6 机械效率-学案.docx

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1、课程主题：机械效率授课时间：学习目标1 .能区分有用功和额外功2 .会计算复杂滑轮组的机械效率3 .知道减小或者增大机械效率的方法4 .通过测量滑轮组机械效率的实验过程，总结出提高机械效率的方法教学内容1. 一辆小轿车以恒定功率60kW在水平路面上沿直线匀速行驶了 15分钟，若小轿车的牵引力是3.0x103N,行驶时所受阻力为车重的。.2倍，则小轿车的质量为 kg,此时小轿车行驶的速度为km/h o (g = 10N/kg)2. 一辆载重卡车连同货物一起的总质量m=4.5xl()3kg,在F=4.0x1()3n的牵引力作用下在平直公路上 做匀速直线运动，Imin内行驶了 600mo求：(g=

2、10N/kg)(1)卡车连同货物受到重力的大小；(2)卡车受到阻力的大小；(3)牵引力做功的功率。窿多无导辔4.如图所示，一辆汽车通过滑轮组匀速提升物体。在汽车对绳子施加的拉力F的作用下，重1200N 的物体A以lm/s的速度匀速上升了2m,在这个过程中，拉力F做功的功率为1.5kW。不计绳重和 轮与轴的摩擦。求：(1)拉力F所做的有用功W有；(2)滑轮组的机械效率中(1)(2)(3)(4)甲乙.工地上用如图(甲)所示的滑轮组提沙，工人用20s的时间把重为120N的沙匀速提升5m,拉力做 的功W随时间t的变化图象如图(乙)所示。求： 工人做的有用功； 滑轮组的机械效率; 拉力的大小； 拉力的功

3、率。预习内容简单机械与功复习用同样的滑轮组提不同的重物，有什么不同？那么用不同的滑轮组提相同的重物，又有什么不同呢?物器钎一、机械效率【知识梳理】i.有用功、额外功、总功(1)有用功：无论是否使用机械，都必须要做的功。如多元导学中两种方式中都必须将钩码提升高 度。这部分功为有用功。用W有表示。(2)额外功：由于克服机械自重以及摩擦力等因素而多做的功。如图乙中，当用动滑轮提升钩码时， 我们需要额外提供提升动滑轮高度和克服摩擦力所需要的功，这部分功叫做额外功，用W额表示。(3)总功：使用机械后实际所做的功。有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用W总表示， 总功也可以看做是拉力(动力)对整体做

4、的功。总功、有用功和额外功之间的关系为：总=有+勿新1 .机械效率有用功和总功的比值叫做机械效率，用n表示。W公式为：T = X 100%W总在保证有用功一定的情况下，人们当然希望额外功越少越好。即额外功在总功中所占的比例越少越好。(1)机械效率是一个百分数，没有单位；(2)由于额外功必然存在，机械效率总小于1；(3)理想机械的机械效率等于1。2 .机械效率的影响因素：提升物体的重、动滑轮重以及绳重和摩擦等有关。3 .提升机械效率的方法增加提升物体的重力；减小所用动滑轮的重力；用润滑油减小机械间摩擦。【例题精讲】例1.从深为5m的井中直接将一桶水提出井口，已知桶重20N,桶中水重80N。若此人

5、的目的是为了 提水，则机械效率为，若此人的目的是为了捞桶，则机械效率为 O例2.升旗过程中，克服旗的重力做的功是,克服摩擦力做的功是;人给绳子拉力做的功是 o （填“有用功”“额外功”或“总功”）【答案】有用功；额外功；总功。例3.如图所示，物体重为50N,小明用这个滑轮组3s内将物体匀速提升0.3m,拉力为20N,不计绳重和摩擦，下列说法错误的是（）A.动滑轮的重力为10NC.该滑轮组的机械效率约为83.3%B.拉力F的功率为2WD.提升的物体越重时，该滑轮组的机械效率越高例4.总功是300J,额外功是30J,则有用功和机械效率分别是（）A. 270J, 10%B. 330J, 90%C.

