八年级物理下册12.3机械效率习题课件新版新人教版.ppt

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1、第3节机械效率【新新课导课导思思】如如图图所示是三种方法提升沙子的情景。哪种方法最好所示是三种方法提升沙子的情景。哪种方法最好?哪种方法最不好哪种方法最不好?为为什么什么?【目目标导标导学学】1.1.能能结结合合实实例分析所做的有用功、例分析所做的有用功、额额外功和外功和总总功。功。2.2.能能说说出机械效率的意出机械效率的意义义,知道机械效率是小于知道机械效率是小于1 1的。的。3.3.能利用机械效率的公式能利用机械效率的公式进进行行简单简单的的计计算。算。4.4.通通过实验过实验了解影响滑了解影响滑轮组轮组机械效率高低的因素。机械效率高低的因素。【自主自主预习预习】1.1.有用功和有用功和

2、额额外功外功:(1)(1)有用功有用功:_:_的功的功,用用_表示。表示。(2)(2)额额外功外功:克服机械自重及摩擦力等因素的影响克服机械自重及摩擦力等因素的影响_的功的功,用用_表示。表示。必必须须要做要做W W有有多做多做W W额额(3)(3)总总功功:_:_与与_之和之和,用用_表示。表示。(4)(4)有用功、有用功、额额外功、外功、总总功之功之间间的关系的关系:_:_。有用功有用功额额外功外功W W总总W W总总=W=W有有+W+W额额2.2.机械效率机械效率:(1)(1)定定义义:_:_跟跟_的比的比值值,用用_表示。表示。(2)(2)公式公式:_:_。(3)(3)大小大小:机械效

3、率机械效率总总是是_1_1。有用功有用功总总功功小于小于3.3.测测量滑量滑轮组轮组的机械效率的机械效率:(1)(1)实验实验原理原理:_:_。(2)(2)探究思路。探究思路。机械效率的大小与物重的关系机械效率的大小与物重的关系:使用同一滑使用同一滑轮组轮组,提升提升_的重物。的重物。机械效率的大小与机械效率的大小与动动滑滑轮轮重的关系重的关系:使用使用_的的动动滑滑轮组轮组,提升同一重物。提升同一重物。不同不同不同不同(3)(3)实验结论实验结论:影响滑影响滑轮组轮组机械效率的因素机械效率的因素:提升的提升的_以以及滑及滑轮轮的的轮轮和和轴轴、绳绳之之间间的摩擦。的摩擦。物重、物重、动动滑滑

4、轮轮重重4.4.提高机械效率的主要方法提高机械效率的主要方法:_,使它更合理、使它更合理、更更轻轻巧。巧。改改进结进结构构知知识识点一点一 有用功、有用功、额额外功及外功及总总功功【做一做做一做】如如图图甲所示甲所示,用用弹弹簧簧测测力力计计将将钩码缓钩码缓慢地提慢地提升一定高度。如升一定高度。如图图乙所示乙所示,换换用用动动滑滑轮轮将将钩码缓钩码缓慢地提慢地提升相同的高度升相同的高度,分分别计别计算拉力所做的功。算拉力所做的功。1.1.使用使用动动滑滑轮轮提升提升钩码钩码比直接用比直接用弹弹簧簧测测力力计计提升提升钩码钩码做做功功_(_(选选填填“多多”或或“少少”),),原因是原因是_。提

5、示提示:无论是否使用滑轮无论是否使用滑轮,钩码都被提升钩码都被提升,这部分是必须这部分是必须要做的功要做的功,使用动滑轮时使用动滑轮时,提升钩码不得不克服动滑轮本提升钩码不得不克服动滑轮本身所受的重力及摩擦力等因素多做功身所受的重力及摩擦力等因素多做功,所以用动滑轮提所以用动滑轮提升钩码做的功比直接提升钩码做的功多。升钩码做的功比直接提升钩码做的功多。参考答案参考答案:多利用动滑轮提升钩码时多利用动滑轮提升钩码时,除了提升钩码做除了提升钩码做功外功外,还要克服动滑轮重力及摩擦力等做功还要克服动滑轮重力及摩擦力等做功2.2.根据根据图图乙所示提升乙所示提升钩码钩码,分析有用功、分析有用功、额额外

