10.5机械效率 10.6 合理利用机械能 —2020-2021学年沪科版八年级物理下册课件（44张PPT）

第5节 机械效率
第十章 机械与人
工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600N的货物，绳子自由端被竖直拉上6m，拉力为210N.拉力做功为多少？克服货物重力做功为多少？
温故知新：
有用功、额外功与总功：
额外功:
提升物体
目 的:
提升物体所做的功Gh
有用功:
提升动滑轮所做的功G0h
总 功:
人对动滑轮所做的功Fs
总功
有用功
额外功
＝ ＋
W总＝ W有＋ W额
必须做的，对我们有用的功
不需要的，但又不得不做的功
拉力（或动力）所做的功
用桶从井中打水：
总功：人在整个提水过程中
做的功
额外功：对桶做的功
有用功：对水做的功
1.物理意义：表示机械做功性能好坏的物理量。
2.公式：
3.注意：
① η常用百分数表示
② η是比值，没有单位
③ η<1 或 η<100%
例题：用一个动滑轮，将200N的物体匀速提升2m，所用的拉力F为120N，此动滑轮的机械效率是多少？
实验目的
实验原理
实验器材
探究滑轮组的机械效率
弹簧测力计
F
注意事项
竖直向上，缓慢拉动测力计。
刻度尺
铁架台
滑轮
细线
钩码
G/N
h/m
F/N
s/m
W有/J
W总/J
1
2
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。
1
0.1
0.5
0.3
0.1
0.15
83.3％
88.9％
0.45
0.24
0.2
0.4
0.3
1.5
0.1
4
2
0.1
0.8
0.3
66.7％
F
G/N
h/m
F/N
s/m
W有/J
W总/J
1
2
2.条件：物重一定
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
2
0.1
0.8
0.3
0.2
0.24
83.3％
2
0.1
0.7
0.4
0.2
0.28
71.4％
（1）减小机械自重
（2）减小机械间的摩擦力（加润滑油）
1.减少额外功
2.增加有用功
增加提起的重物的重力
★用水桶从井中提水时，所做的有用功是 ，额外功是 ，总功是 ；
★如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来的桶里带了一些水，有用功是 ，额外功是 ，
总功是 。
克服水的重力做功
克服桶的重力做功
拉力所做的功
克服桶的重力做功
克服水的重力做功
拉力所做的功
练习巩固
1.关于机械效率的说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械，效率越高
B．做有用功越多的机械，效率越高
C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高
D．做功越快的机械，效率越高
C
3.关于机械效率，以下说法正确的是（ ）
A.机械效率总小于1
B.单位时间内做功越多的机械，机械效率越高
C.做功越多的机械，机械效率越高
D.省力越多的机械，机械效率越高
A
10.6合理利用机械能
温故知新
1.什么叫做“做功”？
作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过了一段距离，就说这个力对物体做了功。
2.功的单位是什么？
焦耳(J )
在日常生活或看书读报中，你听说过哪些关于“能”方面的俗语？
如：水能、太阳能、电能、热能、风能、化学能等等。
思考：
1.满足什么条件的物体具有能？
2.什么叫机械能？
预习检测
一、能量
风可以使帆船前进,因此风可以对帆船做功，则风具有能量
张开的弓可以使箭射出去。因此张开的弓可以对箭做功，则张开的弓具有能量。
如果一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
能是描述一个物体做功本领的物理量
功是能量变化的量度，不是能量大小的量度
能的单位：焦耳（焦）， 符号：J
核能
热能
电能
光能
二、机械能
运动小球对木块做功
由于运动而具有的能叫做动能。
1.动能
风可以吹动帆船
高速行驶的汽车
急流的河水
被举高重锤对木桩做功
物体由于高度位置所具有的能叫重力势能。
重力势能
张开弓对箭做功
物体由于发生了弹性形变而具有的能
弹性势能
撑杆跳的弹性杆
动能和势能的统称为机械能。
在天空中飞行的飞机，它是运动的所以它具有动能，飞机又被举高所以它具有势能。也就是说说飞机既具有动能，又具有势能。
三、机械能的影响因素
探究物体动能的大小与哪些因素有关。
实验方法 控制变量法
实验步骤
如下图，将木块放在水平面上，让钢球（木球）静止开始沿斜面向下运动。并记录木块被撞击后运动距离。
h
h1
h
钢球
钢球
木球
S1
