人教版 初中物理 八年级下册 第十二章 简单机械 12.3机械效率（习题课）课件（21页ppt）

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八年级物理下册 人教版
12.3 机械效率
习题课
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。本课时为习题课。
课时计划
学习目标
1.理解有用功、额外功、总功和机械效率的概念。
2.会测量滑轮组的机械效率。
3.会计算滑轮组、斜面和杠杆的机械效率。
重点
1.机械效率的概念。
2.比较机械效率的方法。
3.测量滑轮组的机械效率。
4.滑轮组、斜面和杠杆的机械效率的计算。
难点
滑轮组、斜面和杠杆的机械效率的计算。
2.有用功（W有）：
3.额外功（W额）：
4.总 功（W总）：
使用机械时对人们______的功
人们______但又_________的功
有用功与额外功的______
W总=W有+W额
一、有用功、额外功和总功
1.使用任何机械（滑轮、滑轮组、斜面、杠杆等）都____省功。
有用
不
不需要
不得不做
总和
1. 定义：
2. 表达式:
______与______的______叫机械效率.
η总小于1,通常用百分数表示
只有大小，没有单位
二、机械效率
有用功
总功
比值
3. 机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，它反映的是有用功在总功中所占的比例大小。有用功占总功的比例越大，机械效率就越高， 这个机械做功的性能就越好。
机械效率与机械__________、__________、__________、
______________、____________等无关。
4. 提高机械效率的方法：
（1）有用功一定时，_________额外功
（2）额外功一定时，_________有用功
做功多少
功率大小
是否省力
提升物体的高度
绳子的绕法
减少
增加
三、测量滑轮组的机械效率
实验原理
实验器材 钩码、滑轮、细线、弹簧测力计、刻度尺
待测物理量 G（物体的重力）、h（提升物体的高度） F（拉力）、s（绳子自由端移动距离）
注意事项 竖直_______拉动弹簧测力计
实验结论 ①当物体的重力不变时，动滑轮越重，机械效率越______。 ②当动滑轮的重力不变时，所提升的物体越重，机械效率越______。 (同一个机械，其机械效率______固定的)。 ③在相同条件下，摩擦越大、绳子越重，机械效率越______。
说明 （1）滑轮组的机械效率与________________、____________等无关。 （2）提高滑轮组的机械效率的方法: ①增加有用功(________________________)、 ②减少额外功（_________________、_______________________）
匀速
低
高
不是
低
物体提升的高度
绳子的绕法
增加所提升物体的重力
减少动滑轮的重力
减少绳和滑轮间的摩擦
有用功
总 功
额外功
机械 效率
四、机械效率的计算
W有=Gh
W总=Fs
（s=nh）
W额=W总-W有=Fs-Gh
竖直匀速提升物体
W有=Gh
W总=Fs
W额=W总-W有=Fs-Gh
W有=Gh
W总=Fs
W额=W总-W有=Fs-Gh
G
F
或
W额=fs
F
G
f
G
F
不计绳重和摩擦：
W额=G动h
滑轮组
斜 面
杠 杆
W有=fs物
W总=Fs
W额=W总-W有=Fs-fs物
（s=ns物）
水平匀速拉动物体
F
f
G
F
W有=（G-F浮）h
W总=Fs
（s=nh）
W额=W总-W有=Fs-（G-F浮）h
不计绳重和摩擦：
W额=G动h
提升物体
提升物体
在空中提升：
在液体中提升：
五、习题巩固
1.小阳做值日时将一桶水从一楼提到二楼，关于此过程，说法正确的是（　）
A. 对桶做的功是有用功 B. 对水做的功是有用功
C. 对水做的功是额外功 D. 克服水自身重力做的功是总功
B
有用功、额外功和总功
看目的→提水→对水做的功是有用功
→对桶做的功是额外功
举一反三：若是桶掉到井水里，把桶捞上来（带有水）则目的是→捞桶→对桶做的功是有用功
→对水做的功是额外功
√
五、习题巩固
2.关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A. 越省力的的机械，机械效率越高
B. 有用功多的机械，机械效率越高
C. 额外功少的机械，机械效率高
D. 总功一定时，有用功多的机械，机械效率高
D
机械效率的概念
