10.5机械效率第2课时测量滑轮组的机械效率 课件 (共37张PPT) 2023-2024学年度沪科版物理八年级全册

(共37张PPT)
10.5机械效率
第2课时 测量滑轮组的
机械效率
八下 物理
沪科版
新课引入
知识回顾：
一些简单机械的机械效率
①杠杆
如图所示，利用杠杆把重力为G的物体提高h，F 为动力，S为动力作用点移动的距离。
额外功W额：
克服杠杆自重及摩擦力做的功。
则有用功为
总功为
机械效率：
不计绳重、摩擦力时机械效率：= =
②滑轮组竖直提升重物
由公式可知：
当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。
如图所示，利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F 为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子股数。
机械效率：=
使用滑轮或滑轮组用力F沿水平方向匀速拉动物体，物体与水平面的摩擦力为f， 为绳子自由端移动的距离，为物体移动的距离，n为动滑轮上的绳子股数。
机械效率： =
机械效率： =
f摩擦力
f摩擦力
③滑轮或滑轮组水平拉动物体（不计滑轮及绳重）
机械效率： =
如图所示，用力F沿斜面把重力为G的物体提高，h为斜面的高度，l为斜面的长度。f 为物体与斜面间的摩擦力。
则有用功为
总功为
④斜面
额外功W额：克服斜面与物体之间的摩擦力做的功:
机械效率：=
对同一个滑轮组来说，提升不同的重物，它的机械效率是恒定不变的吗？
？
接下来，我们通过实验来探究一下！
1.知道机械效率的测量原理及方法步骤
2.了解影响机械效率的因素，认识提高滑轮组机械效率的方法和意义
重难点
学习目标
测量滑轮组的机械效率
实验原理
对于滑轮组：
W总= Fs
W有用=G物 h
新知学习
为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？
思考
需要哪些测量工具？
重力G
物体移动距离h
绳子自由端移动距离s
绳端拉力F
弹簧测力计
刻度尺
弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码
实验器材
为了避免测力计自身重力对实验产生的影响，弹簧测力计如何使用？
弹簧测力计要竖直向上拉动
怎样提升滑轮组，弹簧测力计的读数才准确？
弹簧测力计要竖直向上匀速拉动滑轮组
用弹簧测力计测拉力时，能否在静止状态下读数？为什么？
不能，因为静止状态不做功
怎样知道所提升钩码受到的重力？
用弹簧测力计测出，不能用 G=mg 计算
如何测量钩码上升的高度h？细绳自由端通过的距离s？
1.标记钩码、绳子末端的初始位置刻度值；
2.向上匀速拉弹簧测力计，读出钩码、绳端的末位置刻度值；
3.分别计算重物上升高度、绳端移动的距离。
演示视频
实 验 1
保持动滑轮重一定，改变提升钩码重力
（1）将弹簧测力计调零，用弹簧测力计测出钩码所受重力G 并记录在表格中。
（2）如图所示组装实验器材，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h，并把测量数据记录在表格中。
（3）改变钩码的数量，重复上述实验操作
实验步骤
实验视频
实验数据
0.5 0.030 0.30 0.087 0.015 0.026 57.47%
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η
1
2
3
1.0 0.030 0.40 0.091 0.030 0.036 83.33%
1.5 0.030 0.59 0.086 0.045 0.050 90%
使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越高
实验结论
思考讨论：如果保持钩码重力一定，且钩码升高相同高度，改变动滑轮重量，动滑轮越重，机械效率怎样变化？
？
物重一定，升高相同高度，则有用功不变，动滑轮越重时，额外功越多，
理论分析
提问：你能通过实验来验证吗？
机械效率越小。
可知，
根据
实 验 2
保持钩码重力一定，改变动滑轮重
实验步骤
（1）将弹簧测力计调零，用弹簧测力计测出钩码所受重力G 并记录在表格中。
（2）如图所示组装实验器材，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h，并把测量数据记录在表格中（为了。
（3）改变动滑轮的重量（吸附磁铁），重复上述实验操作
实验视频
G动/N G物/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η
当物体的重量不变时，动滑轮越重，机械效率越低。
0.3 4 0.05 1.7 0.15 0.2 0.255 78.4%
1.2 4 0.05 1.9 0.15 0.2 0.285 70.2%
实验结论
实验数据
在上述实验二中，两次实验中动滑轮重不同，绳子段数也不同，所以不能得出结论。
在不考虑绳子的重量和绳子与滑轮间的摩擦的情况下，提升物体时加在绳端的力
故，机械效率与绳子段数无关
温馨提示
在测滑轮组的机械效率时，可以不测量 s 和 h
影响因素 分析 改进措施（提高效率）
影响滑轮组机械效率的因素和改进措施：
归纳
被提升物体的重力
动滑轮自身的重力
滑轮组自身部件的摩擦
同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大
有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率
