12.3 机械效率 (第2课时) 课件（共26张PPT） 2023-2024学年人教版物理八年级下册

(共26张PPT)
第十二章　简单机械
第3节　机械效率(第2课时)
课程标准(2022年版) 本节要点
3.2.3　了解提高机械效率的意义和途径． 1．学会测量滑轮组的机械效率,知道影响滑轮组机械效率的因素．(重点)
2．知道测量斜面机械效率的方法．
学生实验:测量滑轮组的机械效率．
实验器材:滑轮组、钩码、细线、____________和________．
实验原理:______．
需要测量的物理量:____________、__________________、 ___________
___________、______________________．
测量滑轮组的机械效率
弹簧测力计
刻度尺
η＝
物体的重力
物体被提升的高度
绳子自由
绳子自由端移动的距离
端的拉力
实验步骤:
(1)如图1所示安装滑轮组．
(2)用弹簧测力计将2 N的钩码缓慢提升0.1 m,读出拉力F的值,用刻度尺测出绳子自由端移动的距离s,将数据填入表格.
(3)根据表中数据,重复下表中的第2、3次实验．
(4)改变滑轮组的绕线方式,如图3所示,完成表格
中的第4次实验．
(5)改变动滑轮的重量(换用更轻或更重的动滑轮),
完成表格中的第5次实验．
(6)算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格．
实验表格:
次数 钩码的重力G/N 提升的高度h/m 有用功 W有/J 拉力F/N 绳子自由 端移动的 距离s/m 总功 W总/J 机械效
率η
1 2 0.1
2 2 0.2
3 4 0.1
4 4 0.1
5 4 0.1
分析表格数据,交流讨论:
(1)比较分析第1次和第2次实验,可知滑轮组机械效率与物体升高的高度______(选填“有关”或“无关”)．
(2)比较分析第___次和第___次实验,可知滑轮组提升的重物的重力越大,机械效率越____(选填“高”或“低”)．
(3)比较分析第3次和第4次实验,可知滑轮组的机械效率与滑轮组的绕线方法______(选填“有关”或“无关”)．
(4)比较分析第4次和第5次实验,可知用滑轮组提升同一重物,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越____(选填“高”或“低”)．
无关
1
3
高
无关
低
小明和小平做“探究影响滑轮组机械效率因素”的实验:
(1)若小明、小平两人用如图甲所示的相同定滑轮和动滑轮组装滑轮组,但绕线方法不同,且小平的更省力,请帮助他们画好绕线．
如图所示：
答案图
乙
甲
(2)他们的实验数据记录如上表所示:
次数 钩码的重 力G/N 提升的 高度h/m 有用功 W有/J 弹簧测力 计的读数 F/N 弹簧测力 计上升的 距离s/m 总功 W总/J 机械效
率η
1 2 0.1 0.2 1.2 0.3 0.36 56%
2 2 0.2 0.4 1.2 0.6 0.72 56%
3 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48
4 6 0.1 0.6 2.2 0.2 91%
5 2 0.2 0.4 1.8 0.4 0.72 56%
①实验原理为______（用公式表示);
②从表中数据可知,1、2、3次实验数据是采用______的实验装置得到的,4、5次数据是采用______的实验装置得到的;(均选填“小明”或“小平”)
③在实验操作中应沿______方向______拉动弹簧测力计;
④若忽略绳重和所有摩擦,从1、2次实验数据可知实验所用滑轮组的动滑轮重力为_____N;
⑤实验数据中有一组是错误的,错误的是第___次实验数据;

η＝
小平
小明
竖直
匀速
1.6
4
⑥比较第1、3次实验数据可以分析得出:使用同一滑轮组,______________可以提高滑轮组的机械效率;
⑦比较第______次实验分析得出:使用同一滑轮组,物体升高的高度对机械效率无影响;
⑧比较第2、5次实验分析得出:使用相同的动滑轮和定滑轮,__________对机械效率无影响．只要滑轮组的结构一定,已知滑轮组绕线的有效股数n,测滑轮组的机械效率的实验器材就可以不需要________(填一种测量工具名称),且机械效率的表达式通式为η＝____用本题中有关字母表示),并算出第3次实验的机械效率为________(精确到0.1%)．
增加物体重力
1、2
绕线方式
刻度尺