机械效率反映的是有用功占总功的比例大小
机械效率的高低与机械是否省力无关
×
×
×
五、习题巩固
3.生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是（ ）
A．任何机械设备的效率总小于1
B. 减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D. 机械效率的单位是焦耳
D
机械效率的概念
√
√（减小额外功）
√
（机械效率只有大小，没有单位）
×
4.下列关于功、功率、机械效率说法正确的是（　　）
A．机械做功越多，效率越高 B．机械效率越高，功率不一定越大
C．机械功率越大，效率越高 D．机械效率越高，做功越少
机械效率与机械做功多少，功率大小均无关！
B
×
×
×
五、习题巩固
5. 要提高某一机械的效率，可以采取的正确方法是（　　）
A．增加机械做功的时间
B．减小机械做功的时间
C．有用功一定时，减少额外功
D．增加机械的功率
C
提高机械效率的方法
提高机械效率的方法：
①有用功一定时，减小额外功
②额外功一定时，增加有用功
×
×
×
五、习题巩固
6. 用甲、乙两种方式匀速提升重为90N的物体，已知滑轮重10N，绳重和摩擦不计，手的拉力F甲、F乙及机械效率η甲、η乙的关系正确的是（　 ）
A．F甲＝F乙 ，η甲＜η乙 B．F甲＜F乙，η甲＞η乙
C．F甲＞F乙，η甲＜η乙 D．F甲＞F乙，η甲＞η乙
D
机械效率的比较（定滑轮与动滑轮）
①定滑轮不省力，动滑轮省力→F甲＞F乙
②不计绳重和摩擦：
定滑轮：W额=0 →
动滑轮：W额=G动h→
×
×
√
五、习题巩固
7. （双选）四个完全相同的滑轮组成甲、乙两个滑轮组，相同时间内把同一重物提升相同高度，所用拉力分别为F1、F2，拉力做的功分别为W1、W2，拉力的功率分别为P1、P2，滑轮组的机械效率分别为η1、η2（忽略绳重与摩擦），则（　 　）
A．F1＜F2 ，η1＝η2 B．W1＞W2，P1＞P2
C．F1＞F2，η1＞η2 D．W1＝W2，P1＝P2
AD
机械效率的比较（滑轮组）
②忽略绳重和摩擦：W额=G动h（相等），又W有=Gh（相等）
→W总=W有+W额（相等）→η相等
③ →（相等）
→（相等）
×
√
√
√
√
W有=Gh（相等）
G同
h同
t同
n1＝3 n2＝2
G动同
①G同，G动同，n1＞n2，
→F1×
五、习题巩固
8. 将同一物体分别沿粗糙程度相同的斜面AB、AC以同一速度从底部匀速拉到顶点A（sAB＞sAC），施加的力分别为F1、F2，机械效率分别为η1、η2，则（　 ）
A．F1＞F2 ，η1＜η2 B．F1＞F2 ，η1=η2
C．F1＜F2 ，η1＜η2 D．F1＜F2 ，η1＞η2
C
机械效率的比较（斜面）
斜面越缓，越省力
9. 甲、乙杠杆的质量和长度均相同，机械摩擦不计，分别使用甲、乙杠杆将物体A提升相同的高度，则在工作过程中，甲、乙杠杆的机械效率相比（　　）
A．甲的大 B．乙的大
C．一样大 D．无法确定
机械效率的比较（杠杆）
在提升物体时，甲需要克服杠杆自重做功→额外功
B
G同
f同
h同
W有=Gh（同）
W额=fs→W额1＞W额2
G同
h同
W有=Gh（同）
甲杠杆重心提高
，机械效率越低
×
×
乙杠杆重心不变
×
10. 一小组用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率η与哪些因素有关：
（1）实验时，应竖直_______拉动弹簧测力计，使物体_________上升。
（2）多次改变动滑轮重，提升同一物体，绘制出图乙的图像。可知：被提升物体的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越___（大/小）。
（3）若不计绳重和摩擦，由图乙知当G动=5N时，被提升物体所受的重力为_____N。
（4）多次改变被提升的物重，用同一滑轮组匀速提升物体，若不计绳重和摩擦，则下图中能粗略反映滑轮组的机械效率η与提升物重G关系的是______。
（5）在交流讨论时，小红提出在探究“滑轮组的机械效率是否与物重有关”时，要保证每次提升重物的速度相同，你_______（同意/不同意）她提出的观点。
匀速
匀速
测量滑轮组的机械效率
小
20
C
不同意
五、习题巩固
G=20N
η和G不成正比，不是线性关系
G=？
11.在一次车辆故障处理过程中，拖车所用装置简化为如图所示的滑轮组。 为了尽快疏通道路，交警指挥拖车只用了30s时间，就将水平路面上重力是1.5×104N的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是5m/s，绳子自由端的拉力是500N，地面对故障车的摩擦力为车重力的0.08。求：