6、功和外功和总总功。功。(1)(1)提升提升钩码钩码做的功是我做的功是我们们_要做的要做的,这这部分功部分功为为_,_,用用W W有有表示表示,且且W W有有=_=_。(2)(2)在用在用动动滑滑轮轮提升提升钩码时钩码时,还还需要克服摩擦、需要克服摩擦、绳绳重、重、动动滑滑轮轮重做一部分功重做一部分功,这这部分功部分功为为_,_,用用W W额额表示。表示。(3)(3)使用机械做功使用机械做功时时,拉力所做的功拉力所做的功为为_,_,用用W W总总表示表示,即即W W总总=_=_。它。它们们之之间间的关系是的关系是。提示提示:使用动滑轮时使用动滑轮时,必须要做的功是提升钩码所做的必须要做的功是提升

7、钩码所做的功功,即有用功即有用功W W有有=GhGh;如果摩擦忽略不计如果摩擦忽略不计,则克服动滑轮则克服动滑轮和绳重做的功是不得不做的功和绳重做的功是不得不做的功,即额外功即额外功W W额额=(G=(G动滑轮动滑轮+G+G绳绳)h;)h;使用机械做的功为总功使用机械做的功为总功W W总总=Fs=Fs。参考答案参考答案:(1)(1)必须有用功必须有用功GhGh(2)(2)额外功额外功(3)(3)总功总功FsFsW W总总=W=W有有+W+W额额【示范示范题题1 1】(1)(1)在打在打扫卫扫卫生的生的时时候候,小明将一桶水从一小明将一桶水从一楼提到二楼。楼提到二楼。则则小明小明对对水做的功是水

8、做的功是_功功,对对桶做桶做的功是的功是_功。功。(2)(2)利用某机械工作利用某机械工作时时,动动力做的功是力做的功是400 J,400 J,其中其中额额外功外功是是100 J,100 J,则动则动力做的有用功是力做的有用功是_J_J。【精讲精析精讲精析】(1)(1)小明目的是提水小明目的是提水,对水做的功为有用对水做的功为有用功功;对桶做的功为额外功。对桶做的功为额外功。(2)(2)动力做的功为总功动力做的功为总功,则动力做的有用功则动力做的有用功W W有用有用=W=W总总-W-W额额=400 J-100 J=300 J=400 J-100 J=300 J。答案答案:(1)(1)有用额外有

9、用额外(2)300(2)300【微点微点拨拨】(1)(1)有用功和有用功和总总功的区功的区别别:有用功相当于不用机械而直接有用功相当于不用机械而直接用手用手对对物体做的功物体做的功,总总功是利用机械做的功。功是利用机械做的功。(2)(2)一般情况下一般情况下,使用使用动动滑滑轮轮或滑或滑轮组轮组在在竖竖直方向上匀速直方向上匀速提升重物提升重物时时,有用功有用功W W有有=GhGh;使用使用动动滑滑轮轮或滑或滑轮组轮组在水平在水平面上匀速移面上匀速移动动物体物体时时,有用功有用功W W有有=fsfs。知知识识点二点二 机械效率机械效率1.1.机械效率机械效率:(1)(1)定定义义:有用功跟有用功

10、跟总总功的比功的比值值。(2)(2)公式公式:。2.2.机械效率的理解机械效率的理解:(1)(1)机械效率是有用功与机械效率是有用功与总总功之比。它只有大小功之比。它只有大小,没有没有单单位。机械效率一般用百分数表示。位。机械效率一般用百分数表示。(2)(2)使用任何机械使用任何机械,除了做有用功外除了做有用功外,都不可避免地要做都不可避免地要做额额外功外功,所以有用功所以有用功总总是小于是小于总总功功,机械效率永机械效率永远远小于小于1 1。(3)(3)机械效率是机械效率是标标志机械做功性能好坏的物理量志机械做功性能好坏的物理量,机械效机械效率越高率越高,这这个机械的性能越好。个机械的性能越

