9.6 测滑轮组的机械效率 课件(共18张PPT) 2023-2024学年初中物理北师版八年级下册

(共18张PPT)
第6节 测滑轮组的机械效率
第九章 机械和功
知识回顾
有用功跟总功的比值
使用机械时对人们有用的功
人们不需要但又不得不做的功
有用功：
额外功：
机械效率：
1.通过实验加深对机械效率和滑轮组的认识；
2.学会测滑轮组的机械效率；
3.了解与机械效率有关的因素。
任务
测量滑轮组的机械效率
活动1：根据下列问题，思考如何测量滑轮组的机械效率。
问题1：如图所示，要测量该滑轮组的机械效率，原理是什么？
η = ×100% = ×100%
问题2：为得出滑轮组的机械效率，需要测出哪些物理量？为测出这些物理量需要哪些实验器材？
G ---- 物体的重力
h ---- 物体升高的高度
F ---- 绳子自由端的拉力
s ---- 绳子自由端移动的距离
弹簧测力计
刻度尺
还需要准备钩码、滑轮组、铁架台、细绳等
测量工具
问题3：怎样用弹簧测力计测量拉力和滑轮对钩码的力？
为了使滑轮组对钩码的拉力大小等于钩码所受重力，应竖直向上匀速提升钩码，故实验过程中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
问题4：怎样测量绳子自由端移动的距离s和钩码上升的高度h？
在绳子自由端做一个记号A，在挂钩的下端做一记号B，拉动绳子前(始位置)记录A点对应的刻度尺读数s1、 B点对应的刻度尺读数h1 ，停止拉动时(末位置)记录A点对应的刻度尺读数s2、 B点对应的刻度尺读数h2 ，两读数之差s=s2－s1即为所测的绳子自由端移动的距离、两读数之差h=h2－h1即为所测的钩码上升的高度。
【实验步骤】
(1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G。
(2)按照图甲所示安装滑轮组，并分别记下钩码和绳端的位置。
(3)如图乙所示，在竖直方向上缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。
(4)多次测量，将实验数据记录在表格中，并完成表格。
活动2：根据前面的实验步骤进行实验，记录实验数据并计算出机械效率，比较不同情况下的机械效率得出相应的结论。
F
实验1
保持动滑轮重、钩码重力一定，改变上升高度。
结论：（1）同一套滑轮组，提升重物重力不变时，机械效率与物体提升高度无关。
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 滑轮组有用功/J 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm 滑轮组总功/J 机械效率%
改变高度 1
2
3
F
实验2
保持动滑轮重一定，改变钩码重力。
结论：（2）动滑轮重一定,提升物重越大，机械效率越高。
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 滑轮组有用功/J 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm 滑轮组总功/J 机械效率%
单动滑轮 1
2
3
实验3：
保持钩码重力一定，改变动滑轮重。
结论：（3）物重一定，动滑轮越重，机械效率低。
F
F
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 滑轮组有用功/J 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm 滑轮组总功/J 机械效率%
双动滑轮 1
2
3
问题1：通过三个实验中得到的机械效率，说明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？
①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；
②不同的滑轮组机械效率不同，物重一定，动滑轮越重，机械效率低;
③滑轮组的机械效率还与滑轮与绳之间的摩擦、绳重等因素有关，当其它因素相同时，绳重和摩擦越大，滑轮组机械效率越低。
问题2：能否直接测量滑轮组的额外功？为什么？
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、提升的速度有关吗？试结合机械效率的公式说明？
问题3：没有刻度尺，能否测出滑轮组的机械效率？为什么？
能，对于已经组装好的滑轮组，s=nh，则机械效率η = = = =
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 = = = ，机械效率的大小与绳子的股数、提升的高度、提升的速度无关。
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
（增加物重增加，机械效率提高）
动滑轮重
（减小动滑轮重，机械效率提高）
活动3：请同学们交流讨论，针对不同的影响机械效率的因素，有什么提高滑轮组机械效率的方法？
1. 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
A
2. 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%
D
3. 用滑轮或滑轮组提起同一重物（如图所示），其中效率最高的是（ ）
G
G
F
F
G
F
G
F
A
B
C
D
B
4.用一个滑轮组，将180N的物体匀速提升2m高，拉力F为120N，求：有用功、总功、额外功、机械效率分别是多少？
解：W有 = Gh =180N×2m = 360J
W总 = Fs = 120N×6m = 720J
W额 = W总－W有 = 720J－360J = 360J
η = ×100% = ×100% = 50%
总结：请画出本节内容的思维导图
测量滑轮组的机械效率
原理：η = ×100% = ×100%
提高滑轮组机械效率的方法
实验方法：控制变量法
摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间）
物重
动滑轮重
滑轮组的机械效率的影响因素
滑轮组的机械效率的典型无关因素
物体提升的高度
滑轮组的绕线方式
物体提升的速度