12.4机械效率-课件--（新教材）人教版八年级物理下册（52页PPT）

(共52张PPT)
人教版物理8年级下册培优备课课件（精做课件）12.4机械效率第十二章简单机械授课教师：Home .班级：八年级（*）班.时间：.小明和小聪以不同的方式搬运沙土，小明直接用手将盛有沙土的小桶从一楼提到三楼，小聪利用了动滑轮将盛有沙土的小桶从一楼提升到三楼。你能说说图中两种方法各自的优缺点吗？
情景导入
课堂导入
生活中我们常常会遇到“效率”这个词，利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。
课堂导入
利用机械帮助我们工作，会给我们带来极大的方便。有的机械可以省力，有的机械可以省距离。利用滑轮组提升重物，绳端拉力所做的功与滑轮组对重物所做的功相同吗
撬棒——省力
钓鱼竿——省距离
滑轮组——省力
使用机械能否省功
新知探究
知识点1 有用功和额外功
演示
研究使用动滑轮是否省功
1.如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。
2.如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功。
这两次拉力所做的功相同吗 为什么
新知探究
知识点1 有用功和额外功
视
频
新知探究
知识点1 有用功和额外功
实验次序 手的拉力F/N 手移动的距离s/m 钩码的重力G/N 钩码升高的高度h/m 拉力所做的功W/J
弹簧测力计直接提升钩码
通过动滑轮提升钩码
0.20
0.24
数据记录表格
实验结论：
实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但第二次实验中拉力做的功要多一些。
2 0.1 2 0.1
1.2 0.2 2 0.1
1. 生产生活中常常会用到各种机械设备，关于机械设备的机械效率，下列说法中正确的是(　　)
A. 机械设备做功越快，其机械效率越高
B. 机械设备所做的额外功越多，其机械效率越高
C. 用机械设备将重物提升得越高，其机械效率越高
D. 用同一机械设备将重物提升相同距离，提升的重物越重，其机械效率越高
返回
D
2. 用如图所示的剪刀剪纸时的机械效率为80%，这表示(　　)
A. 若作用在剪刀上的动力做功1 J，则有0. 2 J的功用于剪纸
B. 若作用在剪刀上的动力做功1 J，则有0. 8 J的功用于剪纸
C. 若作用在剪刀上的动力做功1 J，则有1 J的功用于剪纸
D. 若作用在剪刀上的动力做功1 J，
则有0. 8 J的功用于克服额外阻力
B
返回
1.有用功（W有用）：为了达到工作目的所做的功。
新知探究
知识点1 有用功和额外功
F拉
动滑轮对重物的拉力所做的功，等于克服物体重力所做的功，就是有用功，W有用 = F拉h = Gh。
（工作目的）
2.总功（W总）：使用机械时，动力对机械所做的功。
F
人对绳子的拉力所做的功就是总功，W总 = Fs 。
（实际付出）
3.额外功（W额外）：对人们没有用，但不得不做的功。
克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，就是额外功，W额外 = G动 h＋……
（无用付出）
W总= W有用+W额
新知探究
知识点1 有用功和额外功
大量实验表明，动力对机械所做的功总是大于机械对外所做的功（有用功）。事实上，使用任何机械都不能省功。
杠杆
斜面
例1、如图所示，一人用100 N的拉力通过滑轮组将重为300N的物体向上提起，绳重和摩擦不计。在拉力的作用下，物体匀速上升了1 m，求：
（1）人所做的有用功；
（2）人所做的总功；
（3）人所做的额外功。
（1）W有用=Gh=300 N×1 m=300 J；
（2）s=4h=4×1 m=4 m，
W总= Fs=100 N×4 m=400 J；
（3）W额外= W总－W有用=400 J－300 J=100 J。
典型例题
n=4
解：
在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好，即额外功在总功中所占的比例越小越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。
新知探究
知识点2 机械效率
输电铁塔上的滑轮
1.定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作
机械效率。
2.公式：
η=
W有用
W总
η=
W有用
W有用＋W额外
η=1－
W额外
W总
新知探究
知识点2 机械效率
输电铁塔上的滑轮
3.机械效率只有大小，没有单位。有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1。机械效率通常用百分数表示。
4.物理意义
