初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）机械效率试讲课教学课件ppt

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1.能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功，并且知道它们之间的关系。（物理观念）2.能说出机械效率的含义，知道机械效率总是小于 1。（物理观念）3.能利用机械效率的公式进行简单的计算。（科学探究）4.通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。（物理观念、科学探究）
以下是小芳同学半天的学习情况
在学习过程中，与学习效率，在机械工作中存在机械效率。 在生活中，我们利用机械帮助我们工作，会给我们带来极大的方便。有的机械可以省力，有的机械可以省距离。利用滑轮组提升重物，绳端拉力所做的功与滑轮组对重物所做的功相同吗?
（1）如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，将数据填入表格，并计算拉力做的功。（2）如图乙所示，用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，记录实验数据并计算拉力做的功。
不适用机械直接提升物体做功，与使用机械提升物体时做功相同吗？
1. 研究使用动滑轮是否省功
①直接用弹簧测力计提升2个钩码所作的功: W1=F1s1= 2N×0.1m=0.2J ②用弹簧测力计和一个动滑轮提升2个钩码，所做的功 W2=F2s2= 1.2N×0.2m=0.24J③ W2 > W1
使用动滑轮提升重物比直接用手提升重物并不省功
利用动滑轮提升重物多做的功来源于哪里呢？使用动滑轮会省力，但拉力移动的距离增加了一倍，加上动滑轮的自重及摩擦等因素的影响，使用动滑轮提升重物非但不省功，还要费功。
以使用动滑轮提升钩码进行分析
2. 有用功、额外功和总功
总功：有用功与额外功之和. W总= W有+ W额
用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。
用书包背书，把书从一楼背到五楼，问：哪部分是有用功，哪部分是额外功？
对书做的功是有用功；对书包做的功是额外功。
由于额外功是我们不需要的、浪费能量的功，因此在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好，即额外功在总功中所占的比例越小越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示。
1. 不可避免的额外功
①物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。
机械效率只有大小，没有单位。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。机械效率通常用百分数表示。 机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体被提升的高度及速度无关。
机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。
如图所示，利用杠杆把重力为G的物体提高h，F 为动力，S为动力作用点移动的距离。
3. 三种简单机械的机械效率
（2）竖直面上的滑轮组
由公式可知： 当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。
如图所示，利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F 为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子股数。
（3）水平方向上的滑轮和滑轮组（不计滑轮及绳重）
如图所示，用力F沿斜面把重力为G的物体提高，h为斜面的高度，l为斜面的长度。f 为物体与斜面间的摩擦力。
【典例1】如图是一个提起重物的机械组成部分示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，杠杆OA是重为G的均匀杠杆，挂在OA中点B处的重物重力为G，已知G=30N，G=150N。（1）若利用该杠杆将重物提升0.5m，求杠杆的机械效率；
【典例1】如图是一个提起重物的机械组成部分示意图，O是转动轴，不计绳重及摩擦，杠杆OA是重为G的均匀杠杆，挂在OA中点B处的重物重力为G，已知G=30N，G=150N。（2）为维持杠杆在水平位置平衡，求力F的大小。
【典例2】如图，工人利用滑轮组把重为720N物体匀速提升了1m，所用时间为10s，工人拉力F的功率为90W，忽略绳重和摩擦。求：（1）工人拉绳子的速度；
【典例2】如图，工人利用滑轮组把重为720N物体匀速提升了1m，所用时间为10s，工人拉力F的功率为90W，忽略绳重和摩擦。求：（2）滑轮组的机械效率；（3）滑轮组中的动滑轮的重力。
【典例3】如图所示，重10N的 物体在F=5N的水平拉力作用下，以10cm/s的速度向左匀速运动了5s，已知物体所受的摩擦力为4N，则拉力做的功为 J，动滑轮的机械效率为 。
【典例4】如图所示，斜面高为3m，用沿斜面向上大小为300N的拉力F，将重为500N的木箱由斜面底端以0.5m/s的速度匀速拉动，经过12s到达顶端。则拉力做的功为 J，拉力的功率为 W，额外功为 J，斜面的效率是 。
定滑轮、动滑轮组成的滑轮组， 弹簧测力计，钩码和刻度尺。
影响滑轮组机械效率的因素可能有哪些？ ①被提升物体的重力； ②动滑轮的重力； ③绳重、摩擦力… …
三、测量滑轮组的机械效率
①按照图甲那样安装滑轮组，算出钩码的重力G，并记下钩码和绳端的位置。
②如图乙，匀速竖直缓慢拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升，读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。
④改变钩码的数量，再做两次上面的实验。
（1）探究滑轮组的机械效率与物体重力的关系
