12.3机械效率（第3课时）课件
图片预览
文档简介
(共27张PPT)
八年级物理下册 人教版
12.3 机械效率
第3课时 机械效率的计算（一）
课时划分说明：本节内容主要包括有用功和额外功、机械效率及测量滑轮组的机械效率两个部分的内容，但由于机械效率会与前面所学的简单机械：杠杆、滑轮、滑轮组、轮轴和斜面放在一起进行考察，所以本节内容计划4个课时。第1课时主要学习有用功额外功以及机械效率的基本概念；第2课时主要学习滑轮组机械效率的测量实验；第3课时主要学方向滑轮、杠杆的机械效率的计算；第4课时主要学习斜面的机械效率的计算。本课时为第3课时。
课时计划
学习目标
1. 能利用公式计算水平方向滑轮的机械效率。
2.针对简单的杠杆提升物体情景，学会计算有用功、总功、机械效率。了解影响杠杆机械效率的因素，分析实验情景中的杠杆机械效率变化问题。
重点
水平方向滑轮、杠杆的机械效率的计算。
难点
水平方向滑轮、杠杆的机械效率的计算。
计算专题一
水平方向滑轮机械效率的计算
1.与动滑轮接触的绳子段数 n
2.绳子自由端拉力 F
3.物体所受的摩擦力 f
4.绳子自由端移动距离
5.物体水平移动距离
6.物体移动速度
7.绳子自由端移动速度
一、物理量介绍
二、水平方向滑轮的机械效率计算公式总结
类型1：水平方向拉重物的滑轮
类型2：水平方向拉重物的滑轮组
有用功：
总功：
机械效率：
距离与速度关系：
类型2总结：
三、水平方向滑轮的机械效率计算
1、如图所示，小刚用如图所示的动滑轮，拉着物体M以0.5 m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，物体重20Ｎ，它受到的摩擦力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5Ｎ。求：
（1）2s内拉力做的功，
（2）该动滑轮的机械效率。
解：（1）v自=2 v物=2×0.5m/s=1m/s
W总=FS自=Fvt=2.5N×1m/s×2s=5J
η=W有用/ W总=fS物/FS自=f/nF=0.2×20N/(2×2.5N)=80%
变式1、如图所示，湖面上有一艘小船，站在岸上的人通过滑轮用100N的力拉绳子的自由端，在10S内小船向岸边匀速移动了5m，船在水平方向受到的阻力为160N,下列说法正确的是( )
A. 人对船做的有用功为500J B. 人做的总功为800J
C. 人做的有用功的功率为50W D. 滑轮的机械效率为80%
D
2、用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A，使物体A在4s内匀速前进了4m，物体受到地面的摩擦力f=300N，所用拉力F=120N，忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦。下列说法中正确的是( )
A. 绳子自由端在4s内移动了8m B. 物体重力做功的功率为1000W
C. 物体A克服摩擦力做的功为480J D. 滑轮组的机械效率约为83.3%
D
1、为滑轮组对物体的拉力所做的功 （一般从滑轮组直接对物体施加的力入手）
2、为动力对滑轮组所做的功 （一般从动力处入手）
四、小结：有用功和总功的寻找方法
F拉
f
计算专题二
杠杆机械效率的计算
一、杠杆机械效率公式总结
1.有用功：杠杆提升物体时，克服物体重力做的功。
2.总功：是指动力所做的功。
3.机械效率：有用功与总功之比。
4.额外功：克服杠杆本身重力和克服摩擦做的功。
若忽略摩擦，W额＝G杠杆h杆心
一、杠杆机械效率公式总结
二、影响杠杆的机械效率的因素：
1、物重
2、杠杆自重
3、摩擦 （杠杆与支点处）
4、支点、力的作用点的位置
（具体问题具体分析）
例题1.如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小F=8N，拉力竖直向上移动的距离为0.25m。求拉力所做的功，有用功，杠杆的机械效率。
W总=Fs=8N×0.25m=2J
W有=Gh=18N×0.1m=0.18J
解：
答：拉力做的功为2J,有用功为0.18J,效率为90%。
变式训练1.利用如图所示的杠杆将重为3N的物体缓慢匀速提高10cm，手的拉力F为2N，手竖直向上移动的距离s为30cm．求杠杆的机械效率。
解法1：
解法2：
解：
答：效率为50%。
变式训练2.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，物体上升的高度为30cm，测力计上升的高度为20cm，这一过程中杠杆的机械效率为90%，测力计的读数如图所示，（1）物块的重力为多少？（2）若此过程中额外功均来自杠杆自重，且杠杆重心竖直向上移动了0.1m，则杠杆重为多少？
由
可知
由
可知
由
可知
解：
（1）
（2）
答：（1）物重为1.5N。
（2）杆重为0.5N。
例题2.如图所示是测量杠杆机械效率的实验情景(测力计和杠杆重力忽略不计）。把表中数据填写完整。
物体重G／N 物体上升的高度h／cm 弹簧测力计的示数F／N 弹簧测力计移动的竖直距离S／cm 有用功W有／J 总功W总／J 机械效率η／％
4 30
15
2.4
0.6
0.72
83.3
三、实验中杠杆机械效率的计算
已知动力臂是阻力臂的3倍，把物体提升20cm时，手压杠杆下降的高度为_______。
60cm
变式训练：工人用一均匀杠杆将重为1000N的货物匀速提高1m，如果动力臂与阻力臂之比为2：1，而工人所用的拉力为600N。则在此过程中拉力竖直向上移动的距离为_______。有用功为_____J,总功为_______J杠杆的机械效率为_____，如果克服摩擦做功40J，则此杠杆的自重为_____N。
2m
1000
160