83.3%
(3)通过实验,你认为提高滑轮组的机械效率可以采用哪些方法 ______
_____________________________ (至少写出两种)．
物体的重力;减小动滑轮的重力
【实验拓展】
(4)小青用如图乙所示的滑轮组做实验．每个滑轮重与小明、小平的相同．与他们相比,小青的滑轮组机械效率将______ (选填“变大”“变小”或“不变”),其原因是___________________________ ．
变小
动滑轮重力变大,额外功增加
增加
1．测滑轮组的机械效率的实验原理:η＝．
2．滑轮组的机械效率与物体的重力、动滑轮的重力、绳重和摩擦有关,与物体上升的高度、滑轮组绕线方式等因素无关．
3．提高滑轮组的机械效率主要有两方面思考:①增加有用功:增加提升物体的重量;②减少额外功:减小动滑轮的重力、绳重和摩擦力．
4．影响斜面机械效率的因素主要是摩擦力,提高机械效率就要减小斜面的摩擦力,具体从两方面入手:①增大斜面的倾斜角度(即减小压力);②减小斜面的粗糙程度．
5．影响杠杆机械效率的主要因素有杠杆自身的重力、物体的重力等．
(2023·东莞月考)如图是用滑轮组水平向右移动重物的场景．已知A物体重为20 N,在水平面滑动时受到的摩擦力为15 N,拉力
F＝6 N,A物体在10 s内匀速移动的距离为0.6 m,则(　　)
A．1 s内拉力做的功为3.6 J
B．滑轮组的机械效率约为83.3%
C．拉力F的功率为1.2 W
D．绳子自由端移动的速度为1.8 m/s
水平方向上使用滑轮组
1
B
变式1　如图所示,用滑轮组帮助汽车脱困时,滑轮B的作用是______________;汽车被匀速拉动时,作用在绳子上的拉力F为1 000 N,滑轮组的机械效率为80%,则汽车受到的摩擦力为_______N．
改变力的方向
1 600
　滑轮组水平移动物体时机械效率的求解方法
1.有用功W有＝fs物(水平拉物体时,滑轮组克服物体受到的摩擦力做有用功)．
2. 总功W总＝Fs绳(F表示人的拉力,s绳表示绳子自由端移动的距离,s绳＝ns物)．
3.滑轮组水平移动物体的机械效率η＝．
如图所示,一辆货车匀速从山底A开到山顶B．货车重为5.0×104 N,山坡AB的长s为2 000 m,高h为300 m,牵引力保持2.5×104 N不变,不计空气阻力．求:
(1)汽车从山底开到山顶牵引力所做的有用功;
斜面的机械效率
2
解:牵引力做的有用功
W有＝Gh＝5.0×104 N×300 m＝1.5×107 J
答:汽车从山底开到山顶牵引力所做的有用功为1.5×107 J;
(2)山坡的机械效率．
解:汽车从山底开到山顶所做的总功
W总＝Fs＝2.5×104 N×2 000 m＝5×107 J
山坡的机械效率η＝＝30%
答:山坡的机械效率为30%．
变式2　[物理学与工程实践]天门山盘山公路层层叠起,直冲云霄,如图所示,公路全长约10 km,公路的海拔落差高度约1 000 m.新能源纯电动客车满载时总质量为6 000 kg,以80 kW的恒定功率、4 m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶.(客车所受重力和阻力大小不变,g取10 N/kg)求:
(1)整个过程中,电动机对客车和游客所做的有用功;
解:客车和游客的总重力
G＝mg＝6 000 kg×10 N/kg＝6×104 N
电动机对客车和游客所做的有用功
W有＝Gh＝6×104 N×1 000 m＝6×107 J
答:整个过程中,电动机对客车和游客所做的有用功为6×107 J;
(2)客车从山底行驶至山顶所用的时间;
解:s＝10 km＝1×104 m,由v＝可得
整个过程所用的时间t＝＝2.5×103 s
答:客车从山底行驶至山顶所用的时间为2.5×103 s;
(3)盘山公路的机械效率．
解:P＝80 kW＝8×104 W,由P＝可得电动机所做的总功
W总＝Pt＝8×104 W×2.5×103 s＝2×108 J
盘山公路的机械效率η＝＝30%
答:盘山公路的机械效率为30%．
　 用简单机械提升重物的机械效率的求解方法
1．有用功都是W有＝G物h ．
2．总功都是W总＝Fs(F表示拉力,s表示拉力移动的距离)．
3．提升重物机械效率的通用公式为η＝(滑轮组可化简为η＝)．
4．若图乙中滑轮组不计绳重与摩擦,只有动滑轮自重产生额外功,则η＝．
1．[物理观念]以下哪种方法不能提高滑轮组的机械效率(　　)
A．在滑轮的转动轴中加润滑油,以减小摩擦力 　　
B．减小滑轮的自重
C．尽量增大所提升物体的重力 　　
D．尽量增大物体移动的距离
D
2．(2023·达州)搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢,常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端,已知斜面长5 m,高2 m,物体重1 000 N,沿斜面向上的推力为500 N,则下列判定不正确的是(　　)
A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用,合力为0
B．推力所做的功是2 500 J
C．这个斜面的机械效率为80%
D．物体受到斜面的摩擦力为100 N
A
3．如图所示,工人师傅通过滑轮组用50 N的拉力F拉动重500 N的物体A,使物体A以0.1 m/s的速度水平向左匀速运动5 s．已知拉动过程中物体A受到的摩擦力为120 N．则下列说法中(　　)
①绳子自由端移动的距离为1 m;②工人师傅通过滑轮组做的有用功
W有＝60 J;③滑轮组的机械效率为80%;④相同情况下,若用该滑轮组匀速拉动质量更大的物体,则滑轮组的机械效率不变．
A．只有①②正确 B．只有②④正确
C．只有②③正确 D．只有②③④正确
C
4． 工人用如图所示的滑轮组提升重为900 N的物体A,物体A被匀速提升的速度为1 m/s,所用拉力F为400 N,则5 s内,拉力F做的功为_______J,此时滑轮组的机械效率为______ ．当提升的物体质量比物体A更大时,机械效率______ (选填“变大”“变小”或“不变”)．(不考虑绳重与摩擦)
6 000
75%
变大
5．如图所示,斜面与水平地面的夹角为30°,某快递员用500 N的力,将重800 N的货物沿斜面匀速推上车厢,不考虑斜面形变,货物所受摩擦力的方向沿斜面向____;斜面的机械效率为______．不改变斜面与地面的夹角和货物的质量,采用__________________的方法可以提高斜面的机械效率．
下
80%
减小斜面粗糙程度