同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。
发现三次的机械效率不同。同一滑轮组，钩码的重力越大，机械效率越高。
①按照图甲安装滑轮组，用弹簧测力计测量动滑轮A重力GA，分别记下钩码和绳端的位置。②匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将测量数据填入表格。③如图乙所示，改变动滑轮的重力，换用动滑轮B，重复上述实验。④算出有用功W有、总功W总、机械效率η，并填入表格。
（2）探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系
二次实验中的机械效率不同。
不同的滑轮组提高重力相同的重物，动滑轮的重力越大，机械效率越低。
①同一滑轮组，提升物体重力的越大，机械效率越高；②不同滑轮组提升重力相等的物体，动滑轮重力越小，机械效率越高。
影响滑轮组机械效率的因素和改进措施
同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大
有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率
机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低
在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力
改进滑轮结构，减轻滑轮自重
对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦
【典例5】在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，某小组用如图所示的同一滑轮组提升不同个数钩码，分别做了如图所示的三组实验，实验数据记录如下：
（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量 向上匀速拉动弹簧测力计，且在拉动过程中读数；（2）第3次实验时弹簧测力计的示数如图所示，表格中编号①的数值是 ，②的数值是 （精确至千分位）；
（3）多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率的目的是 ；A．减小摩擦B．多次测量取平均值减小误差C．获得多组数据归纳出物理规律（4）汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中， 中的方法是与本实验同理的。A．鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员B．汽车制造厂用新材料减轻汽车重量C．经常给汽车做保养，保持良好的润滑
四、探究斜面的机械效率
将实验数据记录在下表中，并计算后填入相关值。
从表中的数据看出，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，斜面越陡，机械效率越高。
【典例6】实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，如图所示，收集了表中的实验数据。
(1)分析表中实验1、2、3的数据可得出：斜面倾斜程度越小越 （选填“省”或“费”）力。(2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上毛巾，目的是 ；保持斜面高度和长度与第3次实验相同，他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。(3)把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与___________________和 有关。(4)当用弹簧测力计通过细线沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力 （选填“大于”“小于”或“等于”）物块所受的摩擦力。
斜面的粗糙程度
1．体重是400N的同学用重10N的水桶，提起重100N的水沿楼梯送到5m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是（　　）A．500J；50JB．500J；2050J C．550J；2000JD．2500J；50J
2．期末复习时，小莉同学对简单机械的相关问题进行了总结。下面是她总结的一部分，其中错误的是（　　）A．用同一滑轮组提升物体时，物体越重，机械效率越高B．用绳子沿斜面拉动物体时，若倾斜程度相同，则斜面越光滑越省力C．使用杠杆撬起物体时，动力臂越长越省力D．使用一个定滑轮提升物体，克服摩擦和绳重所做的功是额外功
3．甲、乙两个机械工作时，甲的机械效率为70%，乙的机械效率为50%，则（    ）A．乙机械更省力B．乙机械做功更少C．乙机械做功更慢D．乙机械做功时有用功占总功的比例更少
【详解】机械效率的高低是指机械在做功时有用功占总功的比例的高低，机械效率与是否省力、做功多少和做功快慢无关，故ABC不符合题意；D符合题意。
4．工人师傅某次使用下图所示的滑轮组提升重物时，用250N的拉力将重400N的物体在20s内匀速提升4m。如果不计绳重及摩擦阻力的影响，下列分析和计算正确的是（　　）
A．上端的定滑轮可以省力B．该过程中工人做的总功为1000JC．工人师傅做的有用功为2000JD．滑轮组的机械效率为80%
A．绳自由端移动的速度为0.5m/sB．在此过程中所做的额外功为15JC．物体与地面间的滑动摩擦力为18ND．此过程中拉力做的总功为50J
6．如图是一个轻质杠杆的示意图，O是转动轴，不计杆重及摩擦，挂在OA中点B处的重物重力为150N，在竖直向上的拉力F作用下物体以0.01m/s的速度竖直上升。下列说法不正确的是（　　）
A．拉力F=75NB．此过程中重物重力做功的功率是0.75WC．该杠杆的机械效率是100%D．杠杆转动到虚线位置的过程中，拉力F的大小保持不变
8．一台起重机将重3000N的货物提高5m，起重机做的有用功是 J；如果额外功是9000J，总功是 J；机械效率是 。