2020－2021学年教科版八年级物理下册11.4 机械效率课件49张

(共49张PPT)
4.机械效率
种子的发芽率
树的成活率
油烟净化率
工作效率
“率”=有用量/总量，表示事物某一方面的优劣。
你知道生活中的
一词吗？
导入新课
1.知道有用功、额外功、总功的含义；指出它们之间的关系；能结合实例认识什么是有用功、额外功、总功。（重点）
2.理解机械效率的概念，知道机械效率小于1及没有单位的原因。（重点）
3.会利用公式
进行有关计算。（重点）
4.分析影响机械效率大小的因素，掌握提高机械效率的方法。（难点）
学习目标
导入新课
W有用
W总
η＝
×100%
要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。
有用功和额外功
一
哪种办法最好，哪种办法最不好？
讲授新课
讲授新课
②人做功
①人做功
1.对沙子做功
2.对桶做功
3.克服自重做功
③人做功
1.对沙子做功
2.对口袋做功
3.对动滑轮做功
1.对沙子做功
2.对桶做功
3.对动滑轮做功
2.额外功
在做有用功的同时，人们不需要但又不得不做的功，叫作额外功。
1.有用功
我们要做的，必须做的功，叫作有用功。
实现目的而做的功
克服机械自身（如动滑轮、绳子）的重力和摩擦等而做的功
讲授新课
有用功加额外功是总共做的功，叫总功。
即：①W总=W有用+W额外
②W总=W动力=F动力
S
3.总
功
动力对机械所做的功
讲授新课
请分别计算出三种情况下有用功、额外功和总功分别是多少？
讲授新课
人提沙子做功
对沙子做功
对桶做功（克服）
W1
=
600
J
克服自重做功
总功
3120J
额外功2520
J
沙子重100
N
人体重400
N
动滑轮重10
N
桶重
20
N
口袋重
5
N
地面到三楼高
6
m
W2
=
120
J
W3
=
2400
J
有用功600
J
讲授新课
对沙子做功
W1
=
600
J
对桶做功
对动滑轮做功
有用功600J
额外功180J
沙子重100
N
人体重400
N
动滑轮重10
N
桶重20
N
口袋重5
N
地面到三楼高6
m
人拉滑轮利用桶做功
W2
=
120
J
W3
=
60
J
总功
780
J
讲授新课
对沙子做功
对口袋做功
对动滑轮做功
人拉滑轮利用口袋做功
沙子重100
N
人体重400
N
动滑轮重10
N
桶重20
N
口袋重5
N
地面到三楼高
6
m
W1
=
600
J
W2
=
30
J
W3
=
60
J
有用功600J
额外功90J
总功
690
J
讲授新课
你能算出刚才三种办法中有用功在总功中占的百分比吗？
1.机械效率——有用功跟总功的比值。
注：机械效率一般用百分数表示，没有单位。
我们总希望，有用功占总功的份额越大越好。
η＝
×100%　　　　　　　　　　
W有用
W总
机械效率
二
讲授新课
活动：计算机械效率
η1=
600J
W总1
×100%
≈
η2=
600J
W总2
×100%
≈
η3=
600J
W总3
×100%
≈
在图中三种不同做功方式中，我们已经计算出了有用功、额外功和总功。求三种不同方式的机械效率。（W总1=3120J、W总2=780J、W总3=690J）
19%
77%
87%
讲授新课
发展空间
1、用一个动滑轮把重100N的沙子提到9m高的脚手架上,所用的力是60N,那么做的总功是
J,有用功是
J
,机械效率是
。
2、用滑轮组把重720N的货物匀速提高10m，滑轮组做的有用功
，若此时滑轮组的机械效率为60%，则总功为
，额外功为
。
1080
900
83.3%
4800J
1.2×104J
7200J
没有！因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。
（1）.有没有机械效率为100%的机械？为什么？
（2）.怎样才能提高机械的效率？
①
有用功一定时，减少额外功
减少机械自身重力。改进结构，使其合理、轻巧
减少摩擦力。经常保养、定时润滑
讲授新课
②额外功一定时，增大有用功
（1）注意区分有用功和总功（匀速运动）
a)有用功是为了达到目的必须做的功
竖直方向提升重物时W有用
=Gh，
水平方向运动时
W有用
=f
s；
b)总功是完成工作时人们实际所做的功，包括有用功和额外功；也可以表示为动力所做的功，即W总
=F动力s（F动力表示让物体运动的外力大小）。
（2）机械效率与功率
机械效率与功率是完全不同的两个物理量，功率表示做功的快慢，计算公式有P=W/t和P=Fv（匀速）；机械效率表示有用功与总功的比值。
2.两点注意
这种算法对所有运动情况都适用
如图所示：用80N的拉力,将180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计。
求:（1）W总=？
（2）W有用=？
(3)
W额外=?
