【物理】机械效率课件 2023－2024学年人教版八年级物理下册.pptx

12.3机械效率1课堂导学知识点1有用功和额外功想一想1.如果我们要把一个物体提升一定高度，可以怎么做？直接提起重物或使用滑轮提起重物。直接提起重物或使用滑轮提起重物。直接提起重物或使用滑轮提起重物。直接提起重物或使用滑轮提起重物。做一做2.实验：使用动滑轮是否省功(1)直接匀速提升重物表一提升钩码的拉力F1/N钩码提升的高度h/m拉力对钩码做的功W1/J(2)使用动滑轮把同样的钩码匀速提升相同高度表二提升钩码的拉力F2/N钩码提升的高度s/m拉力对钩码做的功W2/J(3)比较表一、表二中做功的大小，用动滑轮W2比不用动滑轮W1做的功要(A)A.多B.少(4)说明使用动滑轮可以省力，但能够省功吗？(B)A.能B.不能AB(5)匀速拉动绳子的自由端，钩码被提升了，还有(BC)也被提升了。(多选)A.定滑轮B.动滑轮C.一部分绳子(6)绳子与滑轮之间是否存在摩擦？(A)A.是 B.否(7)使用动滑轮做的功比直接用手拉做的功要多，你能说说多做的功可能来源于哪里吗？。BCA克服动滑轮和绳子的重力做功，克服摩擦力做功克服动滑轮和绳子的重力做功，克服摩擦力做功3.阅读课本第85页，完成以下填空。(虚框内均选填“有用功”“额外功”或“总功”)总功 W总、有用功W有和额外功W额，三者之间的关系为 (用物理符号表示)。W总总W有有W额额4.表二中用动滑轮提升重物时做的有用功、总功、额外功分别多大？W有 ；W总 ；W额 。F1hF2sF2sF1h 结论1(1)动滑轮可以省力，但不能省功。(2)总功、有用功和额外功之间的关系为W总W有W额。练一练5.当你用桶从井中提水时，你对水做的功是 ，对桶做的功是 ；如果桶掉进井里，从井中捞桶时，桶里带着一些水，这时你对水做的功是 。(均选填“总功”“额外功”或“有用功”)6.质量是40 kg的小王同学用重10 N的水桶，提起重力为100 N的水，沿楼梯送到三楼，每层楼高3 m，完成这一次提水，她对水做的功为有用功，则她做的有用功和额外功分别是(B)A.600 J，2 400 JB.600 J，2 460 JC.600 J，60 JD.3 000 J，60 J有用功有用功额外功额外功额外功额外功B7.如图所示，A物体受到的重力是100 N，在5 N的拉力F作用下，在水平地面上向左做匀速直线运动1 m，物体A受到水平地面的摩擦力大小是12 N，有用功为 J，总功为 J。1215有用功有用功总功总功2.理解：使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是 总功(选填“小于”“大于”或“等于”)，所以机械效率总是 (选填“小于”“大于”“等于”)1的。机械效率通常用百分数表示。3.计算：【知识点1】表二中动滑轮提升重物时机械效率是多少？小小于于小于小于做一做4.实验：测量滑轮组的机械效率(1)实验目的：测量图中三次滑轮组的机械效率。(2)实验原理：。(3)实验器材：、钩码若干、棉线、滑轮 2 个。弹簧测力计弹簧测力计刻度尺刻度尺(4)实验步骤。(请在下方空白处写出你的实验步骤)步骤：步骤：用弹簧测力计测量钩码所受的重力用弹簧测力计测量钩码所受的重力G；按照图安装滑轮组分别记下钩码和绳端的位置；按照图安装滑轮组分别记下钩码和绳端的位置；匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出此时拉力匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出此时拉力F的示数，用刻度的示数，用刻度尺测出钩码上升的高度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离和绳端移动的距离s；算出有用功算出有用功W有有、总功、总功W总总和机械效率和机械效率；改变钩码的数量，重复上面的实验。改变钩码的数量，重复上面的实验。步骤：步骤：用弹簧测力计测量钩码所受的重力用弹簧测力计测量钩码所受的重力G；按照图安装滑轮组分别记下钩码和绳端的位置；按照图安装滑轮组分别记下钩码和绳端的位置；匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出此时拉力匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出此时拉力F的示数，用刻度的示数，用刻度尺测出钩码上升的高度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离和绳端移动的距离s；算出有用功算出有用功W有有、总功、总功W总总和机械效率和机械效率；改变钩码的数量，重复上面的实验。改变钩码的数量，重复上面的实验。(5)实验表格。实验钩码所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率123(6)实验分析：三次实验中测得的机械效率一样吗？(B)A.一样B.不一样B影响滑轮组机械效率的因素可能有哪些呢？包括动滑轮重力、绳子重力、机械摩擦等因素。包括动滑轮重力、绳子重力、机械摩擦等因素。包括动滑轮重力、绳子重力、机械摩擦等因素。包括动滑轮重力、绳子重力、机械摩擦等因素。(7)实验反思：根据公式和W总W有W额可知，提高机械效率可以通过(AD)来实现。(双选)A.额外功不变，增大有用功B.额外功不变，减小有用功C.有用功不变，增大额外功D.有用功不变，减小额外功若要提高滑轮组的机械效率，可以有哪些具体方法呢？