12.3 机 械 效 率 习题课件—2020-2021学年人教版八年级物理下册（30张PPT）

第十二章 简 单 机 械
第3节 机 械 效 率
目录
知识梳理
01
课堂演练
02
课堂检测
03
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}课程要求
1.知道有用功、额外功和总功的含义，知道它们之间的关系
2.知道机械效率，了解提高机械效率的途径和意义
探究实验
测量滑轮组的机械效率
课时重点
能结合实例认识什么是有用功、额外功和总功，理解机械效率的概念，会利用机械效率公式及其变形进行有关的计算
课时难点
会分析影响机械效率大小的因素，能指出提高机械效率的方法
知识梳理
知识点1 有用功、额外功和总功
1. 有用功：人们必须要做的功叫做有用功，用W有表示.
2. 额外功：人们不需要但不得不额外做的功叫做额外功，用W额表示.
3. 总功：____________和____________之和叫做总功，用W总表示.
有用功
额外功
4. 将____________跟总功的比值叫做机械效率，用符号____________来表示，公式为____________.
5. 总功和有用功的关系是W总=____________，所以有用功总_________总功，所以机械效率总____________1.
有用功
知识点2 机械效率
η
W有+W额
小于
小于
知识点3 测量滑轮组的机械效率
6.原理：η=____________.
7. 应测物理量：____________、_________________、____________、_______________________________________.
8.表达式：η=____________.
W有
—
W总
物重G
物体上升的高度h
拉力F
绳子自由端移动的距离s
Gh
—
Fs
课堂演练
知识点1 有用功、额外功和总功
【典例1】（2020铜仁）建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图12-3-1所示.在匀速吊起重为4.8×103 N的物体时，物体4 s内上升了6 m，在此过程中，拉力F为2×103 N.求：
(1)起重机吊起重物过程中所做的有用功.
(2) 拉力F的功率.
答案：(1)2.88×104 J
(2)9 000 W
【变式拓展1】如图12-3-2所示，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着10 N的重物匀速上升，绳子自由端移动1 m，动滑轮重为2 N，求：
（1）拉力F.
（2）物体上升的距离.
（3）有用功和总功.
解：（1）拉力F= = =6 N.
（2）物体上升的距离h= = =0.5 m.
（3）有用功W有=Gh=10 N×0.5 m=5 J.
总功W总=Fs=6 N×1 m=6 J.
答：(略)
思路点拨 理解有用功、额外功、总功的概念.在滑轮组中，拉力所做的功是总功，物体重力所做的功是有用功，额外功主要是动滑轮重力、绳重、绳子与滑轮的摩擦等因素造成的.
课堂演练
知识点2 机械效率
【典例2】（2020凉山）关于功率、机械效率，下列说法正确的是（　　）A. 做功越多的机械，其功率就越大
B. 越省力的机械，其功率就越小
C. 做功越慢的机械，其机械效率就越低
D. 有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高
D
【变式拓展2】甲的机械效率比乙高，这说明（　　）
A. 甲做的总功比乙多
B. 甲做的有用功比乙多
C. 做相同的总功，甲做的额外功比乙少
D. 做相同的总功，甲做的有用功比乙少
C
【典例3】如图12-3-3所示，建筑工人用一个滑轮组将重为600 N的物体均速提升2 m，所用时间为40 s，人所用的拉力是400 N，不计绳重与摩擦，则（　　）
A. 此滑轮组的机械效率为50%
B. 此滑轮组的有用功为1 200 J
C. 拉力所做的总功为800 J
D. 工人的功率为30 W
B
【变式拓展3】如图12-3-4所示，沿斜面向上拉一个重为4.5 N的物体到斜面顶端，斜面长1.2 m，高0.3 m，拉力做功为2.16 J，则这个斜面的机械效率是_________%，物体受到的摩擦力是__________N.
62.5
0.675
思路点拨 机械效率是有用功与总功的比值，在斜面中，有用功是重物重力所做的功，额外功是摩擦力做的功，根据有用功、额外功、总功及其机械效率的关系我们可以解得答案.
课堂演练
知识点3 测量滑轮组的机械效率
【典例4】小雪和小红在“测量滑轮组机械效率”的实验中，使用了如图12-3-5所示的实验装置，她们分别记下了弹簧测力计和钩码的位置.
(1)小红____________拉动弹簧测力计，使钩码匀速升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5 N；同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.2 m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算的数据如下表：
匀速
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}钩码重
/N
弹簧测力计
提升的高度/m
有用功
/J
总功
/J
机械效率
1
0.4
0.2
0.2
100%
(2)小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，她们意识到出了错误.请你帮助她们找出原因__________________________________.
(3)该滑轮组的机械效率实际为____________%.