(4)η=?
(5)
G动=?
G
F
.
例：
3.常见机械的效率
滑轮组
50%~70%
起重机
40%~50%
抽水机
60%~80%
离心式水泵
60%~80%
使用机械时，要充分发挥机械设备的作用，更多的是减小额外功以提高机械效率。机械效率是衡量机械做功性能好坏的物理量，机械效率的高低与使用机械是省力还是费力无关。
测滑轮组的机械效率
三、实验探究：
【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。
4．分析得出提高滑轮组机械效率的方法。
【实验原理】
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？
刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。
【实验器材】
G
----
物体的重力
h
----
物体升高的高度
F
----
绳子自由端的拉力
s
----
绳子自由端移动的距离
【实验步骤】
照图，把滑轮组和刻度尺安装好，测出钩码G的值，并记录表中。
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。
分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。
再安装另外的滑轮组，再重复上面的实验。
G/N
h/m
F/N
s/m
W有/J
W总/J
1
2
0.1
0.3
4
2
4
0.1
0.6
0.3
实验1
保持动滑轮重一定，改变钩码重力。
讲授新课
0.8
0.24
83.3%
1.5
0.45
88.8%
0.2
0.4
F
W有用
=Gh
W总
=Fs
实验2
保持钩码重力一定，改变动滑轮重。
F
F
讲授新课
G/N
h/m
F/N
s/m
W有/J
W总/J
1
2
0.1
0.8
0.3
4
2
2
0.1
1
0.4
0
0.8
0.7
0.24
0.28
83.3%
71.4%
0.2
0.2
W有用
=Gh
W总
=Fs
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？
G/N
h/m
F/N
s/m
W有/J
W总/J
1
2
0.1
0.3
4
2
4
0.1
0.6
0.3
实验1
保持动滑轮重一定，改变钩码重力。
结论：
动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。
讲授新课
0.8
0.24
83.3%
1.5
0.45
88.8%
0.2
0.4
F
实验2
保持钩码重力一定，改变动滑轮重。
结论：
物重一定，动滑轮越重，机械效率低。
F
F
讲授新课
G/N
h/m
F/N
s/m
W有/J
W总/J
1
2
0.1
0.8
0.3
4
2
2
0.1
1
0.4
0
0.8
0.7
0.24
0.28
83.3%
71.4%
0.2
0.2
如果各种摩擦力（或滑轮重力）越大，则做的额外功相对就越多，此时机械效率就越低。
使用注意事项
2.在提升钩码的过程中，应注意什么？
3.同一个滑轮组挂不同质量的钩码时，机械效率相同吗？
4.甲、丙两个滑轮组都挂相同的钩码时，机械效率是否相同？
要匀速提升钩码
不相同，钩码质量越大，机械效率越高
不相同，动滑轮越多，机械效率越低
1.使用弹簧测力要调零！
动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。
物重一定，动滑轮越重，机械效率低。
影响滑轮组机械效率的因素
摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间）
（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）
如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳
物重
（物重增加，机械效率也提高）
动滑轮重
（动滑轮重减小，机械效率也提高）
讲授新课
实验小结
机械效率只有这4个因素有关，与省力多少、功率大小、绳子的绕法、重物被提升的高度等无关！
提高机械效率的方法
2、改进机械的结构，减小机械自重
1、减小机械间的摩擦力。
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。
例如：加强机械运动部位的润滑.