（1）拉力在30s内所做的功；
（2）整个装置的机械效率。
滑轮组（水平匀速拉动物体）
五、习题巩固
解：已知t=30s,v车=5m/s，F=500N，G=1.5×104N，f=0.08G，n=3
答：（1）拉力在30s内所做的功为2.25×105J；（2）整个装置的机械效率为80％。
t
G
n=3
v车
①s车=v车t
②s=ns车
F
③W总=Fs
④f=0.08G
⑤W有=fs车
方法：
①读题时找物理量标符号
②根据公式寻找各量之间的关系
③列式规范作答
滑轮组（水平匀速）：
W有=fs物 ， W总=Fs
三、机械效率的计算
12. 工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800N的重物缓慢匀速竖直提升3m,人对绳的拉力为500N,不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为9m
B. 动滑轮的重力为200N
C. 人通过滑轮组做的有用功为1500J
D. 滑轮组的机械效率为53.3%
s=nh=2×3m=6m
W有=Gh=800N×3m=2400J
G
h
F
n=2
滑轮组(竖直匀速提升物体)
×
×
×
B
√
13. 用滑轮组匀速提升浸没在水中的重为2.6×104N的重物。重物在露出水面前受到的浮力为1×104N，重物露出水面后受到的拉力F为1×104N，不计绳重及摩擦。
求：
（1）动滑轮的重力；
（2）当重物完全在水面下时，滑轮组的机械效率；
（3）当重物完全露出水面后，滑轮组的机械效率。
五、习题巩固
滑轮组(竖直匀速提升物体)
解：已知G=2.6×104N，F浮=1×104N，F=1×104N，n=3
（1）不计绳重及摩擦，当重物完全露出水面后：
（2）不计绳重及摩擦，当重物完全在水面下时：
（3）当重物完全露出水面后：
G
F浮
n=3
F
答：……
14.如图所示，从斜面底端沿斜面向上拉一个重为4.5 N的物体到斜面顶端，斜面长1.2 m、高0.3 m，拉力做功为2.16 J，求：
（1）拉力的大小；
（2）拉动物体过程中额外功；
（3）斜面的机械效率；
（4）物体受到的摩擦力。
五、习题巩固
斜面（提升物体）
解：已知G=4.5N，s=1.2m，h=0.3m，W总=2.16 J
（1）由W总=Fs，得
W额=W总-W有=2.16 J-1.35J=0.81J
（2）W有=Gh=4.5N×0.3m=1.35J
（4）由W额=fs，得
答：（1）拉力的大小为1.8N；（2）拉动物体过程中额外功0.81J；
（3）斜面的机械效率62.5％；（4）物体受到的摩擦力0.675N。
G
s
h
W有=Gh
W总
W额=W总-W有
斜面：W额=fs →
斜面：W总=Fs →
15.如图1，轻质杠杆在水平位置平衡。现利用该杠杆提升货物（如图2），货物重120N，在竖直向下大小为120N的拉力作用下，该杠杆从图中水平位置缓慢匀速转至虚线位置，此过程中重物上升的高度为0.8m，拉力下降的高度为1m。求：
（1）提升货物做的有用功W有；
（2）拉力做的额外功W额；
（3）该杠杆的机械效率η。
五、习题巩固
杠杆（提升物体）
解：已知G=120N，F=120N，h=0.8m，s=1m
（2）W总=Fs=120N×1m=120J
W额=W总-W有=120 J-96J=24J
（1）W有=Gh=120N×0.8m=96J
答：（1）提升货物做的有用功W有为96J；
（2）拉力做的额外功W额为24J；
（3）该杠杆的机械效率η为80％。
G
F
h
s
W有=Gh
W总=Fs
W额=W总-W有
有用功
总 功
额外功
机械 效率
W有=Gh
W总=Fs
（s=nh）
W额=W总-W有=Fs-Gh
竖直匀速提升物体
W有=Gh
W总=Fs
W额=W总-W有=Fs-Gh
W有=Gh
W总=Fs
W额=W总-W有=Fs-Gh
G
F
或
W额=fs
F
G
f
G
F
不计绳重和摩擦：
W额=G动h
滑轮组
斜 面
杠 杆
W有=fs物
W总=Fs
W额=W总-W有=Fs-fs物
（s=ns物）
水平匀速拉动物体
F
f
G
F
W有=（G-F浮）h
W总=Fs
（s=nh）
W额=W总-W有=Fs-（G-F浮）h
不计绳重和摩擦：
W额=G动h
提升物体
提升物体
在空中提升：
在液体中提升：
方法：
①读题时找物理量标符号
②根据公式寻找各量之间的关系
③列式规范作答
六、课堂小结