第十章机械与人第5节机械效率第3课时 教学课件 --沪科版初中物理八年级下

(共26张PPT)
第5节 机械效率
第十章 机械与人
第3课时 习题课
1.会有关滑轮组机械效率的计算及实验。
2.会有关斜面、杠杆机械效率的计算及测量。
3.会功、功率和机械效率的综合计算。
学 习 目 标
考点一　有关滑轮组机械效率的计算及实验
典例剖析
典 例 分 析
例1 如图所示，滑轮组在竖直向上的拉力F=50 N作用下，将重为120 N的物体匀速提起在10 s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m。
（1）计算物体上升的速度；
（2）计算滑轮组提升该重物时的机械效率；
（3）若克服绳重和摩擦做的额外功为10 J，求动滑轮的重。
解：（1）由题图知，承担物重的绳子股数n=3，拉力端移动的距离s=3h，
则物体上升的高度：
物体上升的速度：
（2）拉力做的有用功：
拉力做的总功：
滑轮组的机械效率：
（3）所做的额外功 :
若克服绳重和摩擦做的额外功为10J，则克服动滑轮重力做的额外功：
可得动滑轮的重力：
针对训练
练习1 如图所示的滑轮组中，动滑轮重1 N，小强用6 N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10 N的物体，物体沿竖直方向上升0.4 m。此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）
A．0.4 J　83.3% B．0.8 J　91.7%
C．0.8 J　83.3% D．0.4 J　91.7%
C
练习2 如图所示，当水平拉力F＝50 N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200 N，所受地面的摩擦力约为80 N，假如在5 s时间内，物体水平移动了0.6 m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中( )
A.拉力F做功为30 J
B.物体重力做功为120 J
C.拉力F做功的功率为12 W
D.该装置的机械效率约为60%
C
练习3 在“探究滑轮组的机械效率”实验中，小丽用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如下。
实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2 0.05 1.0 0.15 66.7%
2 4 0.05 1.7 0.15 78.4%
3 6 0.05 ① 0.15 ②
（1）实验中要竖直向上 拉动弹簧测力计，使钩码升高。
（2）表格中编号①处数据应为 ，编号②处数据应为 。
（3）分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组的机械效率主要与 有
关。
（4）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率 选填“变大”“变小”或“不变”）。
匀速缓慢
2.4
83.3%
所提物体受到的重力
不变
考点二 有关斜面、杠杆机械效率的计算及测量
典例剖析
例2 在斜面上将一个质量为0.4 kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到顶端（如图所示），所用时间为4 s，斜面长s=1 m、高h=0.2 m，该斜面的机械效率为80%。（g取10N/kg）求：
（1）物体受到的重力；
（2）拉力所做的有用功；
（3）拉力所做的总功和总功率；
（4）物体在斜面上受到的摩擦力。
针对训练
练习4 将一个重为4.5 N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端
（如图所示），斜面长1.2 m，高0.4 m，斜面对物体的摩擦力为0.3 N（物体大小可忽略）。则下列说法正确的是（ ）
A．沿斜面向上的拉力0.3 N
B．有用功0.36 J，机械效率20%
C．有用功1.8 J，机械效率20%
D．总功2.16 J，机械效率83.3%
D
练习5 如图所示是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在4 s时间内用100 N的力竖直向下压动摇臂1 m，把1000 N的重物匀速抬高8 cm．则重物上升的速度为 m/s，人做的功为 J，千斤顶的效率是 %．
0.02
80
100
练习6 小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上拉动物体进行了探究（如图所示），测得的实验数据如表中所示：
实验序号 斜面倾斜程度 物体重力G/N 物体上升高度h/m 沿斜面拉力F/N 物体移动距离s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
① 较缓 5.0 0.10 1.6 0.50 0.50 0.80 63
② 较陡 5.0 0.15 2.2 0.50 0.75 1.10 68
③ 最陡 5.0 0.25 3.1 0.50 1.55
（l）沿斜面拉动物体时，应使其做 运动．
（2）根据表中的数据可求出第③次实验中拉力所做的有用功为 J，机械效率是 % 。
（3）通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越 。
（4）通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其他条件不变的情况下， 。
匀速直线
1.25
81
省力