机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低
在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力
对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦
改进滑轮结构，减轻滑轮自重
针对训练
1.如图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图（不计绳重和摩擦）。
①实验中，用弹簧测力计竖直向上___________拉动绳子自由端，将重为4.8N的物体从A位置提升到A′位置，同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′位置，此过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示；
匀速直线
②该滑轮组的机械效率η=______；
③若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则测得滑轮组的机械效率______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
80%
变小
2.生活中为提高滑轮组机械效率节约电能，你建议可采取的措施有________（多选）
A. 减轻动滑轮重　　　　　B. 增加所提物体重
C. 机械加润滑油 D. 增加重物上升高度
ABC
测量斜面的机械效率
实验原理
对于斜面：
W总= Fs
W有用=Gh
为得出斜面的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？
实 验 3
测量斜面的机械效率
思考
知识拓展
需要哪些测量工具？
弹簧测力计、刻度尺、长木板、木块
要匀速拉动物体，拉力要与斜面平行
怎样拉动木块，弹簧测力计的读数才准确？
实验器材
实验步骤
3.改变斜面的倾斜程度，重复步骤2
4.在斜面上铺上棉布，重复步骤2
5.在斜面上铺上毛巾，重复步骤2
1.测量木块的重量，记录数据；
2.把木块用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离s、小车上升的高度h
实验视频
斜面的倾斜程度 斜面材料 木块重 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 (Gh) 总功 W总/J (Fs) 机械效率η
较缓 木板 1.5 0.058 0.5 0.3 0.0870 0.150 58.0%
较陡 木板 1.5 0.075 0.6 0.3 0.1135 0.180 62.9%
陡 木板 1.5 0.086 0.65 0.3 0.1298 0.195 66.6%
棉布 1.5 0.086 1 0.3 0.1298 0.300 43.3%
毛巾 1.5 0.086 1.18 0.3 0.1298 0.354 36.7%
实验数据
斜面的倾斜程度
光滑程度一样的斜面，倾斜程度越大，机械效率越高。
斜面的粗糙程度
倾斜程度一样的斜面，斜面越光滑，机械效率越高。
影响斜面机械效率的因素
实验结论
1.如图，在斜面上将一个重为25N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝9N，斜面长s＝2m、斜面高h＝0.5m。下列说法正确的是（　　）
A．克服物体重力做功50J
B．额外功为18J
C．物体受到的摩擦力为2.75N
D．斜面的机械效率为67.5%
C
针对训练
影响滑轮
机械效率的因素
测量机械效率
影响斜面
机械效率的因素
测量机械效率
的原理
摩擦、绳重等
提升的物体的重力
动滑轮的重力
斜面的倾斜程度
斜面的粗糙程度
课堂小结
随堂练习
1.在如图所示的滑轮组装置中，所挂重物的重力G＝50 N，当施加在绳子自由端的拉力为F＝30 N时，重物恰好匀速上升，绳重及一切摩擦均可忽略不计。由此可知（　　）
A．该装置的机械效率为60%
B．该装置的机械效率为55.6%
C．该装置中动滑轮重为5N
D．该装置中动滑轮重为10N
D
G
F
2.图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6 N。
（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，
由图可知拉力大小为_______N，若钩码上升的高
度为8cm，则弹簧测力计向上移动______cm，该
滑轮组的机械效率为________。
（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将_______（选填 “增大”“减小”或“不变”）
匀速
2.4
24
83.3%
变大
3.将一个重240 N的物体匀速推到斜面顶端，人沿斜面向上的推力为120 N，如图所示，物体沿斜面移动的距离s＝3 m，上升的高度h＝1.2 m，则人对物体做的有用功是_______J，则斜面的机械效率是________.若使斜面倾角θ逐渐增大，则此斜面的机械效率将逐渐________（选填“增大”“不变”或“减小”）。288　80%　增大　4.如下图所示，斜面的长为高的4倍，一物体恰能在斜面上匀速下滑，下滑一段距离的过程中，该物体重力做的功和克服阻力做的功相等．若用平行于斜面向上的拉力F将物体匀速拉上斜面时，斜面的机械效率为(　　)
A. 20% B. 25% C. 50% D. 75%
C