6、270J, 90%D. 330J, 10%【答案】C【巩固练习】1.用水桶从井中提水,则：提桶做的功、提水做的功、提水和桶做的功分别是（）A.总功、有用功、 额外功B.额外功、有用 功、总功C.有用功、额外 功、总功D.总功、额外功、 有用功2 .用总功率为10kW,最大抽水高度10m的水泵给水塔抽水，水塔顶端水箱容积为200m3,水塔水箱距地面高度为24m,抽水机的机械效率为50%,则最少需要 台这样的抽水机，同时满负荷工作秒可以将水塔抽满？3 .工人师傅用图所示的滑轮组分别将两个重为500N和1000N的货物匀速提升相同高度，不计绳重 及轴摩擦，则下列说法中正确的是（）A.工人师傅所做的有

7、用功相等C.该滑轮组两次的机械效率相等B.工人师傅所做的额外功相等D.绳的自由端的拉力都小于500N-解题密码-（1）有用功与额外功的区分根据完成这件事的目标去锁定有用功。如：用水桶打水，目的是提起水，那么提起水做的功是有用功，而提起水时附带着提起水桶做的功是额外功。把水中的桶捞上来，目的是捞桶，那么提起水桶做的功是有用功，把桶里的水提起来做的功成了额外功。（2）判断正误有用功越多，机械效率越高（） 额外功越少，机械效率越高（）物体做功越慢，机械效率越低（）做总功越多，机械效率越低（）做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（） 做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（）因为有用功总小于总功

8、，所以机械效率总小于1（）做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高（） 有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高（）三、滑轮（组）的机械效率g_fg2f叽仍ss= = =G无效心生网【知识梳理】定滑轮机械效率：=动滑轮机械效率：=滑轮组机械效率：= 滑轮组的机械效率和物体重、动滑轮重有关。如果动滑轮重不变，物体越重，机械效率越高； 如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低。要是考虑绳重和摩擦力的话，绳重和动滑轮重 都属于机械本身重力，摩擦力越大 也会使吊起同样重的物体时使用的拉力越大，使机械效率 降低。总的说，滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、 机械本身重力有关。要提高机械效 率，应尽量减小

9、摩擦和机械本身重力的同时一，最大限度的增加被吊物体重力。对机械效率问题的考察，有时也会牵涉到斜面。【例题精讲】例1.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（动滑轮的重不相同）匀速提起相同的重物到相 同的高度，所用拉力B和F2相等。不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A.乙图更省力，机械效率甲图大C.甲、乙两图省力程度相同，所用的拉力Fi、F2 做功相等B.甲图更省力，机械效率乙图大D.甲、乙两图省力程度相同，机械效率甲图大例2.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中, 次实验，实验数据记录如下：小明和小华用如图甲所示的同一滑轮组分别做了三实验 次数钩码重/N钩码上升 的距离/cm弹簧测力

10、计的读数/N弹簧测力计上升 的距离/cm机械效率1280.82483. 3%2451.515361090.9%乙在表中的空格处填上适当的数据；（机械效率用百分数表示，保留一位小数）在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计；从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，可以提高滑轮组的机械效率；（4）得出结论后小明进一步猜想：滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关，于是用另一滑轮组做了第 四次实验（如图乙）并将数据记录如下：实验 次数钩码重/N钩码上升 的距离/cm弹簧测力计 的读数/N弹簧测力计上升 的距离/cm机械效率42511566. 7%比较实验1和实验4,小明发现虽然所挂钩码相同，但弹簧测力计的读数

11、不同，这是因为两次实验所用 滑轮的重力不同，于是小明得出另一结论：滑轮组的机械效率还与滑轮的重力有关。但小华认为小明得 出这一结论的过程还不够合理。请简要说明小华的理由： o【巩固练习】1.小强同学利用如图甲所示的滑轮组将货物运送到楼上，不计绳子和摩擦，如果所送货物重G从20N 开始逐渐增加，每次均匀拉动绳子，且提升同样的高度，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随 货物的重力的增加而变化的图象，当货物重G为20N时，滑轮组的机械效率是,动滑轮的重是N；当货物重G为180N时，滑轮组的机械效率是.n/ (%)一 l.aiLAA；01002000n甲2.如图A. W 甲二W 乙,P 甲二P 乙