斜面越陡，机械效率越高
典例剖析
例3 建筑工人用如图所示的滑轮组，在4 s内将重为1500 N的物体沿水平方向匀速移动2 m的过程中，所用的拉力大小为375 N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍．在此过程中下列说法正确的是（ ）
考点三 功、功率和机械效率的综合计算
A．绳子自由端沿水平方向移动了6 m
B．物体受到的拉力为750 N
C．拉力F的功率为750 W
D．滑轮组的机械效率为80%
【解析】由题图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=nsA=2×2 m=4 m，故A选项错误；物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力FA=f =0.4G =0.4×1500N=600N，故B选项错误；拉力F做的功W总=Fs =375 N×4 m=1500 J，则拉力F的功率 ，故C选项错误；有用功W有用=FASA=600N×2m=1200J，则滑轮组的机械效率： ，故D选项正确。
针对训练
练习7 两个滑轮按图所示的方式组合，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，物体与地面间的摩擦力为9 N。下列选项正确的是（　　）
D
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%
练习8 小强用如图所示装置在10 s内将重为450 N的货物匀速提升2 m，此过程中拉力F的功率为120 W。求:
（1）提升装置所做的有用功；
（2）拉力F做的功；
（3）该滑轮组的机械效率。
解：提升装置所做的有用功
有关滑轮组机械效率的计算及实验
机械效率
有关斜面、杠杆机械效率的计算及测量
功、功率和机械效率的综合计算
课 堂 小 结
课 堂 检 测
1. 用如图所示的装置研究滑轮组机械效率，下列说法不正确的是( )
D
A.弹簧测力计通常要竖直向上匀速拉动
B.测量机械效率的原理是
C.机械效率与动滑轮重力的大小有关
D.提高机械效率可以通过减小钩码的重力来实现
2. （多选）在斜面上将一个质量为5 kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40 N，斜面长2 m、高1 m。把重物直接提升h所做的功作为有用功（g取10N/kg）。下列说法正确的是（ ）
BC
A.物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用
B.做的有用功是50 J
C.此斜面的机械效率为62.5%
D.物体受到的摩擦力大小为10 N
3.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，弹簧测力计上升的高度s为0.2 m。物块重G为1.5 N，物块上升的高度h为0.3 m，则杠杆的机械效率为______%，使用该杠杆做额外功的一个原因是_______________ 。
90
克服杠杆重力做功
400 N
4. 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1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为________，若实际用力为500 N，斜面的机械效率为_________，重物受到的摩擦力为_________。（g取10N/kg）
80%
100 N
5.小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验（如图所示），用同一滑轮组缓慢提升不同数量的钩码，记录数据如下表所示。
实验次数 钩码的重力G/N 钩码提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
第1次 2 0.1 0.9 0.3 74
第2次 4 0.1 1.6 0.3 83
第3次 6 0.1 ① 0.3 ②
（1）观察图中测力计的示数，表格中①处的数值是_______；②处的数值是_______。
（2）小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法。汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义。请你提出以下三种提高效率的方法中，方法_______与本实验是同理的。
方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员；
方法二：汽车制造商用新材料减轻汽车质量；
方法三：经常给汽车做保养，保持良好润滑。
（3）小明发现绳端移动的距离始终与钩码提升高度的倍数关系，于是他认为：钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率。小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了。你认为_________的看法是正确的。
2.3
一
87%
小明
6. 如图是工人利用滑轮组提升重为810 N物体的示意图，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1 m/s，工人拉力F的功率为90 W，物体上升10 s拉力F克服滑轮组的摩擦做的功是60 J，不计绳重。求：
（1）工人拉绳子的速度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）滑轮组中的动滑轮的重力。
再见