(4)若提升的钩码重增加到6 N，则该滑轮组的机械效率将______(填“变大”“变小”或“不变”).
弹簧测力计提升的高度错误
66.7
变大
【变式拓展4】（2020朝阳）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图12-3-6所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示.
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}实验次数
1
2
3
钩码所受的重力G/N
2
4
6
钩码上升的高度h/cm
10
10
10
拉力F/N
0.8
1.5
①
绳自由端移动的距离s/cm
30
30
30
机械效率η
83.3%
②
（1）实验中应__________________拉动弹簧测力计使钩码上升.
（2）表格中编号①的数据应为____________；编号②的数据应为____________.
（3）比较实验数据可得出的实验结论是:使用同样的滑轮组，_______________________________________.
（4）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为____________N.
竖直向上匀速
2.2
88.9%
提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高
0.4
思路点拨 运用实验原理η= 分析，测量的表达式是η=
.经过多次测量可知：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：所提物重、动滑轮重、绳重和摩擦力.机械效率高低与物体提升高度、绳子的绕线方式等无关.实验结论有：
（1） 用同一个滑轮组提升不等重的物体时，物体的重力越大，机械效率越高.
（2）用不同的滑轮组提升等重的物体时，滑轮组的动滑轮越重，机械效率越低.
W有用
——
W总
Gh
——
Fs
（3）用一个滑轮组提升同一个物体时，提升高度不同，机械效率相同.
易错辨析：
(1)绳子自由端移动的距离s与重物提升的高度h的关系：s＝nh（n表示提升动滑轮的绳子的股数）.若没有刻度尺，实验也能进行，因为η= .
(2)实验中应该匀速缓慢拉动弹簧测力计.
Gn
—
F
课堂检测
D
1. （3分）下列有关功率与机械效率的说法正确的是( )
A. 机械效率越高，机械做功一定越快
B. 做功越多的机械，机械效率一定越高
C. 功率越大的机械，机械效率一定越高
D. 功率与机械效率无直接必然的联系
2. （3分）如图12-3-7所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重. 则下列说法正确的是( )
A. 甲较省力，机械效率较低
B. 乙较省力，机械效率较低
C. 甲较省力，机械效率较高
D. 乙较省力，机械效率较高
B
3. （3分）如图12-3-8所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程( )
A. 额外功较小
B. 额外功较大
C. 总功较小
D. 总功较大
D
4. （3分）用如图12-3-9所示的滑轮组在10 s内将300 N的重物匀速提升3 m，已知动滑轮重30 N，不计摩擦，则（　　）
A. 利用滑轮组所做的有用功是450 J
B. 绳子自由端移动的速度是0.9 m/s
C. 拉力的功率是99 W
D. 滑轮组的机械效率是80%
C
5. （3分）图12-3-10为“测量滑轮组机械效率”的实验装置. 在弹簧测力计拉力的作用下，重6 N的物体2 s内匀速上升0.1 m，弹簧测力计示数如图12-3-10所示（不计绳重与摩擦）. 下列说法错误的是( )
A. 弹簧测力计的拉力是2.4 N
B. 物体上升的速度为0.05 m/s
C. 弹簧测力计拉力的功率为0.12 W
D. 滑轮组的机械效率约83.3％
C
6. （3分）一台起重机在10 s内将重为3 600 N的货物匀速提高了4 m，起重机做的有用功是____________J. 若起重机做的额外功是9 600 J，则机械效率是____________，起重机的功率是____________W.
1.44×104
60%
2 400
7. （3分）用图12-3-11甲、乙两种方式将同一重物匀速提升相同高度. 图中所有滑轮等重，且不计绳重和摩擦. 在重物上升过程中，甲的有用功___________乙的有用功，甲的额外功____________乙的额外功，甲的总功____________乙的总功，甲的机械效率____________乙的机械效率. （均填“大于”“等于”或“小于”）
等于
小于
小于
大于
8.（3分）（2020鞍山）如图12-3-12所示，小丽用滑轮组拉动重为600 N的物体A.以0.1 m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动10 s.所施加的拉力F=100 N(忽略绳重和滑轮重).若该渭轮组的机械效率为75%，则绳端移动的距离为____________m，滑轮组做的有用功为____________J，地面对物体A的摩擦力为____________N.
2
150
150
9.(6分)（2020龙东）如图12-3-13所示，人用滑轮组拉着重810 N的物体使其沿竖直方向以0.1 m/s的速度匀速向上运动了5 s，人对绳子向下的拉力为300 N.求：
(1)物体上升的高度.
(2)滑轮组的机械效率.
(3)拉力的功率.
答案：(1)0.5 m
(2)90%
(3)90 W