AD.额外功不变的情况下，增大有用功：。.有用功无法改变的情况下，减少额外功：。拉更重的物体拉更重的物体使用轻质的动滑轮、绳使用轻质的动滑轮、绳子、机械经常保养和定期润滑子、机械经常保养和定期润滑(2)影响滑轮组机械效率的主要因素包括动滑轮自身重力、绳子重力及摩擦等。(3)提高滑轮组机械效率的方法有增加被拉物体的质量；使用轻质的动滑轮、绳子；机械经常保养和定期润滑等。练一练5.下列关于功、功率和机械效率的说法，正确的是(B)物体受到的力越大，力对物体做功就越多；做功越快的机械，功率越大；做功越多的机械，机械效率越高；使用机械效率越高的机械，完成一定量的功就越快。A.B.C.D.B6.用相同的滑轮和细绳分别组成如图所示的甲、乙滑轮组，用它们分别把相同的物体匀速提升相同的高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(B)A.甲滑轮组的机械效率比乙的高B.两个滑轮组的机械效率一样高C.甲滑轮组做的额外功小于乙滑轮组的额外功D.甲滑轮组做的有用功小于乙滑轮组的有用功B7.如图所示，小明利用滑轮组匀速提升重为240 N的重物A上升了3 m，拉力F1大小为100 N，不计绳重与摩擦，求此过程中：(1)总功是多少？解：解：(1)由图可知，承重绳子股数由图可知，承重绳子股数n3，绳子自由端移动的，绳子自由端移动的距离距离snh33 m9 m此过程中拉力做的总功此过程中拉力做的总功W总总F1s100 N9 m900 J解：解：(1)由图可知，承重绳子股数由图可知，承重绳子股数n3，绳子自由端移动的，绳子自由端移动的距离距离snh33 m9 m此过程中拉力做的总功此过程中拉力做的总功W总总F1s100 N9 m900 J(2)有用功是多少？解：解：(2)克服物体重力做的有用功克服物体重力做的有用功W有有G1h240 N3 m720 J解：解：(3)所以滑轮组的机械效率所以滑轮组的机械效率7.如图所示，小明利用滑轮组匀速提升重为240 N的重物A上升了3 m，拉力F1大小为100 N，不计绳重与摩擦，求此过程中：(4)额外功是多少？解：解：(4)额外功额外功W额额W总总W有有900 J720 J180 J解：解：(4)额外功额外功W额额W总总W有有900 J720 J180 J知识点3斜面的机械效率(拓展)想一想1.斜面也是一种省力机械，能省功吗？填一填2.在斜面上将一个重4.5 N的物体匀速拉到高处(如图所示)，沿斜面向上的拉力为1.8 N。斜面长1.2 m，高0.3 m。求：(1)哪个力做功是有用功？(A)；并计算有用功是多少？A.物体重力做的功B.物体克服摩擦力做的功C.拉力做的功W有有Gh4.5 N0.3 m1.35 JAW有有Gh4.5 N0.3 m1.35 J(2)哪个力做功是总功？(C)；并计算总功是多少？A.物体重力做的功B.物体克服摩擦力做的功C.拉力做的功W总总F拉拉s1.8 N1.2 m2.16 J(3)求这个斜面的机械效率。CW总总F拉拉s1.8 N1.2 m2.16 J2.在斜面上将一个重4.5 N的物体匀速拉到高处(如图所示)，沿斜面向上的拉力为1.8 N。斜面长1.2 m，高0.3 m。求：3.小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中，提出了以下猜想：猜想A：斜面的机械效率可能与物体的重力有关；猜想B：斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关；猜想C：斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度有关。为了验证自己的猜想，小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究，记录数据如表所示，根据实验表格，回答下列问题。试验次数斜面材料斜面倾斜物重G/N拉力F/N斜面高度h/m斜面长度s/m总功W总/J有用功W有用/J斜面机械效率1木板3054.20.61.25.043602木板3032.50.61.231.8试验次数斜面材料斜面倾斜物重G/N拉力F/N斜面高度h/m斜面长度s/m总功W总/J有用功W有用/J斜面机械效率3玻璃3032.20.61.22.641.8684木板4232.80.60.92.522.495(1)在实验过程中，应沿斜面向上 拉动木块。(2)第2次实验中斜面的机械效率 。匀速匀速60(3)对比实验1、2的数据可以用来验证猜想 (填猜想序号)。对比实验 可以得出斜面的机械效率与斜面的粗糙程度 关。对比实验 可以得出斜面的机械效率与斜面的倾斜程度 关。A2和和3有有2和和4有有说一说4.世界机械的发展史与人类文明的发展史紧密相连。请你选择人类机械发展史上的一种机械装置，作一次简单的介绍并与其他同学交流。略略略略2重难导学【典例1】如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6104 N的重物匀速吊起2 m时，用时20 s，滑轮组的机械效率为80。(1)求提升重物做的有用功；解：解：(1)提升重物做的有用功提升重物做的有用功W有有Gh1.6104 N2 m3.2104 J解：解：(1)提升重物做的有用功提升重物做的有用功W有有Gh1.6104 N2 m3.2104 J(2)求绳端拉力的总功；(3)若克服摩擦和钢丝绳重所做的功是7 000 J，求动滑轮的重。