11.4机械效率 课件(共34张PPT) 2023-2024学年教科版八年级物理下册

(共34张PPT)
第四节：机械效率
第十一章 机械与功
功：“W”
（1）概念：
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为功
（2）表达式：
W = F·s
（3）做功的两个必要条件：
a.物体要受到力的作用
b.物体要在力的方向上通过一定的距离
温故知新
1.了解有用功、额外功和总功。
2.重点掌握机械效率，并会应用公式进行相关的计算。
3.探究滑轮组机械效率跟哪些因素有关。
学习目标
你会选哪种方法呢？
想想议议
1
2
3
1
2
3
对沙子做功
对桶做功
克服人的重力做功
对沙子做功
对桶做功
对滑轮做功
对沙子做功
对口袋做功
对滑轮做功
对人们有用的功（工作目的）. 叫有用功。用“W有”表示
有用功加额外功叫总功。用“W总”表示
人们不需要但又不得不做的功.叫额外功。用“W额”表示（只能减小不可避免）
W总=W有+W额
一.有用功、额外功和总功
1、有用功：
2、额外功:
3、总功：
例：摩擦做的功、机械自重做的功
总功：人对机械做的功
1．小明用水桶从井里打水,有用功是 额外功是
2.若桶掉在水中,把装满水的桶捞起来,则有用功又是什么 额外功又是什么
有用功------对水做的功
额外功------对桶做的功
有用功------对桶做的功
额外功------对水做的功
区别有用功、额外功、总功
3．如图.工人师傅用动滑轮将泥土匀速提升上楼顶，有用功是 额外功是 总功是？
有用功------对泥土做的功
额外功------对桶和滑轮做的功
总功------拉力做的功
请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？
分析图中的三种办法，每种方法中人需做几部分功？
1.有用功( W有用):
为了达到目的,人们必须做的对人们有用的功.
这三种方法的目的都是要运沙子上楼，因此无论采取哪种办法都必须做的有用功：把100N的沙子提高6m所做的功。
W有用=G沙子h=100N×6m=600J
2.额外功(W额外) :人们并不需要但为了达到目的又不得不做的功.
方法1中：还需要把沙子装在桶里，所以在提沙子的同时还需要把桶提上去，还必须克服自身的重力走上去，因此必须克服桶的重力和自身的重力做功。
W1额外=(G人+G桶)×h =(400+20)N×6m=2520J
方法2中：还需克服桶的重力、动滑轮的重力以及滑轮与轴之间的摩擦力做功。摩擦忽略不计：
W2额外=(G桶+G滑轮)×h =(20+10)N×6m=180J
方法3：中提沙子的同时，还必须克服袋子的重力、动滑轮的重力、以及滑轮与轴之间的摩擦力做功；摩擦忽略不计：
W3额外=(G口袋+G滑轮)×h=(5+10)N×6m=90J
3.总功（W总）：有用功跟额外功的总和叫总功。
W总=W有+W额
计算三种方法需要做的有用功、额外功和总功
做功方式 有用功 额外功 总功
桶装，手提上楼 100N×6m (400+20)N×6m 3120J
桶装，动滑轮吊运 100N×6m (20+10)N×6m 780J
袋装，动滑轮吊运 100N×6m (5+10)N×6m 690J
由数据可知，第3种方法做的额外功最少，选择第3种方法最好。
我们一定都希望额外功越少越好。
二、机械效率
1.定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。
2.公式：
3.意义：
表示机械做功时，有用功在总功中所占的比例，是机械性能的重要指标。
4.因为 W有用 < W总 ，所以， η < 1。
机械效率一般用百分数表示，没有单位
活动：计算机械效率
在运沙子的三种不同做功方式中，我们已经计算出有用功、额外功和总功，接下来我们来计算三种不同方式的机械效率。
1
2
3
5.一些机械的机械效率
柴油机:28%～40%
起重机:40%～50%
抽水机:60%～80%
6.怎样才能提高机械的效率
减少额外功
改进结构，使其合理、轻巧
经常保养、定时润滑，减小摩擦
请你判断：下面说法中是否正确？
1．有用功越多，机械效率越高（ ）
2．额外功越少，机械效率越高（ ）
3．物体做功越慢，机械效率越低（ ）
4．做总功越多，机械效率越高（ ）
5．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（ ）
6．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（ ）
7．机械效率越高，越省力（ ）
√
√
×
×
×
×
×
如图所示的滑轮组匀速提升物体．已知物重G=240牛，手的拉力F=100牛，手上升距离为30厘米,则有用功为多少焦耳 该滑轮组的机械效率为多少
G
解:因为h = S=10cm=0.1m
1
3
W有=Gh=240 N×0.1m=24J