12、,r| ifi=r）乙C.W甲W乙,P甲P乙,T|甲T|乙B. W甲VW乙,P甲乙,丁）甲|乙D. W甲VW乙,P甲VP乙,r甲丫|乙（不计绳重与摩擦，且动滑轮重G动小于物重G）,用它们分别将重相同的甲、乙两物体在相 等的时间内匀速提升至相同的高度，拉力所做的功分别为W甲、W乙，功率分别为Pm P乙,它们的机 械效率分别为n甲、11乙，则下列关系正确的是（）3.同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关（2）滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关（4）滑轮组机械效率高低可能与与承重绳子段数

13、有关然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，则该实验验证的假设是（ ）A. (1)A. (1)B. (2)C. (3)D. (4)4.某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中。实蛉次数钩码重IN钩码上升的局度吸绳端的拉力/N绳端移动的距离加机械效率140.101.80.30260.102.5 .0.30360.152.5(1)实验中，使用滑轮组提升重物时，应 拉动弹簧测力计。(2)第二次实验中，2s内钩码上升的高度为0.1m,则拉力F作用点的速度为 m/s.(3)第三次实验中，3s内钩码上升的高度为0.15m,拉力F做功的功率为W,滑轮

14、组的机械效率为H2 (两空均选(4)分析比较第一、二两次实验数据,有用功Wi有 W2有，滑轮组的机械效率:填“，”=，或，).由此可知，可采用 的方法来提高滑轮组的机械效率。1处-解题密码-影响滑轮组机械效率高低的主要因素有两个，一是额外功，一是有用功，增大有用功则机械效 率增大，增大额外功则机械效率减小。(1) 提升的重物一定时，动滑轮越重、个数越多，额外功就越多，机械效率越低。(2) 动滑轮的重力(个数)一定时，提升的重物越重，有用功就越多，机械效率越高。(3) 提升的重物和动滑轮的重力一定时，摩擦力越大，额外功就越多，机械效率越低。(4) 提高机械效率的方法可简记为增大物重，减轻滑轮，减

15、小摩擦。1 .用如图所示的滑轮组在把重为450N的重物竖直匀速提高2m,用了 5s已知滑轮重50N,不计绳 重、动滑轮重。求：ZZ/Z/Z/ZZ/（1）人拉绳做的有用功是多少？（2）人拉绳做的总功？（3）人拉绳子做功的功率是多大？2 .建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为230N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为 125N,时间为20s。求:（1）工人做的总功；（2）此过程中该装置的机械效率；（3）工人做功的功率。CX.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录 如下表：甲 乙 丙次数钩则 i/N钩码上升距离/cm倬簧测力 计示数/N弹簧测

16、力计 上升距离/（小机械 效率12100.83083.3%24101.53()36103090.9 %（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）。（2）第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计示数为 No（3）分析数据可得结论：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越（选填“高”或 “低。(4)根据实验结论推测：使用该滑轮组再次将重8N的物体匀速提升10cm,此时滑轮组的机械效率可 能为 (只填序号)。A、71.6% B、82.4% C、92.1%课堂错题收集学霸笔记本：教师引导学生借助知识脑图总结重难点3温放知新.如图所示的滑轮(不计摩橡)，把重1

17、50N的物体匀速提起，所用拉力为100N,则关于该滑轮的说 法中错误的是( )A.滑轮重50NB.使用该滑轮提物体费距离C.该滑轮的机械效率恒为75%D.若用该滑轮匀速提起重200N的物体，所用拉力为125N/1 .用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为Fl、F2,保 持甲、乙两绳自由端 的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩 擦，下列说法正确的是(A.F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率相同B.F1和F2大小不相等，F1和F2的功率相同C.绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间相同D.绳子自由端移动的距离相等，F1和F2做的功相同.工人用如图所示装置在10s内将质量为45kg的货物匀速提升2m,此过程中拉力的功率为120W。 不计绳重和轮与轴的摩擦。g取10N/kg,求：(1)有用功；(2)工人的拉力；(3)滑轮组的机械效率。