师大版八年级下册物理 9.6测滑轮组的机械效率 课件（37张ppt）

(共37张PPT)
初二年级
物理
测滑轮组的机械效率
知识重温
1.使用任何机械都不省功；
2.
用机械效率η来衡量不省功的效能；
4.机械效率是变化的；
3.
实际中的机械效率η<1。
η
20%
56%
74%
η
56%
83%
95%
任务1、机械效率η的测量
1、测量原理
直接提升
使用滑轮组提升
刻度尺和
弹簧测力计
调零、匀速
竖直向上
2、实验器材
钩码
细线
弹簧测力计
滑轮
刻度尺
铁架台
3、实验组装
沟槽
资料
4、测量方法
弹簧测力计示数的读取：
竖直向上匀速运动的过程中采集数据
4、数据测量
B
A
A′
B′
h
s
资料
5、实验步骤
（1）将弹簧测力计调零，竖直向上匀速提升钩码，在缓慢提升过程中读出弹簧测力计所用的拉力T并记录在表格中
。
（2）组装实验器材，用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，缓慢提升中读出弹簧测力计的示数F，用刻度尺分别测出绳自由端移动的距离s、钩码上升的高度h，并把测量数据F、s、h记录在表格中。
（3）更换不同的钩码，用同一滑轮组提升，将测量数据T、F、s、h记录到数据表格中。
（4）利用公式计算出相应的机械效率η并记录表格中。
任务2、影响机械效率η的因素分析
1、实验数据的采集
资料
绕线材质
G动/N
T/N
h/m
F/N
s/m
η
因变量
细金属链
0.3
2
0.11
0.95
0.33
70%
细棉线
0.3
2
0.12
0.78
0.36
85%
细棉线
0.15
2
0.10
0.75
0.30
89%
细棉线
0.15
1
0.12
0.4
0.36
83%
2、分析η与绕线自重的关系
缠绕滑轮组的绕线自重影响滑轮组的机械效率
绕线材质
G动/N
T/N
h/m
F/N
s/m
η
细金属链
0.3
2
0.11
0.95
0.33
70%
细棉线
0.3
2
0.12
0.78
0.36
85%
细棉线
0.15
2
0.10
0.75
0.30
89%
细棉线
0.15
1
0.12
0.4
0.36
83%
3、分析η与动滑轮的自重G动的关系
直接提升重物的拉力T相同，使用自重不同的动滑轮，η不同
动滑轮自重越小，η越大
绕线材质
G动/N
T/N
h/m
F/N
s/m
η
细金属链
0.3
2
0.11
0.95
0.33
70%
细棉线
0.3
2
0.12
0.78
0.36
85%
细棉线
0.15
2
0.10
0.75
0.30
89%
细棉线
0.15
1
0.12
0.4
0.36
83%
4、分析η与直接提升物体拉力T的关系
使用同一个机械，直接提升重物的拉力T增大，η增大
4、分析η与直接提升物体拉力T的关系
5、理论分析
动滑轮自重G动
绕线自重
直接提升物体拉力T
η与
摩擦阻力……
小结
1.从W有、W额两个方面分析η的影响因素；
2.使用不同机械——η可相同、可不同；
3.使用同一机械——η也可以不同；
4.
使用同一机械，提升物重所需的拉力T越大——η越大。
任务3、关于机械效率η的几点思考
思考1.在测量滑轮组机械效率的实验中，如果不用刻度尺进行重物提升高度h和绳端移动距离s的测量，能否完成实验？
s=nh
分析：
机械效率η的大小与提升重物的高度h无关
可以
思考2.越省力的滑轮组，它的机械效率就越大，这样的观点是否正确？
分析：
越省力的机械，其机械效率反而会相对减小
T=
F=
F=
F=
F=
h=
s=
s=
s=
s=
W有=
W总=
W总=
W总=
W总=
η
2N
0.1m
0.1cm
2.2N
0.22J
0.2cm
1.6N
0.32J
0.3cm
1.1N
0.33J
0.5cm
0.8N
0.4J
0.2J
91%
63%
60%
50%
T
n=1
n=2
n=3
n=5
越省力的机械，η会相对减小
思考2
思考3.同一滑轮组，被提升的物体重力G越大，机械效率η就越高。这样的观点是否正确？
G物/N
T/N
h/m
W有/J
F/N
s/m
W总/J
η
0.5
0.5
0.1
0.05
0.3
0.3
0.09
55.6%
2
2
0.1
0.2
0.8
0.3
0.24
83.3%
4
4
0.1
0.4
1.4
0.3
0.42
95.2%
分析：
T
G物/N
T/N
η
0.5
0.5
55.6%
2
2
83.3%
4
4
95.2%
T
G
T
G′
F浮
物重G增加，T可能不变，同一滑轮组，η不变
思考3
思考4.“不计绳重、摩擦和阻力，只考虑动滑轮自重”，这样的条件对解题有什么优越性？
例：有一重为800N的物体，在水中受到的浮力为200N，系在滑轮组的下端，如图所示，若动滑轮自重为150N。不计绳重、摩擦和水中阻力，求物体在水中匀速竖直上升时滑轮组的机械效率。（g=10N/kg）
分析：3个力的大小、2个关键条件
G动=150N
n=3
G物=800N
T
G物=800N
F浮=200N
匀速竖直、不计阻力
F
F
F
G动
T′
T=G物-F浮
3F=G动+T′
不计绳重、摩擦
G动=150N
n=3
G物=800N
T=G物-F浮
思考4.“不计绳重、摩擦和阻力，只考虑动滑轮自重”，这样的条件对解题有什么优越性？
nF
G动
T
对动滑轮进行受力分析、η与滑轮的绕法无关
小结：
s=nh
不计绳重、摩擦等，只考虑动滑轮自重
练习一.如图所示，甲、乙、丙三位同学分别用同一个动滑轮竖直向上匀速提升不同的钩码，并记录了如下表所示的实验数据。根据表中的实验数据回答下列问题。
（1）所用动滑轮重为_____N；（选填“1”“1.5”“2”）
1
?