W总=FS=100 N×0.3m=30J
η= = ×100%=80%
W有
W总
24J
30J
F
实验探究
实验原理
实验器材
测量滑轮组机械效率
测量的物理量
G ---- 物体的重力
h ---- 物体升高的高度
F ---- 绳子自由端的拉力
s ---- 绳子自由端移动的距离
刻度尺、弹簧测力计、钩码、铁架台、“一定一动”的滑轮组、“二定二动”的滑轮组和长约2 m的细绳．
1.测出钩码的重力G，并记录表中
2.先后按如图所示的三种情况，将实验器材安装好。
3.匀速拉动弹簧测力计，使钩码G匀速上升，读出弹簧测力计所示拉力F的值 ，从刻度尺读出钩码升高的距离h和绳子自由端移动的距离S，记录数据在表格中。
实验步骤
滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 弹簧测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械
效率
（a） 1 0.1 0.1 0.4 0.3 0.12 83%
（b） 1 0.1 0.1 0.3 0.5 0.15 67%
（c） 1.5 0.1 0.15 0.4 0.5 0.20 75%
实验记录表
注意事项：
在提升钩码的过程中，要竖直向上，匀速提升钩码。
分析讨论
(1).a、b两个滑轮组,挂的钩码数量相同时,机械效率有什么不相同？
a、b两个装置，提起相同的物重，做相同的有用功，但b装置动滑轮多，需要做的额外功多，机械效率低。
总结:提起相同物重，动滑轮越多，机械效率越低
滑轮组 钩码重/N 钩码上升高度/m 有用功/J 弹簧测力计示数/N 绳子自由端移动距离/m 总功/J 机械
效率
（a） 1 0.1 0.1 0.4 0.3 0.12 83%
（b） 1 0.1 0.1 0.3 0.5 0.15 67%
（c） 1.5 0.1 0.15 0.4 0.5 0.20 75%
(2).b、c为同一个滑轮组,挂的钩码数量不同时，它的机械效率有什么变化？
总结：同一个滑轮组，提起物体越重，机械效率越高
b、c为同一个滑轮组， c装置挂的钩码质量越大，机械效率越高。因为提起的物体越重，做的有用功越多，机械效率越大。
实验结论
(1)物重：同一个滑轮组，提起的物体越重，机械效率越高。
影响滑轮组机械效率的因素：
(2)动滑轮重：提起的物重一样，动滑轮越重，机械效率越低。
(3)摩擦（轮与轴及轮与绳之间）、绳重。
减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率。 如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳
实验结论：
1.用不同的滑轮组提升同一重物时，机 械效率 ，动滑轮多的做的 功多，机械效率 （填高或低）
2.用同一滑轮组提升不同重物时，机械效率 ，重物越重做的 功多，机械效率 （填高或低）。
3.滑轮组提升重物时，机械效率的高低与 、 、以及 有关。
不同
额外
低
不同
有用
高
动滑轮重力
摩擦力
提升物体的重力
拓展：
提高机械效率的方法
增大有用功
（增加提升的物重）
减小额外功
减小机械自重（动滑轮重）
减小摩擦
滑轮组机械效率的推导公式
分析：不计摩擦和绳子重力时候滑轮组的机械效率：
条件：不计摩擦和绳子重力
达标练习
1.如图所示，工人师傅用250N的力将重400N的物体匀速提升1m，在此过程中滑轮组的机械效率是（ ）
A.80% B.62.5%
C.125% D.20%
解：有用功W有=Gh=400N×1m=400J
总功W总=Fs=Fnh=250N×2×1m=500J
机械效率
A
2.如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中（ ）
A.甲图省力，机械效率甲图大
B.甲图省力，机械效率一样大
C.乙图省力，机械效率乙图大
C.乙图省力，机械效率一样大
解：有用功W甲有=G物h= W乙有
机械效率
B
额外功W甲额=G动h= W乙额
总功W甲总=W甲有+W甲额= W乙总
3．李明用如图所示的滑轮组将重物为6N物体提升0.1m，弹簧测力计的示数为2.4N，下列结论正确的是 ( )
A．所做有用功为0.24J
B．所做总功为0.6J
C．所做额外功为0.34J
D．滑轮组的机械效率为83.3%
达标练习
D
4.用一个动滑轮将重为10N的物体提升1m， 所用拉力为6N，下列结论错误的的是 ( )
A．所做有用功为10J
B．所做总功为12J
C．所做额外功为24J
D．滑轮组的机械效率为83.3%
达标练习
C
知识小结
一、机械的三种功：
有用功——对人们有用的功
总功——动力对机械所做的功
额外功——对人们无用而又不得不做的功
二、机械效率：
1、定义：有用功与总功的比值。
3、公式理解：
2、公式：
1、η常用百分数表示
2、η小于100%
3、η没有单位