2020-2021学年沪科版物理八年级全一册 第十章 第五节 机械效率 课件（共82张PPT）

(共82张PPT)
第十章
机械与人
第5节
机械效率
沪科版物理八年级全一册
1．知道有用功、额外功和总功的含义及三者的关系。
2．理解机械效率的概念，并能计算简单机械的效率。
学习目标
小明家住在二楼，买了一批木料，可以直接用手拉
到二楼，也可以使用动滑轮，使用动滑轮的作用为
了省力。
思考：用手直接对木料做功与手对机械做功相等吗？
为什么？
导入新知
1
知识点
有用功、额外功和总功
合作探究
人提沙子做功
1对砂子做功
2对桶做功
3克服自重做功
人拉滑轮做功
1对砂子做功
2对桶做功
3对动滑轮做功
人拉滑轮做功
1对砂子做功
2对口袋做功
3对动滑轮做功
有用功：有实用价值功，用W有用表示。
额外功：没有实用价值但又不
得不做的功，
用W额表示。
总功：有用功与额外功的总和，用W总表示。
W总=
W有用+
W额外
定义
[多选]关于有用功与额外功的说法，正确的是(　
　)
A．用水桶从井中提水时，对水做的功是有用功，而对水桶做的功是额外功
B．用水桶从井中提水时，对水桶做的功是有用功，对水做的功是额外功
C．当水桶掉进井里，需要将水桶打捞上来时，对水桶做的功是有用功，而对桶内的水做的功是额外功
D．从井中打捞水桶时，对水做的功是有用功，对水桶做的功是额外功
【例1】
A、C
【解析】
用水桶从井中提水的目的是为了从井中得到水，所以
对水做的功是有用功，而对水桶做的功是我们不需要
但又不得不做的，是额外功，故A正确，B错误；
从井中打捞水桶的目的是为了从井中捞起水桶，因此
对水桶所做的功是有用功，对水所做的功是额外功，
故C正确，D错误。
拓展：三种机械各种功的比较
机械功
杠杆
滑轮组(提重物)
斜面
有用功
W有用＝Gh
W有用＝Gh
W有用＝Gh
额外功
克服杠杆本身重力、摩擦力所做的功
W额外＝W总－W有用
克服动滑轮重、绳重、摩擦力所做的功
①W额外＝W总－W有用
②若不计绳重、摩擦力，W额外＝G动h
克服摩擦力所做的功
①W额外＝W总－W有用
②W额外＝
fL
总功
W总＝Fs
W总＝Fs
W总＝FL
新知小结
用铁桶从井中打水，此过程中(　　)
A．人对铁桶做的功是额外功
B．人对水做的功是额外功
C．人对水和铁桶做的功都是额外功
D．人对水和铁桶做的功都是有用功
1
A
巩固新知
【中考·漳州】亮亮和体重较大的爸爸帮助邻居各扛一袋质量为5
kg的大米，从一楼爬到三楼，爸爸用时较短。则亮亮与爸爸所做的(　　)
A．有用功相等
B．总功相等
C．总功率相等
D．有用功和总功的比值相等
2
A
2
知识点
机械效率
你知道生活中的“率”一词吗？
种子的发芽率、树的成活率
粉笔利用率
时间的利用率
上述的几个“率”=有用的量/总量
表示事物某一方面的优劣。
合作探究
有用功跟总功的比值叫机械效率。
机械效率一般用百分数表示，没有单位。
机械效率会大于1吗？为什么？
有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。
定义
公式
思考
机械效率公式：
起重机的机械效率是60%
它表示什么意思？
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是
60%，也可以说有用功在总功中占有60%，另外的
40%是额外功。
图中剪刀剪纸的机械效率为80%，这表示(　　)
A．若作用在剪刀上的动力是1
N，则阻力是0.8
N
B．若作用在剪刀上的阻力是1
N，则动力是0.8
N
C．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
D．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
【例2】
D
【解析】
利用剪刀的目的是剪纸，所以剪纸做的功是有用功。
由机械效率为80%知，如果动力做功1
J，有0.8
J用
于剪纸，0.2
J是额外功。
1
甲、乙两种机械的机械效率分别是80%和65%，则下列说法正确的是(　　)
A．使用甲机械省力
B．使用甲机械做功快
C．在相同的时间内，使用甲机械完成的功多
D．乙机械的额外功在总功中占的比例大
D
巩固新知
2
甲、乙升降机分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度，甲升降机比乙升降机的机械效率高。两者相比，甲升降机(　　)
A．做的总功较少
B．做的总功较多
C．提升重物做的有用功较少
D．提升重物做的有用功较多
A
3
知识点
机械效率的变化
实验：测滑轮组的机械效率
【实验目的】
1.