答：答：(略略)解：解：(3)总的额外功总的额外功W额额W总总W有有4104 J3.2104 J8 000 J则克服动滑轮重力做的功则克服动滑轮重力做的功W动动W额额Wf8 000 J7 000 J1 000 J由由W动动G动动h可知，动滑轮的重力可知，动滑轮的重力答：答：(略略)【典例1】如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.6104 N的重物匀速吊起2 m时，用时20 s，滑轮组的机械效率为80。【典例2】如图甲中力F1水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。如图乙所示改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为F2。此过程滑轮组(D)A.总功率为F2sB.额外功为F1sD.额外功为3F2sF1sD【典例3】如图所示，把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，此过程绳的拉力对甲做的功为WAB；用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙从C点匀速拉至与B点等高的D点，此过程中绳的拉力对乙的拉力对乙做的功为WCD，斜面的机械效率为(A)A强化练习1.下列说法中正确的是(B)A.小刚比小明做功多，则小刚的功率一定比小明的功率大B.小刚比小明做功多，且做功所用时间比小明少，则小刚的功率一定比小明的功率大C.机械做的有用功越多，机械效率越高D.机械做功越快，机械效率越高B2.如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功是 J，对物体B做的额外功是 J。20.53.用如图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：实验次数钩码重力 G/N钩码上升高度h/cm拉力F/N绳子自由端移动距离s/cm机械效率12.051.01566.724.051.81574.134.0101.83074.146.052.515(1)实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 运动。第 1次实验时，钩码上升的时间为 3 s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s。匀速直线匀速直线0.05(2)第4次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 。(3)分析 1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 (选填“大”或“小”)，滑轮组的机械效率越高；分析 2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 (选填“有关”或“无关”)。(4)用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 (填字母)。A.换用更轻的动滑轮B.加快提升物体的速度0.380大大无无关关A4.如图所示，同一滑轮采用甲、乙两种连接方式匀速提升重为100 N的物体，已知滑轮重20 N(绳重及滑轮和轴处的摩擦忽略不计)，则手的拉力：F甲 F乙；机械效率甲 乙(均选填“”“”或“”)。第4题图5.天工开物是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械，其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于机内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。第5题图(1)请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理可以理解为把 能转化为 能。动动重力势重力势(2)若接水槽离取水处高4 m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4 kg，该筒车旋转一周提升的水的质量为 kg；对进入接水槽的水所做的功为 J。(接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取9.8 N/kg)。(3)若筒车旋转一周所用时间为60 s，水流冲击筒车的功率为40 W，水流所做的功为 J；筒车旋转一周取水的机械效率为 。481 9202 400806.如图甲所示，使用两个滑轮组提升重均为900 N的物体，使物体匀速升高不同的高度。两滑轮组相关的数据如图乙所示。其中，利用A滑轮组做的有用功为1 800 J，利用B滑轮组做的有用功为1 400 J。则 (1)由图乙判断：A滑轮组的机械效率是 。75(2)计算：A滑轮组中，物体被提升的高度为 ；F1的大小为 。(3)使用A滑轮组做的额外功 (选填“大于”“等于”“小于”)使用B滑轮组做的额外功。2 m400 N等于等于7.工人师傅常采用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示。汽车车厢底板高度h3 m，斜面长度s5 m，现用力F沿着斜面把重力G3 000 N的重物在50 s内匀速拉到车上。若摩擦力f2 500 N，则拉力F的做功为 J，该斜面的机械效率为 。12 50072