机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。
例2、起重机把质量为0.5 t的重物匀速提升了3 m，而它的电动机所做的功是3.4×104 J，起重机的机械效率是多少 g取10 N/kg。
典型例题
解：
起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等
F=G= mg = 0.5×103 kg×10 N/kg = 5×103 N
起重机提升重物所做的功是有用功
W有用=Fh = 5×103 N×3 m = 1.5×104 J
起重机的电动机所做的功是总功 W总=3.4×104 J
因此，起重机的机械效率
η=
W有用
W总
= =0.44=44%
1.5×104 J
3.4×104 J
新知探究
知识点2 机械效率
起重机的机械效率
一般为40%~50%
抽水机的机械效率
一般为60%~80%。
讨论：如果前面例题中用起重机提升的重物质量为0.6t，那么它的机械效率还是44%吗 对一个机械来说，它的机械效率是恒定不变的吗
分析：不是，机械效率不是恒定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同。
下面我们通过测滑轮组的机械效率的实验来探究一下这个问题。
新知探究
知识点2 机械效率
新知探究
知识点3 测量滑轮组的机械效率
实验
测量滑轮组的机械效率
实验思路
要想测量滑轮组的机械效率，就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功，然后求出二者的比值。
本实验可以测量如图所示滑轮组的机械效率，请根据此实验装置思考：要想知道有用功和总功，需要测量哪些量
G
F
η=
W有用
W总
=
Gh
Fs
1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入下表。
实验过程
新知探究
知识点3 测量滑轮组的机械效率
2.按照图安装滑轮组，分别记下钩码和绳端（弹簧测力计挂钩底部）的位置。
3.缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的数值，用刻度尺测出钩码提升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入下表。
4.算出有用功W有用、总功W总、机械效率η并填入下表。
视
频
新知探究
知识点3 测量滑轮组的机械效率
改变钩码的数量，重复上面的实验。
次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 总功 W总/J 机械效率η
1
2
3
1 0.044
0.45 0.131
0.044
0.059
74.6%
1.5 0.055
0.65 0.164
0.0825
0.1066
77.4%
2 0.035
0.80 0.110
0.07
0.088
79.5%
数据记录
实验结论
新知探究
知识点3 测量滑轮组的机械效率
次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功 W有用/J 拉力 F/N 绳端移动的距离s/m 总功 W总/J 机械效率η
1
2
3
1 0.044
0.45 0.131
0.044
0.059
74.6%
1.5 0.055
0.65 0.164
0.0825
0.1066
77.4%
2 0.035
0.80 0.110
0.07
0.088
79.5%
用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高。
思考讨论：如果保持钩码重力一定，且钩码升高相同高度，改变动滑轮重量，动滑轮越重，机械效率怎样变化
物重一定，升高相同高度，则有用功不变，动滑轮越重时，额外功越多，根据
W有用
η
=
W有用＋W额外
可知，动滑轮越重，机械效率越小。
新知探究
知识点3 测量滑轮组的机械效率
分析：
想想议议
你在三次实验中测得的机械效率一样吗 说一说影响滑轮组机械效率的因素有哪些。
新知探究
知识点3 测量滑轮组的机械效率
分析：若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时：
Gh
Fs
＝
Gh
Fnh
＝
G
nF
＝
G＋G动
G
所以，影响滑轮组机械效率的因素主要有重物的重力G和动滑轮的重力G动。
η＝ ＝
W有用
W总
典型例题
例3、如图所示，用125 N的拉力F，把重力为300 N的木箱匀速提升3 m，滑轮组的机械效率为_____；假如在上升过程中，拉木箱的绳子突然断了，木箱由于______会继续向上运动一段距离。
80%
惯性
分析：
= =80%
300 N
3×125 N
Gh
Fs
＝
Gh
Fnh
＝
G
nF
η＝ ＝
W有用
W总
n = 3
新知探究
知识点3 测量滑轮组的机械效率