11、好。(4)(4)机械效率不是固定不机械效率不是固定不变变的的,机械效率由机械效率由总总功和有用功功和有用功两个因素共同决定两个因素共同决定,不能只考不能只考虑虑一个因素一个因素,它反映的是有它反映的是有用功在用功在总总功中所占比功中所占比值值的大小的大小,与具体做功多少、是否省与具体做功多少、是否省力等无关。力等无关。总总功一定功一定,有用功越多有用功越多,额额外功越少外功越少,机械效率机械效率越高。越高。(5)(5)机械效率与功率是两个完全不同的物理量机械效率与功率是两个完全不同的物理量,功率大的功率大的机械机械,机械效率不一定高机械效率不一定高;机械效率高的机械机械效率高的机械,功率也不一

12、功率也不一定大定大,两者之两者之间间没有直接没有直接联联系。系。【示范示范题题2 2】(2017(2017长长沙中考沙中考)如如图图是建筑工人用滑是建筑工人用滑轮组轮组提升建筑材料的提升建筑材料的场场景景,在在10 s10 s的的时间时间内内,工人工人师师傅用傅用竖竖直直向上的拉力将建筑材料匀速提升了向上的拉力将建筑材料匀速提升了1 m,1 m,已知拉力已知拉力F F为为400 N,400 N,建筑材料的重力建筑材料的重力G G为为900 N,900 N,求求这这个个过过程中程中:(1)(1)绳绳子自由端移子自由端移动动的距离。的距离。(2)(2)此滑此滑轮组轮组的机械效率。的机械效率。(3)

13、(3)拉力拉力F F的功率。的功率。【精讲精析精讲精析】(1)(1)由图可知由图可知,承担动滑轮绳子的段数承担动滑轮绳子的段数n=3,n=3,则绳子自由端移动的距离则绳子自由端移动的距离:s=:s=nhnh=3=31 m=3 m1 m=3 m。(2)(2)提升重物做的功是有用功提升重物做的功是有用功:W W有有=GhGh=900 N=900 N1 m=900 J,1 m=900 J,拉力做的功是总功拉力做的功是总功:W:W总总=Fs=400 N=Fs=400 N3 m=1 200 J,3 m=1 200 J,此滑轮组的机械效率此滑轮组的机械效率:=75%:=75%。(3)(3)拉力拉力F F的

14、功率的功率:P=120 W:P=120 W。答案答案:(1)3 m(1)3 m(2)75%(2)75%(3)120 W(3)120 W【微点微点拨拨】滑滑轮组轮组机械效率的机械效率的计计算算(1)(1)竖竖直匀速提升物体直匀速提升物体时时:有用功有用功:W:W有有=GhGh。总总功功:W:W总总=Fs=Fs=F Fnhnh。机械效率机械效率:=:=。(2)(2)水平匀速拉水平匀速拉动动物体物体时时:有用功有用功:有用功在数有用功在数值值上等于摩擦力与物体移上等于摩擦力与物体移动动距离距离的乘的乘积积,即即W W有有=fsfs物物。(f(f为为摩擦力摩擦力)总总功功:拉力拉力F F所做的功所做的

15、功,即即W W总总=Fs=Fs绳绳=F Fnsns物物。机械效率机械效率:=:=。(3)(3)斜面斜面:W W有有=Gh,WGh,W总总=Fs,Fs,=。知知识识点三点三 测测量滑量滑轮组轮组的机械效率的机械效率1.1.提出提出问题问题:影响滑影响滑轮组轮组机械效率的因素有哪些机械效率的因素有哪些?2.2.猜想与假猜想与假设设:滑滑轮组轮组的机械效率可能与的机械效率可能与_有关。有关。参考答案参考答案:动滑轮重、摩擦以及提升的物重动滑轮重、摩擦以及提升的物重3.3.设计设计与与进进行行实验实验:如如图图所示所示(1)(1)用用弹弹簧簧测测力力计测计测量量钩码钩码所受的重力。所受的重力。(2)(