提升钩码拉力T/N
钩码上升的高度h/cm
人对绳子的拉力F/N
绳自由端移动距离s/cm
时间
t/s
甲
3
5
2.1
10
2
乙
4
4
2.6
8
1
丙
7
6
4.2
12
3
练习一.如图所示，甲、乙、丙三位同学分别用同一个动滑轮竖直向上匀速提升不同的钩码，并记录了如下表所示的实验数据。根据表中的实验数据回答下列问题。
（2）有一位同学做功最多，他做的功为_______
J；
0.504
?
提升钩码拉力T/N
钩码上升的高度h/cm
人对绳子的拉力F/N
绳自由端移动距离s/cm
时间
t/s
甲
3
5
2.1
10
2
乙
4
4
2.6
8
1
丙
7
6
4.2
12
3
练习一.如图所示，甲、乙、丙三位同学分别用同一个动滑轮竖直向上匀速提升不同的钩码，并记录了如下表所示的实验数据。根据表中的实验数据回答下列问题。
（3）做功最快的是_______同学；（选填“甲”、“乙”或“丙”）
乙
?
提升钩码拉力T/N
钩码上升的高度h/cm
人对绳子的拉力F/N
绳自由端移动距离s/cm
时间
t/s
甲
3
5
2.1
10
2
乙
4
4
2.6
8
1
丙
7
6
4.2
12
3
练习一.如图所示，甲、乙、丙三位同学分别用同一个动滑轮竖直向上匀速提升不同的钩码，并记录了如下表所示的实验数据。根据表中的实验数据回答下列问题。
?
提升钩码拉力T/N
钩码上升的高度h/cm
人对绳子的拉力F/N
绳自由端移动距离s/cm
时间
t/s
甲
3
5
2.1
10
2
乙
4
4
2.6
8
1
丙
7
6
4.2
12
3
（4）利用表中的实验数据，可得出滑轮的机械效率与______________________有关。
匀速提升钩码的拉力T
机械效率η
71.4%
76.9%
85.4%
练习二.如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重900N的建筑材料A在5s的时间里，匀速竖直上升了1m，绳自由端匀速竖直向下移动了2m。在这个过程中，拉力F为500N，滑轮组的机械效率为η，拉力F做功的功率为P。求：
（1）滑轮组的机械效率η；
（2）拉力F的功率P。
。
分析：物体A被匀速竖直提升，则T=G=900N，h=1m；
绳端的拉力F=500N，它移动的距离s=2m。
解：
（1）
W有=Th=Gh=900N×1m=900J
W总=Fs=500N×2m=1000J
练习三.用如图所示的滑轮组提升物体A，在匀速竖直提升物体A的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向上的拉力F为400N，物体A上升的速度
vA为0.1m/s，滑轮组的机械效率为90%，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。求：
（1）拉力F做功的功率P；
（2）物体A所受的重力GA；
（3）动滑轮所受的重力G动。
卷扬机
分析：①s=2h，v绳=2vA；P=Fv绳；
②匀速竖直上升：T=GA
练习三.用如图所示的滑轮组提升物体A，在匀速竖直提升物体A的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向上的拉力F为400N，物体A上升的速度
vA为0.1m/s，滑轮组的机械效率为90%，不计绳重和滑轮与轴的摩擦。求：
（1）拉力F做功的功率P；
（2）物体A所受的重力GA；
（3）动滑轮所受的重力G动。
卷扬机
分析：③不计绳重和滑轮与轴的摩擦，对动滑轮进行受力分析，如图可得G动=2F-T。
F
F
G动
T
解：
（1）绳端的移动速度v绳=nvA
=2×0.1m/s=0.2m/s
拉力F做功的功率P=Fv绳=400N×0.2m/s=80W
（2）由滑轮组的机械效率
可得T=nFη=2×400N×90%=720N
物体A匀速竖直上升，GA=T=720N
（3）不计绳重和滑轮与轴的摩擦，对动滑轮进行受力分析，如图可得
G动=2F-T
=2×400N-720N
=80N
F
F
G动
T