3、增加物重。
η
=
=
=
补充：关于测量滑轮组机械效率：
=
=
=
1.在测滑轮组的机械效率时，可以不测量S和h；
2.若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重量时：
F=(G+G动)/n
η
=
G+G动
G
η=
即：
即：
η=
G+G动
G
讲授新课
机械效率的综合计算
1、总功的计算方法：
一、基本公式及推导：
（1）W总=Fs
S=nh
（坚直方向）
S=nS物（水平方向）
F=
(G物+G动)
1
n
（3）W总=P总t
2、有用功的计算方法：
（1）W有=G物h(坚直方向提升物体做功）
（2）W有=fs物(水平方向拉动物体做功）
（2）W总=W有+W额
S物=
S
1
n
S物=
V物t
f--摩擦力
（4）
（3）W有=W总—W额
（4）W有=P有t
（5）W有=W总
3、额外功的计算方法：
（1）W额=G动h(滑轮组坚直方向提升物体做功）
（2）W额=fL(斜面提升物体做功）
（3）W额=W总－W有
2、机械效率的计算方法：
（1）
（3）
（4）W额=W总（1－
）
（2）
（4）
（5）
（6）
二、如何分辨哪些是有用功、哪些是总功？
2、在利用滑轮组水平拉动物体做功时，滑轮组的挂钩克服物体与水平面的摩擦力做的功是有用功，可用W有=fs物来计算；绳子自由端的拉力所做的功是总功，可用W总=Fs来计算。
其中s=ns物
s物=v物t
V绳=nV物
1、在利用滑轮组竖直提升重物时，滑轮组的挂钩对重物做的功是有用功，可用W有=G物h来计算；绳子自由端的拉力所做的功是总功，可用
W总=Fs来计算。其中s=nh
h=V物t
V绳=nV物
3、如起重机、抽水机克服物重所做的功是有用功，可用W有=Gh来计算；
汽车匀速行驶时，克服地面和空气阻力所做的功是有用功，可用W有=fs来计算。
4、汽车、起重机、抽水机等机械做功时，一般消耗功率、输入功率、额定功率都是指总功率，输出功率、实际功率指有用功率。
例题：如图:用滑轮组，把重100N的物体匀速提高3m，作用在绳子自由端的拉力为60N，求：（1）滑轮组的机械效率；（2）若用该动滑轮来提升重为180N的物体时，作用在绳子自由端的拉力为多大？此时，滑轮组的机械效率是多少？（不计绳重及摩擦）
F
G
三、典型例题
机械效率
有用功
对人们有用的必须要做的功
并非我们需要但又不得不做的功
有用功与额外功的总和
有用功跟总功的比值叫作机械效率
机械效率总小于1
机械效率
课堂小结
额外功
总功
W有用
W总
η＝
×100%
提高方法
尽可能减小额外功
在机械能承受的范围内，尽可能增加有用功
请你判断：下面说法中是否正确？
1．有用功越多，机械效率越高（
）
2．额外功越少，机械效率越高（
）
3．物体做功越慢，机械效率越低（
）
4．做总功越多，机械效率越高（
）
5．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（
）
6．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（
）
7．机械效率越高，越省力（
）
√
√
×
×
×
×
×
1.某机械的机械效率是75%，这说明使用这一装置做功（
）
A.总功是额外功的3倍
B.有用功是额外功的3倍
C.总功是有用功的3倍
D.额外功占总功的3/4倍
B
随堂训练
2.为了提高滑轮组的机械效率，以下做法中正确的是（
）
A.以较快的速度匀速提升重物
B.以较慢的速度匀速提升重物
C.增加承担物重的绳子股数
D.把滑轮做得更轻巧，减小滑轮在转动过程中的摩擦
D
随堂训练
解：
3.用一动滑轮将重200N的重物提到9m高，所用力是120N，求有用功、总功机械效率各是多少？
4.在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如下表：
⑴此实验所用滑轮的个数至少是____个，其中动滑轮有_____个。
⑵第一次实验测得滑轮组的机械效率为________，第二次实验时滑轮组的机械效率______第一次的机械效率（选填“大于”、“小于”或“等于”）
次数
钩码重/N
钩码上升高度/cm
弹簧测力计示数/N
弹簧测力计移动距离/cm
1
2
10
0.8
40
2
5
5
1.5
20
3
2
62.5%
大于
讲授新课
5.
工人利用如图所示的滑轮组，将重800N的物体竖直向上匀速提升1m，工人对绳的拉力为500N，则滑轮组对重物所做的有用功W有和该滑轮组此时的机械效率η分别是（　　）
A．W有=500J，η=62.5%
B．W有=500J，η=80%
C．W有=800J，η=62.5%
D．W有=800J，η=80%
D
补充
探究简单机械的机械效率
例题
如图是小明同学探究斜面机械效率跟什么因素有关的实验装置．实验时他用弹簧测力计拉着同一物块沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动．实验的部分数据如下：
探究简单机械的机械效率
实验序号
斜面的倾斜程度
物块重力G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
机械效率
1
较缓
10
0.1
5.0
1
2
较陡
10
0.3
6.7
1
45%
3
最陡
10
0.5
8.4
1
60%
20%
斜面越陡越费力，机械效率越高；斜面越缓越省力，机械效率越低。
1.功
W=FS或W=Pt
①有用功
②总功
W总
=F动力s
W总=W有用+W额外
③额外功W额外=W总-W有用
2.功率
3.机械效率
①　
②滑轮组机械效率
竖直方向运动时
W有用=Gh
水平方向运动时
W有用=fs
P
=
W
t
或
η
=
=
G+G动
G
=
或
η
=
P
=
W
t
=
Fs
t
=
Fv