16、2)用刻度尺用刻度尺测测量量钩码钩码移移动动的距离和的距离和弹弹簧簧测测力力计计移移动动的的距离。距离。(3)(3)匀速拉匀速拉动弹动弹簧簧测测力力计计使使钩码钩码上升上升,同同时记时记下下钩码钩码上升上升的高度和的高度和弹弹簧簧测测力力计计移移动动的距离的距离;换换不同的不同的钩码钩码多多测测几几次。次。(4)(4)保持保持钩码钩码的个数不的个数不变变,改改变动变动滑滑轮轮的重力的重力,重复上述操重复上述操作。作。4.4.实验实验数据及分析数据及分析:次次数数钩码钩码所受所受的重的重力力G/NG/N提升提升高度高度h/mh/m有用有用功功W W有有/J/J拉力拉力F/NF/N绳绳端端移移动动

17、的距的距离离s/ms/m总总功功W W总总/J/J机械机械效率效率/%/%1 12 20.10.10.90.90.30.32 24 40.10.11.61.60.30.33 36 60.10.12.32.30.30.34 44 40.10.11.41.40.40.4(1)W(1)W有有=_,W=_,W总总=_=_。(用字母表示用字母表示)(2)(2)在空白表格中分在空白表格中分别别填写相填写相应应的数据。的数据。(3)(3)由由1 1、2 2、3 3次次实验实验可得出可得出结论结论:使用同一滑使用同一滑轮组轮组提升提升不同的重物不同的重物,所提升的物体越重所提升的物体越重,机械效率机械效率_。

18、由由2 2、4 4次次实验实验可得出可得出结论结论:使用不同的滑使用不同的滑轮组轮组提升同一提升同一重物重物,动动滑滑轮轮越重越重,机械效率机械效率_。(1)(1)参考答案参考答案:GhGhFsFs(2)(2)提示提示:W W有有1 1=G=G1 1h h1 1=2N=2N0.1 m=0.2 J0.1 m=0.2 JW W总总1 1=F=F1 1s s1 1=0.9N=0.9N0.3m=0.27 J0.3m=0.27 JW W有有2 2=G=G2 2h h2 2=4N=4N0.1 m=0.4 J0.1 m=0.4 JW W总总2 2=F=F2 2s s2 2=1.6N=1.6N0.3 m=0.

19、48 J0.3 m=0.48 JW W有有3 3=G=G3 3h h3 3=6N=6N0.1 m=0.6 J0.1 m=0.6 JW W总总3 3=F=F3 3s s3 3=2.3N=2.3N0.3 m=0.69 J0.3 m=0.69 JW W有有4 4=G=G4 4h h4 4=4N=4N0.1 m=0.4 J0.1 m=0.4 JW W总总4 4=F=F4 4s s4 4=1.4N=1.4N0.4 m=0.56 J0.4 m=0.56 J则利用机械效率的公式则利用机械效率的公式1 1=74.1%=74.1%2 2=83.3%=83.3%3 3=87.0%=87.0%。4 4=71.4%=

20、71.4%。参考答案参考答案:第第1 1次次:0.2:0.20.270.2774.174.1第第2 2次次:0.4:0.40.480.4883.383.3第第3 3次次:0.6:0.60.690.6987.087.0第第4 4次次:0.4:0.40.560.5671.471.4(3)(3)提示提示:分析分析1 1、2 2、3 3次实验次实验,钩码的重力越小钩码的重力越小,机械效机械效率越低率越低,钩码的重力越大钩码的重力越大,机械效率越高。机械效率越高。分析分析2 2、4 4次实验次实验,钩码的重力不变钩码的重力不变,动滑轮越重动滑轮越重,机械效机械效率越低。率越低。参考答案参考答案:越高越低

21、越高越低5.5.交流与交流与讨论讨论(1)(1)能否直接能否直接测测量滑量滑轮组轮组的的额额外功外功?参考答案参考答案:不能不能,克服绳重、动滑轮的重力及摩擦力所克服绳重、动滑轮的重力及摩擦力所做的功都是额外功做的功都是额外功,这些额外功很难直接测量。这些额外功很难直接测量。(2)(2)如果没有刻度尺如果没有刻度尺,能否能否测测出滑出滑轮组轮组的机械效率的机械效率?参考答案参考答案:能能,对于已经组装好的滑轮组对于已经组装好的滑轮组,s=,s=nhnh,则机械则机械效率效率=因此只要查出绳子的段数因此只要查出绳子的段数,即可算出滑轮组的机械效即可算出滑轮组的机械效率率,无需测量无需测量h h和