学习安装滑轮组。
2.
学习测滑轮组的机械效率。
3.
分析得出影响滑轮组机械效率的因素。
【实验原理】
合作探究
讨论：
为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，
为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？
【实验器材】
刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。
使用弹簧测力计时首先要做的是什么呢？
用弹簧测力计测钩码的重力
你组装成的滑轮组！
匀速拉动弹簧秤使钩码升高到某一位置处，从弹簧秤
读出拉力F的数值。
钩码上升的高度(h)
细绳自由端通过的距离(s)
【实验步骤】
1.
照课本图，把滑轮组和刻度尺安装好，测出钩码G
的值，并记录表中。
2.
匀速竖直拉动弹簧测力计，使钩码G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和弹簧测力计移动的距离S，记录数据在表
格中。
3.
分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。
4.
再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。
实验次数
物重G/N
高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
距离s/m
总功W总/J
机械效率
【分析讨论】
1.
比较两次两种滑轮组有什么不同？机械效率有何差异？
2.分析影响滑轮组机械效率的因素是什么？
【请你思考】
影响滑轮组机械效率的因素
1.
滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦
(减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率)
2.
所提升的物重
(物重增加，机械效率也提高)
3.
动滑轮的自重
(减少动滑轮的重力，机械效率也提高)
【请你思考】
如何提高机械效率
？
改进机械的结构，减小机械自重
例如：动滑轮太重，使滑轮组机械效率很低，换用较轻
滑轮就可提高其机械效率。
减小机械间的摩擦力
例如：加强机械运动部位的润滑。
在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了5次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得前4组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第5组数据，测得数据如下表：
实验次数
动滑轮重
G动/N
物重G/N
物体上升高度h/m
动力F/N
动力作用点移动距离s/m
滑轮组的机械效率η/%
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
47.6
2
0.5
1
0.2
0.7
0.6
47.6
3
0.5
2
0.1
1.1
0.3
60.6
4
0.5
4
0.1
2
0.3
①
5
1
4
0.1
②
0.5
【例3】
(1)请根据前四组数据，在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法；
(2)实验中应沿竖直方向________拉动弹簧测力计；
(3)表格中编号①处数据应为________；根据图乙中弹
簧测力计可知编号②数据应为________N；
匀速
66.7
1.6
(4)由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与__________________无关；
(5)由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和_____________有关；
(6)有的同学认为：“机械越省力，它的机械效率越高”，你认为这句话是________(填“正确”或“错误”)的；你是用小明收集的数据中________两组数据对比分析来判断的。
物体被提升的高度
错误
4、5
被提升的物重
(1)由前4组实验数据知，s＝3h，所以滑轮组由3段绳
子承担物重，因此应从动滑轮绕起，如图所示；
(2)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才
能准确测出拉力的值；
(3)①
≈66.7%
；
②由图知，弹簧测力计的分度值为0.2
N，所以其示
数为1.6
N；
【解析】
(4)第1、2组数据，动滑轮重、物体重相同，物体被提
升的高度不同，机械效率相同，可知同一滑轮组的