83.3%
1200
例题3．用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系，OC是一根均匀的杠杆，且OA=AB=BC，分别把钩码挂在A点和B点进行实验（不计摩擦），收集的数据如下表：
悬挂点 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力的大小F/N 拉力移动距离s/m 机械效率η
A 6 0.2 3 0.6 66.7%
B 6 0.2 5 0.3
（1）钩码挂在B点时的机械效率η=_________
（2）从实验数据分析得出，杠杆的机械效率与悬挂点_________（有关/无关），影响杠杆的机械效率的因素有多个，请你再说出一个：_________。
80%
有关
杠杆自重
例题3．用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系，OC是一根均匀的杠杆，且OA=AB=BC，分别把钩码挂在A点和B点进行实验（不计摩擦），收集的数据如下表：
悬挂点 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力的大小F/N 拉力移动距离s/m 机械效率η
A 6 0.2 3 0.6 66.7%
B 6 0.2 5 0.3
（3）分析表格中数据，请你求出杠杆的自重为_________
（4）若把弹簧测力计由C点移到B位置，点O位置不变，仍将挂在A点的钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
2N
不变
变式训练 ：小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.2m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=0.6m，则杠杆的机械效率η=________（结果保留一位小数）。
（1）若增加钩码的重量，重复实验，杠杆的机械效率将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
66.7%
变大
（3）若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为F'，杠杆的机械效率为η'，若不计转轴O处的摩擦，则：F' F，η' η（选填“＞”“=”或“＜”）。
＞
=
（2）若钩码的重量不变，将钩码悬挂点移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为F'，杠杆机械效率为η'，若不计转轴O处摩擦，则：F' F，η' η（选填“＞”“=”或“＜”）。
＞
＞
四、小结：杠杆机械效率的计算
有用功：杠杆提升物体时，克服物体重力做的功。
总功：是指动力对所做的功。
机械效率：有用功与总功之比。
八年级物理下册 人教版
12.3 机械效率
第3课时 机械效率的计算（一）
课时划分说明：本节内容主要包括有用功和额外功、机械效率及测量滑轮组的机械效率两个部分的内容，但由于机械效率会与前面所学的简单机械：杠杆、滑轮、滑轮组、轮轴和斜面放在一起进行考察，所以本节内容计划4个课时。第1课时主要学习有用功额外功以及机械效率的基本概念；第2课时主要学习滑轮组机械效率的测量实验；第3课时主要学方向滑轮、杠杆的机械效率的计算；第4课时主要学习斜面的机械效率的计算。本课时为第3课时。
课时计划
学习目标
1. 能利用公式计算水平方向滑轮的机械效率。
2.针对简单的杠杆提升物体情景，学会计算有用功、总功、机械效率。了解影响杠杆机械效率的因素，分析实验情景中的杠杆机械效率变化问题。
重点
水平方向滑轮、杠杆的机械效率的计算。
难点
水平方向滑轮、杠杆的机械效率的计算。
计算专题一
水平方向滑轮机械效率的计算
1.与动滑轮接触的绳子段数 n
2.绳子自由端拉力 F
3.物体所受的摩擦力 f
4.绳子自由端移动距离
5.物体水平移动距离
6.物体移动速度
7.绳子自由端移动速度
一、物理量介绍
二、水平方向滑轮的机械效率计算公式总结
类型1：水平方向拉重物的滑轮
类型2：水平方向拉重物的滑轮组
有用功：
总功：
机械效率：
距离与速度关系：
类型2总结：
三、水平方向滑轮的机械效率计算
1、如图所示，小刚用如图所示的动滑轮，拉着物体M以0.5 m/s的速度在水平面上做匀速直线运动，物体重20Ｎ，它受到的摩擦力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5Ｎ。求：
（1）2s内拉力做的功，
（2）该动滑轮的机械效率。
解：（1）v自=2 v物=2×0.5m/s=1m/s
W总=FS自=Fvt=2.5N×1m/s×2s=5J
η=W有用/ W总=fS物/FS自=f/nF=0.2×20N/(2×2.5N)=80%
变式1、如图所示，湖面上有一艘小船，站在岸上的人通过滑轮用100N的力拉绳子的自由端，在10S内小船向岸边匀速移动了5m，船在水平方向受到的阻力为160N,下列说法正确的是( )
A. 人对船做的有用功为500J B. 人做的总功为800J
C. 人做的有用功的功率为50W D. 滑轮的机械效率为80%
D
2、用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A，使物体A在4s内匀速前进了4m，物体受到地面的摩擦力f=300N，所用拉力F=120N，忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦。下列说法中正确的是( )
A. 绳子自由端在4s内移动了8m B. 物体重力做功的功率为1000W