22、和s s的大小。的大小。(3)(3)忽略忽略绳绳重和摩擦重和摩擦,机械效率的大小与机械效率的大小与绳绳子的股数、提子的股数、提升的高度、移升的高度、移动动的距离有关的距离有关吗吗?试结试结合机械效率的公式合机械效率的公式说说明。明。参考答案参考答案:由由=,=,机械效机械效率的大小与绳子的股数、提升的高度、移动的距离无率的大小与绳子的股数、提升的高度、移动的距离无关。关。【示范示范题题3 3】(2017(2017齐齐齐齐哈哈尔尔中考中考)某小某小组组在在“测测滑滑轮组轮组机械效率的机械效率的实验实验”中得到的数据如表所示中得到的数据如表所示,实验实验装置如装置如图图所示。所示。(1)(1)实验

23、实验中中应应沿沿竖竖直方向直方向_缓缓慢拉慢拉动弹动弹簧簧测测力力计计。(2)(2)小小红红同学同学发现实验过发现实验过程中程中边边拉拉动边读动边读数数,弹弹簧簧测测力力计计示数不示数不稳稳定定,应该应该静止静止读读数数,你你认为认为她的想法她的想法_(_(选选填填“正确正确”或或“不正确不正确”),),因因为为她没有考她没有考虑虑到到_对对滑滑轮组轮组机械效率的影响。机械效率的影响。(3)(3)用丁用丁图图装置装置进进行行实验实验,得出表中第得出表中第4 4次次实验实验数据数据,请请将将表中的两个数据填写完整。表中的两个数据填写完整。实验实验次数次数钩码钩码重重G/NG/N钩码钩码上升上升高

24、度高度h/mh/m绳绳端拉力端拉力F/NF/N绳绳端移端移动动距离距离s/ms/m机械机械效率效率1 14 40.10.12.72.70.20.274%74%2 24 40.10.11.81.80.30.374%74%3 38 80.10.13.13.10.30.386%86%4 48 80.10.12.52.5(4)(4)通通过过比比较较_两次两次实验实验数据得出数据得出结论结论:使用同使用同一滑一滑轮组轮组提升同一重物提升同一重物时时,滑滑轮组轮组的机械效率与的机械效率与绳绳子段子段数无关数无关(填填实验实验次数的序号次数的序号)。(5)(5)通通过过比比较较_两次两次实验实验数据得出数据

25、得出结论结论:同一滑同一滑轮组轮组提升重物提升重物时时,物重越大物重越大,滑滑轮组轮组的机械效率越高。的机械效率越高。(填填实验实验次数的序号次数的序号)(6)(6)通通过过比比较较3 3、4 4两次两次实验实验数据可得出数据可得出结论结论_。【精讲精析精讲精析】(1)(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计簧测力计,这样测力计示数才等于拉力大小。这样测力计示数才等于拉力大小。(2)(2)在弹在弹簧测力计静止时读出的数据簧测力计静止时读出的数据,由于不会克服轮与轴、绳由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦与轮之间的摩擦,所以测力计示数偏小所以测力计示数偏小,

26、她的想法是不她的想法是不正确的。正确的。(3)(3)丁图中丁图中,绳子的有效段数为绳子的有效段数为n=4,n=4,绳端移动距离绳端移动距离s=s=nhnh=4=40.1 m=0.4 m,0.1 m=0.4 m,则滑轮组的机械效率。则滑轮组的机械效率。=80%=80%。(4)(4)绳端移动距离与物体升高的高度的关系为绳端移动距离与物体升高的高度的关系为s=s=nhnh,所所以以,结合表中数据可知实验结合表中数据可知实验1 1、2 2、3 3中绳子的有效段数中绳子的有效段数分别为分别为2 2、3 3、3;3;再结合钩码的重力可知再结合钩码的重力可知,实验实验1 1、2 2、3 3分别是用甲、乙、丙

