沪粤九年级上册物理 第十一章 第三节 如何提高机械效率 导学案

第三节
如何提高机械效率
【学习目标】
1、结合实例认识有用功、额外功、及总功，掌握各种功的计算方法
2、掌握机械效率的概念，会进行简单计算
3、能通过实验探究滑轮组机械效率影响因素
【学习重点】正确找到有用功、额外功、总功及机械效率的简单计算
【学习难点】正确找到有用功、额外功、总功及机械效率的简单计算
【自主学习】
知识点1．功的分类
1.有用功:
。
2.额外功:
。
3.总功:_
。
4.三者关系:
。
2．机械效率：（1）定义:
。（2）公式：
。
知识点2．机械效率
1.___________________________叫机械效率。用_______表示总功,_______表示
有用功,________表示机械效率。计算机械效率的表达式是:__________________
2.提高机械效率的办法主要有哪些?
知识点3．测量滑轮组的机械效率
学生分组实验：
测量滑轮组的机械效率
实验目的：
实验原理：
实验器材：
注意事项：竖直向上，缓慢拉动测力计。
实验步骤：
实验次数
钩码的重力G/N
钩码上升高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
绳端移动距离S/m
总功W总/J
机械效率η
1
2
3
交流讨论：
⑴影响滑轮组机械效率高低的主要因素是什么？
⑵对于同一滑轮组如何提高机械效率？
⑶机械效率和功率的区别？
【典型例题】
1、下列说法正确的是（　　）
A．效率高的机械，功率一定大
B．做功时间长的机械，功率一定大
C．所有机械的机械效率都小于1
D．功率大的机械做的功一定多
2、在不计摩擦和绳子质量的情况下,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组,则下列选项正确的是
（
）
A.η组<η动<η定
B.η定<η动<η组
C.η动<η定<η组
D.η定<η组<η动
3、利用如图所示的滑轮组提起重物。（1）当被提起重物的重力是150N时，滑轮组的机械效率为60%，求绳端拉力。（2）若被提起重物的重力为250N时，求重物上升2m时，绳端拉力做的功。（绳的自重和轮轴间摩擦均不计）
4、在物理课上，同学们通过实验对斜面的机械效率进行探究。其中一组同学研究“斜面的倾斜程度跟机械效率的关系”。下表是他们的部分实验数据。　　
实验序号
斜面倾q
/
°
木块重G/N
拉力F/N
斜面高
h/cm
斜面长
S/cm
机械效
率η/%
1
10
2
0.6
10
57.6
57.9
2
15
2
0.8
10
38.6
64.8
3
20
2
1.0
10
29.2
68.5
4
25
2
1.1
10
24.0
75.8
5
30
2
1.2
10
20.0
83.3
（1）分析表中的数据，可以知道：
　　①斜面的机械效率跟斜面倾角（倾斜程度）的关系是_______________；
　　②实验中，拉力做的有用功__________（填“相等”或“不相等”）；
　　③实验中，随着斜面倾角的增大，拉力做的总功__________（填“增加”“不变”或“减少”）；
④额外功减少的原因是______________________________________。
（2）进而可以有如下推论：
①木块受到的摩擦力跟斜面倾角的关系是_______________________；
　
②从影响滑动摩擦力大小因素方面分析，在实验中，摩擦力的大小发生变化的原因是_______________________。
【反馈检测】
1、关于机械效率的下列说法中，正确的是（　　）
A．利用机械越省力，机械效率越高
B．机械做功越快，机械效率越高
C．有用功相同、总功越大机械效率越高
D．额外功相同、有用功越大的机械效率越高
2、工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（　　）
A．有用功减小，总功不变
B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小
D．有用功不变，总功减小
3、工人用如图所示的滑轮组提起重2000N的物体，若工人匀速提升这个物体所用的拉力是800N，则该滑轮组的机械效率为　　　　　　；若工人用800N的拉力在1min内将这个物体匀速提高了3m，他做功的功率为　　　　　　W。
4、某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子a连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b被拉断，每次物体拉动的距离均为2m。通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图象如图乙。（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求：
（1）动滑轮重力；
（2）当滑轮组的机械效率为80%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率；
（3）一个重500N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计算分析他能否实现。
参考答案
【典型例题】
1、
C
2、
A
∵匀速提升同一物体到同一高度处，
∴三种情况下做的有用功相同，大小都为W有用；
∵不计绳子质量和摩擦，
∴使用滑轮做的额外功：W额=G轮h，
又∵使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的动滑轮的个数为0、1、2，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组做的额外功：W额1＜W额2＜W额3，
∵W总=W有用+W额，
∴三种情况下做的总功：W定＜W动＜W组，
∵η=
W有用/W总，
∴使用定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率：η定＞η动＞η组。
3、（1）
由于s=2h，W有=Gh，W总=Fs，因此根据机械效率公式有：
。（2）由上问知：G动+G=2F，得G动=2F-G，G动=100N，所以W额=
G动×h/=100N×2m=200J，W有=
G物×h/=250N×2m=500J，W总=W有+W额=500J+200J=700J。
4、⑴①倾角越大，机械效率越高；②相等；③减少；④木块受到的摩擦力变小了
　　⑵①倾角越大，摩擦力越小；②木块对斜面的压力变小了
【反馈检测】
1、
D
2、D
3、62.5%；160
【解析】由图知，n=4，
（1）滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%=62.5%；
（2）s=4h=4×3m=12m，W总=Fs=800N×12m=9600J，拉力的功率：P===160W。
4、（1）因为η====，
所以动滑轮重力为G动===200N；
（2）当滑轮组机械效率为η2=80%时，根据η=得，
物体受到的摩擦力为f2===800N，
所以滑轮组的有用功率为P=F2v=f2v=800N×0.2m/s=160W；
（3）当物体与地面间摩擦力达到最大f3=1600N时，
作用在绳子自由端的拉力为F最大=（f3+G动）=×（1600N+200N）=600N，
因为F最大=600N＞G=500N，所以中学生无法直接拉断绳子。
【学习小结】
通过这堂课，你有什么收获？你还有什么疑问？请将你的收获和反思记下来。
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