机械效率与物体被提升的高度无关；
(5)第3、4组数据，动滑轮、物体被提升的高度相同，
被提升的物体重不同，机械效率不同，可知同一滑
轮组的机械效率与摩擦和被提升的物重有关；
(6)由表格中数据知，第5组滑轮组由5段绳子承担物重，
η＝
=50%由计算可知，第5组比第4组滑轮组省力，但
机械效率更低，所以“机械越省力，它的机械效率
越高”的说法不正确。
此题是“探究滑轮组的机械效率”实验，考查了
滑轮组机械效率的计算，根据数据分析影响滑轮组机
械效率的因素，同时考查了有关滑轮组的组装及弹簧
测力计的读数问题，要细心分析每一个问题。
新知小结
1
施工工地上，一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后和改进前相比较(　　)
A．总功不变，有用功增加
　
B．总功不变，额外功减少
C．有用功不变，总功减少
　
D．做的有用功减少
C
巩固新知
2
【中考·长春】工人师傅利用如图所示的装置匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(　　)
A．增大提升重物的速度，可以增大有用功
B．减小定滑轮的重力，可以减小额外功
C．增大提升重物的高度，可以提高机械效率
D．减小动滑轮的重力，可以提高机械效率
D
1
知识小结
有用功
额外功
总功
机械效率
归纳新知
1.
有用功跟总功的比值叫机械效率，机械效率永远小
于1。
2.
机械效率指的是有用功在总功中占的比例，与功率
没有必然的关系。
3.
有用功和总功的认识：
机械
做功目的
有用功(W有)
总功(W总)
杠杆
使物体上升一定
的高度
Gh
Fs
滑轮组
斜面
滑轮组
使物体水平前进
fs物
FsF
【中考·德阳】关于功率、机械效率的说法正确的
是(　　)
A．做功多的机器机械效率一定高
B．机械效率高的机器功率一定大
C．功率小的机器做功慢
D．功率大的机器做功时间一定短
2
易错小结
易错点：混淆了功、功率和机械效率的关系
C
解：不能，因为使用任何机械都要做额外功。
机械的机械效率能不能大于或等于100%？为什么？
从提高起重机的机械效率来看，你有哪些建议？
1
2
解：减小吊钩等起吊部分机械自重，减小提升时需要克服的摩擦，提升重力较大的货物。
课堂练习
某建筑工人用大小为600
N的拉力F，通过定滑轮将重为500
N的重物匀速提升2
m
(如图)。求：
(1)这名建筑工人做的有用功是多少？
(2)这名建筑工人做的总功是多少？
(3)此定滑轮的机械效率是多少？
3
解：(1)W有＝Gh＝500
N×2
m＝1
000
J；
(2)W总＝Fs＝600
N×2
m＝1
200
J；
(3)η＝
某人用100
N的力，沿竖直方向将杠杆动力臂的端点压下2
m，杠杆的另一端将320
N的重物举高0.5
m，则他做的有用功是多少？杠杆的机械效率是多少？
4
解：W有＝Gh＝320
N×0.5
m＝160
J；
W总＝Fs＝100
N×2
m＝200
J；
η＝
如图所示，升旗过程中，克服旗的重力做的功是________，克服绳子重力做的功是________，拉力做的功是________。(均填“有用功”“额外功”或“总功”)
5
有用功
额外功
总功
俗话说“竹篮打水一场空”，此过程中，对______做的功是有用功，对________做的功是额外功，这一现象所包含的物理道理是机械效率_____(填“高”或“低”)。
6
水
竹篮
低
【中考·泉州】如图所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，且物重大于滑轮重，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
7
B
【中考·烟台】用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦)，则(　　)
A．η甲＝η乙，W甲＝W乙
B．η甲＞η乙，W甲＞W乙
C．η甲＜η乙，W甲＜W乙
D．η甲＞η乙，W甲＜W乙
8
C
1．用绳子将钩码提升至一定的高度，如图所示，此过程所做的有用功是(　　)
A．提升钩码所做的功
B．克服摩擦力所做的功
C．提高绳子所做的功
D．克服动滑轮重力所做的功
A
课后练习
2．当你用桶从井中提水时，你对桶做的功是________；如果桶掉进井里，从井里捞桶时，桶里带着一些水，这时你对桶做的功是______，对水做的功是________。(均填“总功”“额外功”或“有用功”)
额外功
有用功
额外功
3．【模拟·东营】关于机械效率，下列说法正确的是
(　　)
A．机械效率高的机械做功一定多
B．使用机械可以省力，省力越多，机械效率越高
C．没有摩擦时，机械效率一定等于1
D．做同样的有用功，额外功越小，机械效率越高
D