S2
S3
质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大。
速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大。
物体的动能与物体的质量和速度有关。质量越大，速度越大，物体具有的动能越大。
概念理解
判断下列物体是否具有动能或势能，如果有，说出能量的名称；如果没有，说明原因。
（1）在水平地面上滚动的铅球：_______ ；
（2）悬挂在室内的电灯：_____________；
（3）玩具汽车中被卷紧的发条：________；
（4）弹簧：________________________；
（5）在空中飞行的客机：_____________；
（6）静止在水平轨道上的列车：________。
动能
重力势能
弹性势能
无法判断弹簧的形态
动能和重力势能
没有运动、没有高度
2、判断动能变化情况
①一辆汽车加速运动，它的动能 。
②火车进站时做减速运动，它的动能 ；停止后，它的动能= 。
③一辆洒水车在马路上匀速前进并洒水，它的动能 。
增大
减小
0
减小
实验目的
探究物体势能的大小与哪些因素有关。
实验方法——控制变量法
实验过程
木块
铁钉
沙子
设计实验方案：
实验：
归纳结论：
1.质量相同时,物体被举得越_____重力势能越大
2.被举高度相同时,物体的质量越______重力势能越大
高
大
探索重力势能与物体的质量的关系
探索重力势能与物体被举高度的关系
3、弹性势能的影响因素
物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大
五、动能和势能的转化
弓的弹性势能哪里去了？
重力势能
动能
摆轮在下降过程中能量如何转化？
重力势能
动能
摆轮在上升过程中能量又如何转化？

分析A、B、C三点间的能量转化过程。
A
B
C
实验2：单摆实验
研究动能和势能的转化。
A B：
重力势能转化为动能
B C：
动能转化为重力势能
飞出去的球为什么最后会停下来
例1 小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球m和M(M的质量大于m)，分别从不同的高度h和H(H>h)静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图所示．
(1)小明通过观察____________________来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是________(选填“控制变量法”或“转换法”)；
木块移动距离的远近
转换法
(2)由甲、乙图可得实验结论：物体的动能大小与________有关；
速度
(3)小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，他的看法是否正确？________(选填“正确”或“错误”)，理由是：________________________________．
不正确
没有控制撞击木块前的速度相同
2 、上紧发条的玩具车在水平桌面上开始跑动时( )。
A．弹性势能减小，动能增大
B．弹性势能增大，动能减小
C．弹性势能不变，动能减小
D．弹性势能减小，动能不变
A
3 、如图所示，在伽利略理想实验中，小球每次均从斜面A点自由滚下，分别经过图a、b、c各位置，关于小球的动能和重力势能描述错误的是(　　)
A. 从a到b动能转化为重力势能
B. 在b、c处重力势能相等
C. 从a到c重力势能转化为动能
D. 在a处动能最大
C
4、 如图所示是北斗导航系统某一卫星的轨道示意图．已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，该卫星从远地点向近地点运行过程中，重力势能、动能、速度的变化是(　　)
A. 重力势能增加、动能减小、速度减小
B. 重力势能增加、动能减小、速度不变
C. 重力势能减小、动能增加、速度增加
D. 重力势能不变、动能不变、速度不变
C
(1)本实验中，铅球的重力势能大小是通过___________________来反映的；
(2)比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落的高度一定时，_________________________________；
铅球陷入沙坑的深度
物体的质量越大，重力势能越大
（3）比较___________两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大。
（4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 （选填：“有关”或“无关”）。
A、C
无关