C. 物体A克服摩擦力做的功为480J D. 滑轮组的机械效率约为83.3%
D
1、为滑轮组对物体的拉力所做的功 （一般从滑轮组直接对物体施加的力入手）
2、为动力对滑轮组所做的功 （一般从动力处入手）
四、小结：有用功和总功的寻找方法
F拉
f
计算专题二
杠杆机械效率的计算
一、杠杆机械效率公式总结
1.有用功：杠杆提升物体时，克服物体重力做的功。
2.总功：是指动力所做的功。
3.机械效率：有用功与总功之比。
4.额外功：克服杠杆本身重力和克服摩擦做的功。
若忽略摩擦，W额＝G杠杆h杆心
一、杠杆机械效率公式总结
二、影响杠杆的机械效率的因素：
1、物重
2、杠杆自重
3、摩擦 （杠杆与支点处）
4、支点、力的作用点的位置
（具体问题具体分析）
例题1.如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小F=8N，拉力竖直向上移动的距离为0.25m。求拉力所做的功，有用功，杠杆的机械效率。
W总=Fs=8N×0.25m=2J
W有=Gh=18N×0.1m=0.18J
解：
答：拉力做的功为2J,有用功为0.18J,效率为90%。
变式训练1.利用如图所示的杠杆将重为3N的物体缓慢匀速提高10cm，手的拉力F为2N，手竖直向上移动的距离s为30cm．求杠杆的机械效率。
解法1：
解法2：
解：
答：效率为50%。
变式训练2.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，物体上升的高度为30cm，测力计上升的高度为20cm，这一过程中杠杆的机械效率为90%，测力计的读数如图所示，（1）物块的重力为多少？（2）若此过程中额外功均来自杠杆自重，且杠杆重心竖直向上移动了0.1m，则杠杆重为多少？
由
可知
由
可知
由
可知
解：
（1）
（2）
答：（1）物重为1.5N。
（2）杆重为0.5N。
例题2.如图所示是测量杠杆机械效率的实验情景(测力计和杠杆重力忽略不计）。把表中数据填写完整。
物体重G／N 物体上升的高度h／cm 弹簧测力计的示数F／N 弹簧测力计移动的竖直距离S／cm 有用功W有／J 总功W总／J 机械效率η／％
4 30
15
2.4
0.6
0.72
83.3
三、实验中杠杆机械效率的计算
已知动力臂是阻力臂的3倍，把物体提升20cm时，手压杠杆下降的高度为_______。
60cm
变式训练：工人用一均匀杠杆将重为1000N的货物匀速提高1m，如果动力臂与阻力臂之比为2：1，而工人所用的拉力为600N。则在此过程中拉力竖直向上移动的距离为_______。有用功为_____J,总功为_______J杠杆的机械效率为_____，如果克服摩擦做功40J，则此杠杆的自重为_____N。
2m
1000
160
83.3%
1200
例题3．用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系，OC是一根均匀的杠杆，且OA=AB=BC，分别把钩码挂在A点和B点进行实验（不计摩擦），收集的数据如下表：
悬挂点 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力的大小F/N 拉力移动距离s/m 机械效率η
A 6 0.2 3 0.6 66.7%
B 6 0.2 5 0.3
（1）钩码挂在B点时的机械效率η=_________
（2）从实验数据分析得出，杠杆的机械效率与悬挂点_________（有关/无关），影响杠杆的机械效率的因素有多个，请你再说出一个：_________。
80%
有关
杠杆自重
例题3．用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系，OC是一根均匀的杠杆，且OA=AB=BC，分别把钩码挂在A点和B点进行实验（不计摩擦），收集的数据如下表：
悬挂点 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 拉力的大小F/N 拉力移动距离s/m 机械效率η
A 6 0.2 3 0.6 66.7%
B 6 0.2 5 0.3
（3）分析表格中数据，请你求出杠杆的自重为_________
（4）若把弹簧测力计由C点移到B位置，点O位置不变，仍将挂在A点的钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
2N
不变
变式训练 ：小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G=100N的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h=0.2m，弹簧测力计的示数为F=50N，其移动的距离为s=0.6m，则杠杆的机械效率η=________（结果保留一位小数）。
（1）若增加钩码的重量，重复实验，杠杆的机械效率将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
66.7%
变大
（3）若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为F'，杠杆的机械效率为η'，若不计转轴O处的摩擦，则：F' F，η' η（选填“＞”“=”或“＜”）。
＞
=
（2）若钩码的重量不变，将钩码悬挂点移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为F'，杠杆机械效率为η'，若不计转轴O处摩擦，则：F' F，η' η（选填“＞”“=”或“＜”）。
＞
＞
四、小结：杠杆机械效率的计算
有用功：杠杆提升物体时，克服物体重力做的功。
总功：是指动力对所做的功。
机械效率：有用功与总功之比。