27、装置做的实验分别是用甲、乙、丙装置做的实验,根据控制变量法根据控制变量法,研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时,要控要控制提升物体的重力相同、滑轮个数也相同制提升物体的重力相同、滑轮个数也相同,只改变绳子只改变绳子的有效段数的有效段数,所以应比较所以应比较1 1、2 2两次实验数据两次实验数据;通过比较通过比较1 1、2 2两次实验数据得出结论两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一使用同一滑轮组提升同一重物时重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。滑轮组的机械效率与绳子段数无关。(5)(5)研究同一滑轮组提升重物时研究同一滑轮组提升重物时,

28、机械效率与物重的关机械效率与物重的关系时系时,要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同,只改变只改变物体的重力物体的重力,故通过比较故通过比较2 2、3 3两次实验数据得出结论两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时同一滑轮组提升重物时,物重越大物重越大,滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率越高。越高。(6)(6)通过比较通过比较3 3、4 4两次实验数据两次实验数据,即对应的图丙、图丁即对应的图丙、图丁两装置两装置,滑轮组不同滑轮组不同,提升的重物相同提升的重物相同,动滑轮越重机械动滑轮越重机械效率越小效率越小,故可得出结论故可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时不同

29、滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高滑轮组的机械效率越高(或不同滑轮组提或不同滑轮组提升相同重物时升相同重物时,动滑轮越重动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低滑轮组的机械效率越低)。答案答案:(1)(1)匀速匀速(2)(2)不正确摩擦不正确摩擦(3)0.4(3)0.480%80%(4)1(4)1、2 2(5)2(5)2、3 3(6)(6)不同滑轮组提升相同重物时不同滑轮组提升相同重物时,动动滑轮越轻滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高滑轮组的机械效率越高(或不同滑轮组提升或不同滑轮组提升相同重物时相同重物时,动滑轮越重动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低滑轮组的机械效率越低)【易

30、易错错易混警示易混警示】(1)(1)同一滑同一滑轮组轮组的机械效率是的机械效率是变变化的化的,物重不同物重不同,滑滑轮组轮组的的机械效率不同。机械效率不同。(2)(2)滑滑轮组轮组的机械效率与的机械效率与钩码钩码上升的高度、物体移上升的高度、物体移动动的的速度无关。速度无关。【教材教材图图片片考点考点阐释阐释】命命题题点点 斜面的特点、机械效率的斜面的特点、机械效率的计计算及影响斜面机算及影响斜面机械效率的因素械效率的因素使用斜面可以使用斜面可以_。用如。用如图图所示的装置探究斜面的所示的装置探究斜面的机械效率机械效率,用用15N15N的力沿着的力沿着长长60cm,60cm,高高30cm30c

31、m的斜面的斜面,将重将重为为20N20N的木的木块块匀速拉上斜面。此斜面的机械效率匀速拉上斜面。此斜面的机械效率为为_,_,物体受到的摩擦力是物体受到的摩擦力是_N,_N,写出一条提高斜面写出一条提高斜面机械效率的措施机械效率的措施_。答案答案:省力省力66.7%66.7%5 5增大倾斜角度或减小斜面粗糙增大倾斜角度或减小斜面粗糙程度等程度等命命题题点点 功率、机械效率的功率、机械效率的计计算及影响算及影响动动滑滑轮轮机械效率机械效率的因素的因素如如图图所示所示,用用动动滑滑轮轮匀速提升两个重匀速提升两个重为为1N1N的的钩钩码码,拉力拉力F F由由图图可知可知为为_N,_N,则该动则该动滑滑轮轮的机械效率的机械效率为为_。当不。当不计绳计绳重和摩擦重和摩擦时时,动动滑滑轮轮重重为为_N,_N,若增大提升若增大提升钩码钩码的个数的个数,则则机械效率将机械效率将_(_(选选填填“变变大大”“”“不不变变”或或“变变小小”)。答案答案:1.21.283%83%0.40.4变大变大