视
频
提高机械效率可以充分地发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。
3. “五一”假期，小点在游乐场观看杂技表演，有一项跳板节目引起了她的注意，如图所示。若支点在跳板的中央，当质量均为60 kg的两名男演员同时从1. 5 m高处由静止跳到跳板的同一端时，静立于跳板另一端质量为50 kg的一名女演员向上弹起3 m高。若不计空气阻力，则该跳板的机械效率约为(　　)
A. 60% B. 70%
C. 45% D. 83. 3%
D
返回
4. 如图1，小荣分别使用甲、乙两种机械匀速提升物体M (绳长不变)，做功情况如图2，则(　　)
A. 甲的总功大于乙 B. 甲的机械效率大于乙
C. 甲提升物体M的高度小于乙 D. 甲的机械效率等于乙
B
返回
5. 如图所示，工人用拉力F匀速提升重850 N的货物，在25 s内货物上升了5 m，所用的拉力为500 N，不计绳重及摩擦。
(1)求拉力F的功率；
(2)求动滑轮重；
(3)当货物重力增大到1 350 N时，求滑轮组的机械效率为多少？
返回
6. [2025深圳龙岗区期末] 《天工开物》记载了水碓舂米(指碾米脱壳)的场景：水流冲击水轮转动，同时带动多个舂锤上下运动。水碓取代了人力或畜力，使得农民在一天内能舂出更多米，大大提高了生产效率。关于此机械下列说法正确的是(　　)
A. 使用水碓舂米，可以省功
B. 一天内做的总功增加 C. 减少了额外功
D. 水碓舂米的机械效率可以达到100%
B
【点易错】
使用任何机械都不能省功。
返回
7. 现定义人对机械施加的力与机械对重物施加的力的比值叫作机械效能K，用于比较不同机械的省力程度。用甲、乙两个滑轮(组)匀速提升不同重物，不计绳重和摩擦，经测算描绘出两滑轮组的机械效能K与物体重力的倒数G－1的关系图线如图所示，
两图线平行。
则(　　)
A. 甲为定滑轮，乙为动滑轮
B. 甲、乙滑轮组中动滑轮重相等
C. 提升相同重物时，乙滑轮组机械效率比甲小
D. 甲滑轮组提升20 N重物时，机械效率为80%
C
返回
8. 举世瞩目的深中通道是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。如图是建造大桥时工程师用起吊装置匀速提升工件的示意图。已知工件重G＝4 000 N，每个滑轮重1 000 N，10 s内工件上升了2 m。不计绳重和摩擦，在此过程中(　　)
A. 滑轮组对工件做的功为2 000 J
B. 拉力F的功率为200 W
C. 拉力F移动的速度为0. 4 m/s
D. 滑轮组的机械效率为80%
D
返回
9. 如图，沿残疾人专用通道至入口和直接上台阶至入口相比较，可以______(填“省功”“省力”或“省距离”)；若将重900 N的小车沿10 m长的残疾人专用通道推至2 m高的入口处，沿残疾人专用通道所用的推力为200 N，在此过程中所受残疾人专用通道摩擦力大小为________N，该残疾人专用通道的机械效率为________。
省力
20
90%
返回
10. 如图所示，在拉力F的作用下，物体A在木板B的表面做匀速直线运动，木板B保持静止，受到地面水平向右10 N的摩擦力，弹簧测力计示数为20 N，拉力F为20 N，物体A所受摩擦力为______N，滑轮组的机械效率为______，拉力F增大至50 N时，弹簧测力计示数将_____________ (填“变小”“保持不变”或“变大”)。
30
75%
保持不变
【点拨】由题意知，木板B保持静止，处于平衡状态，受力平衡，因此木板B受到物体A向左的摩擦力等于其受到地面水平向右10 N的摩擦力与弹簧测力计的拉力之和，因此木板B受到物体A向左的摩擦力fA对B＝10 N＋20 N＝30 N，因为力的作用是相互的，因此物体A受木板B的摩擦力为30 N。由图可知，动滑轮上绳子的段数n＝2，
返回
11. [多选] 如图所示的装置，甲、乙分别表示两个滑轮组，连接滑轮和物块的细绳相同，绳子能承受的最大拉力为600 N，物块重为200 N，动滑轮重为20 N，当甲中绳自由端拉力为500 N，乙中绳自由端拉力为200 N时，物块以0. 1 m/s匀速水平向左移动；当甲中绳端拉力为500 N，乙中绳端拉力为F乙′时，物块处于静止状态，且物块与地面之间的摩擦力为0 N，物块
与水平地面粗糙程度均匀，忽略绳重及
滑轮转轴的摩擦，
则下列说法正确的是(　　)
A. 物块与地面之间的滑动摩擦力为200 N
B. F乙′＝260 N
C. 若物块以0. 1 m/s匀速向右移动，乙中绳端拉力的最小功率为14 W
D. 物块匀速移动时，乙的最大机械效率为83. 3%
BC
返回
机械效率
有用功和
额外功
课堂小结
W总= W有用+W额外
测量滑轮组的机械效率
有用功跟总功的比值
原理：
机械效率
η=
W有用
W总
η=
W有用
W总
=
Gh
Fs
同一滑轮组，物重越大，机械效率越高