分析，得出结论。
接下来还需要改变钩码的重力再进行多组实验。多次实验避免实验的偶然性。
实验结果表明使用机械做功大于不使用机械做功，所以使用机械不省功。
在使用机械时，由于要克服机械自身的重力以及摩擦等因素的影响，所以要多做功。
活动2 ：物理学中，将有用功和总功的比值叫做机械效率。
用η表示机械效率，那么有：η =????有????总。因为使用任何机械都不可避免地要做额外功，所以机械效率总是小于1的。独自思考下列例题：
例题 往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去。如图所示，工人用3 m长的斜面，把120 kg的重物提高1 m，假设斜面很光滑，则需要施加使物推是多少？若实际用力为500 N，则斜面的机械效率为多少？（g取10 N/kg）
?
【参考答案】
解：（1）分析重物受力情况，根据三角形相似可得：
????推????=1?m3?m?，即F推=1??3??×G=1??3??×120 kg×10 N/kg=400 N
（2）W总=Fs=500 N×3 m=1500 J
W有=Gh=1200 N×1 m=1200J
所以η =????有????总=1200?????1500?????×100%=80%
?
活动小结
1.有用功：必须要做的功，用W有表示。
2.额外功：克服机械自重及摩檫力等因素的影响多做的功，用W额表示。
3.总功：有用功和额外功之和，用W总表示。
有用功、额外功、总功之间的关系：W总=W有+W额
4.使用机械不省功。
5.机械效率
（1）定义：有用功和总功的比值叫做机械效率，用η 表示。
（2）公式：η =????有????总
（3）大小：机械效率总小于1
?
任务二
测量滑轮组的机械效率
活动：观看视频，分小组根据课本P87页“实验”内容，将实验数据记录在表格中，并计算相关物理量填入表中并计算相关物理量。比较三次实验数据，思考交流下列问题。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}次数
钩码所受的重力G/N
提升高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
总功
W总/J
机械效率η
1
0.5
0.1
0.25
0.3
2
1
0.05
0.45
0.15
3
1.5
0.1
0.65
0.3
0.05
0.05
0.15
0.075
0.0675
0.195
66.67%
74.07%
76.92%
问题2：能否直接测量滑轮组的额外功？为什么？
问题1：三次实验中测得的机械效率有用吗？分析测量结果，是什么影响了滑轮组的机械效率？滑轮组的机械效率还与什么有关？
三实验中测得的机械效率不一样大。此实验的测量结果可以知道被挂钩码的重力影响滑轮组的机械效率，被提物体越重机械效率越高。滑轮组的机械效率还与滑轮与绳之间的摩擦、滑轮重、绳重等因素有关。
不能，克服绳重、动滑轮的重力及摩檫力所做的功都是额外功这些额外功很难直接测量。
问题4忽略绳重和摩擦，机械效率的大小于与绳子的股数、提升的高度、移动的距离有关吗？试结合机械效率的公式说明？
问题3：没有刻度尺，能否测处滑轮组的机械效率？为什么？
能，对于已经组装好的滑轮组，s=nh，则机械效率η=????有????总=????h????s=????h?????????h=????????????
因此只要查出绳子的段数，即可算出滑轮组的机械效率，无需测量h和s的大小。
?
由η=????有????总=????物h????物h+????动h=????物????物+????动，机械效率的大小与绳子的股数、提升的高度、移动的距离无关。
?
活动小结
1.会通过实验测量滑轮组的机械效率。
2.知道滑轮组的机械效率与被提升物体重力的大小有关，物体重力越大，滑轮组机械效率越高。
3.滑轮组的机械效率还与滑轮与绳间的摩擦、绳重、动滑轮重等因素有关。
1.甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中桶捞上来，水桶里带了一些水，关于两同学做的有用功、额外功的说法正确的是（ ）
A.甲提水桶做的功都是有用功
B.乙提水桶做的功都是有用功
C.甲提水桶对桶做的功是额外功
D.乙提水桶对桶做的功是额外功
2.一滑轮组经改进后提高了机械效率。利用该滑轮组将同一物体匀速提升相同的高度，则与改进前相比较（ ）
A.总功减少了
B.有用功减少了
C.额外功增多了
D.每股绳子的拉力增大了
C
A
3.两个滑轮按如图所示的方式组合，用5 N的拉力F拉动绳端，使物体在5 s内水平向左匀速滑动1 m，物体与地面间的摩檫力为9 N。下列说法正确的是（ ）
A.A是定滑轮，B是动滑轮
B.拉力F做的功为5 J
C.拉力F的功率为1.8 W
D.滑轮组的机械效率为90%
4.如图所示，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0.2 m。物块G重1.5 N，物块上升的高度h为0.3 m，则杠杆机械效率为 ，如果G变大，此杠杆的机械效率将变 。
D
2.5
90%
大
5.分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，将同一物体在相同的时间内提升到相同高度。若物体受到的重力为100 N，动滑轮的重力为20 N.在5 s内把物体匀速提升1 m的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（ ）
A.甲滑轮组所做的额外功大于乙滑轮组所做的额外功
B.甲滑轮组所作的有用功小于乙滑轮组所做的有用功
C.甲滑轮组的功率小于乙滑轮组的功率
D. 甲、乙两滑轮组的机械效率相等
6.用如图甲所示的滑轮组运货物上楼，图乙记录了整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，当货物的重力为400 N时，绳子的拉力为 N；此时滑轮组的机械效率为 %。（不考虑绳重和摩擦）
D
250
80
总结：请画出本节内容的思维导图
机械效率
定义：有用功与总功的比
公式：η=????有????总
?
机械效率总小于1
滑轮组机械效率的影响因素
物重
机械自重及摩擦