4．【中考·福建】工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶
G滑轮＝9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为(　　)
A．10%
B．45%
C．80%
D．90%
【答案】D
5．【中考·聊城】如图所示，用滑轮组提升重100
N的物体时，在10
s内绳子自由端被匀速拉下6
m。已知拉绳子的力F为60
N，不计绳重和摩擦，则在此过程中(　　)
A．物体被提升了2
m
B．所做的有用功是300
J
C．拉力F的功率是30
W
D．滑轮组的机械效率是55.6%
【答案】B　
6．【中考·河北】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______，起重机的总功率是________W。
【答案】1.44×104；60%；2
400　
7．【中考·济宁】两个滑轮按如图所示的方式组合，用
5
N的拉力F拉动绳端，使物体在5
s内水平向左匀速滑动1
m，物体与地面间的摩擦力为9
N。下列选项正确的是(　　)
A．A是定滑轮，B是动滑轮
B．拉力F做的功为5
J
C．拉力F的功率为1.8
W
D．滑轮组的机械效率为90%
【答案】D
8．【中考·宜昌】如图所示的吊车有大小两个吊钩，在确保安全的前提下，下列关于吊车机械效率的说法正确的是(　　)
A．吊起相同货物，使用小吊
钩机械效率高
B．吊起相同货物，上升速度越快机械效率越高
C．每次吊起的货物越少，机械效率越高
D．货物升高的高度越高，机械效率越高
【点拨】在有用功一定的情况下，使用小吊钩吊起相同货物时，做的额外功少，其机械效率高。
【答案】A
9.
【中考·聊城】如图所示，用相同的滑轮安装成甲，乙两种装置，分别将A、B两物体匀速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(　　)
A．两物体上升的速度相同
B．两种装置的机械效率相等
C．两次提升物体所做的有用功相等
D．两种装置中拉力做功的功率相等
【答案】D
10．分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，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(不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等)，则下列选项中正确的是(　　)
A．η组＜η动＜η定
B．η动＜η定＜η组
C．η定＜η动＜η组
D．η定＜η组＜η动
【答案】A
11．【中考·枣庄】用一个动滑轮在5
s内将一重为300
N
的物体匀速向上提升3
m，动滑轮的机械效率是75%，则拉力大小为________
N，若忽略绳重与摩擦，动滑轮的重力为________
N。
【答案】200；100
12．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18
N的物体缓慢升高0.1
m，拉力大小F＝8
N，拉力移动的距离为0.25
m。拉力所做的功为________J，有用功为________J，杠杆的机械效率为________%。
【答案】2；1.8；90
13．【中考·达州】救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103
N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升。已知小车A的质量为1
t，斜面高为2
m，斜面长为5
m(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g取10
N/kg)。
在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为________J，整个装置的机械效率为________，小车A与斜面间的摩擦力大小为_______
N。
【答案】2×104；80%；1×103
14．【中考·襄阳】工人师傅用如图所示的滑轮组将重为600
N的货物匀速提升了2
m，做了1
500
J的功。求：
(1)滑轮组的机械效率；
(2)当他用400
N的拉力匀速提升其他货物时，额外功占总功的15%，求货物的重力。
15．小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像如图乙所示，其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%，不计绳重、摩擦和水的阻力。求：
(1)动滑轮的总重力是多少？
(2)物体没有露出水面之前，滑轮组的机械效率是多少？
再见