八年级物理全册 第十章 第五节 机械效率课件 （新版）沪科版

第五节机械效率 体验有用功额外功总功活动 用下列两种方式把2n的钩码提高1m 活动1 如图甲 用弹簧测力计直接提升 活动2 如图乙 用动滑轮提升钩码 1 活动中 我们做功的目的是 2 计算活动1和活动2拉力做功的大小 活动1拉力做的功为j 活动2拉力做的功为j 比较数据可知 活动拉力做的功较大 提示 1 把2n的钩码提高1m 2 2 3 22 1 什么是有用功 额外功和总功 2 什么是机械效率 3 怎样计算机械效率 4 机械效率是一定的吗 探究1什么是机械效率结合 体验 思考以下问题 1 为什么活动2中用动滑轮做的功大于直接提钩码做的功 参考答案 使用机械做功时 尽管它会给我们带来如省力 方便等有利因素 但是 由于机械本身的自重以及摩擦等因素的影响 需要额外多做一些功 2 结合用动滑轮提钩码事例 分析有用功 总功和额外功 参考答案 在用动滑轮匀速提升钩码的过程中 克服钩码的重力做的功就是我们需要的功 叫有用功 记作w有 克服滑轮的重力和滑轮转动时摩擦阻力做的功 对我们无用 但又不得不做 叫额外功 记作w额外 拉力 或动力 所做的功 叫总功 记作w总 3 总功等于有用功与额外功之 即 总功总 选填 大于 或 小于 有用功 提示 因为机械的重力和摩擦不能消除 额外功总是存在的 所以总功总大于有用功 参考答案 和w总 w有 w额外大于 4 在活动2中 拉力做的总功 选填 全部 或 一部分 用来提升钩码 这部分对钩码做的有用功w有跟总功w总的叫作机械效率 用字母表示 公式为 机械效率 选填 有 或 没有 单位 提示 拉力做的一部分功用来克服滑轮的重力 滑轮转动时的摩擦阻力 不能全部用来提升钩码 有用功跟总功的比值是它的机械效率 机械效率越高 有用功占的比值越大 有用功 总功的单位都是j 在计算过程中单位参与计算 恰好约分去掉 所以机械效率只是一个数值 没有单位 参考答案 一部分比值 100 没有 5 机械效率能否大于或等于100 为什么 提示 从使用机械的实际情况分析 因为任何机械都受到重力 而且机械在运行过程中 总有摩擦 所以总存在额外功 有用功总小于总功 所以机械效率总小于100 参考答案 不能 使用任何机械总存在额外功 有用功总小于总功 所以机械效率总小于100 探究2机械效率总是一定的吗1 实验原理 参考答案 100 2 实验设计 如图所示 1 按图示组装滑轮组 2 用测出钩码的重 3 拉动弹簧测力计使钩码上升 同时用测出钩码上升的和读出弹簧测力计的示数 换不同的钩码再测一次 对两次的机械效率进行比较找到规律 参考答案 2 弹簧测力计 3 匀速刻度尺高度 3 实验数据及分析 分析表中数据可得出 第一次机械效率为 第二次机械效率为 由两次测量结果可以看出 滑轮组的机械效率与有关 提示 由测出的数据计算机械效率 第一次机械效率 1 100 100 66 7 第二次机械效率 2 100 100 88 9 由两次测量结果可以看出 滑轮组的机械效率是变化的 物体越重 机械效率越高 参考答案 66 7 88 9 物体重力 4 交流与评估 1 怎么测出力的作用点经过的距离 参考答案 对于组装好的滑轮组 用刻度尺测出重物上升的高度h 数出承担物重的绳子的段数n 由s nh算出拉力的作用点移动的距离s 2 实验中为什么要竖直向上匀速拉动弹簧测力计 而不是竖直向下匀速拉动弹簧测力计 提示 由于弹簧测力计本身的重力作用会使弹簧测力计读数增大 从而增大误差 故采用竖直向上拉弹簧测力计 同时 只有匀速拉动 弹簧测力计所做的功才是使物体升高的拉力所做的功 并且也可以保持弹簧测力计示数的稳定 参考答案 减小测量误差 保持弹簧测力计的示数稳定 3 怎么提高滑轮组的机械效率 提示 结合实验分析影响机械效率的因素 也可以由公式推导找到影响机械效率的因素 由 100 100 由公式可知机械效率主要由物体和动滑轮的重力决定 增加重物的重力或减少动滑轮的重力 都可以使滑轮组机械效率增加 参考答案 增加被提升物体的重力 使用较轻的动滑轮 设法减小绳和轮之间的摩擦 一 什么是机械效率1 总功 额外功 有用功 1 总功 所做的功 2 额外功 对我们 但又 的功 3 有用功 对我们 的功 4 三者关系 拉力 或动力 无用的 不得不做 有用 w总 w有 w额外 2 机械效率 1 定义 和 的比值 2 公式 有用功 总功 二 机械效率总是一定的吗1 影响机械效率的主要因素 1 同一滑轮组 提升物体的重力 机械效率越高 2 不同滑轮组 提升相同重物 动滑轮 机械效率越大 2 大小 机械效率永远小于 越大 越轻 100 拓展延伸 三种机械效率的计算 考点1机械效率的计算 典例1 2013 扬州中考 工人用如图所示的装置将重物提高5m 已知物重为800n 人对绳的拉力为500n 求此过程中 1 做的总功 2 做的有用功 3 滑轮组的机械效率 思路导引 解题关键是分析工人用滑轮的目的 分清有用功和总功 精讲精析 1 w总 fs 500 5 2j 5000j 2 w有 gh 800 5j 4000j 3 答案 1 5000j 2 4000j 3 80 方法归纳 判断有用功和总功 计算机械效率 1 竖直匀速提升物体 有用功 w有 gh 总功 w总 fs 2 匀速水平拉动物体 w有 fs物 w总 fs绳 3 杠杆 w有 g h g 物体重力 h 物体升高的高度 w总 f s f 动力 s 动力移动的距离 考点2测量机械效率 典例2 2012 泰州中考 某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率 记录数据如表 1 实验时 应沿竖直方向拉动弹簧测力计 2 第2次实验中 拉力做的总功是j 滑轮组做的有用功是j 滑轮组的机械效率 结果保留一位小数 3 由记录数据分析 两次机械效率不同的主要原因是 思路导引 解题关键 1 测量原理 100 2 两次实验中机械效率不同 分析数据找到不同的因素和相同的因素 精讲精析 本题考查测量滑轮组的机械效率 1 实验时 要竖直向上匀速拉动弹簧测力计 以使测力计示数稳定 2 第2次实验中 拉力做的总功w总 fs 2 4n 0 3m 0 72j 滑轮组做的有用功w有 gh 6n 0 1m 0 6j 则滑轮组的机械效率 3 两次实验中用同一滑轮组 由于钩码重不同 提升相同高度时 所做的有用功不同 所做的额外功相同 机械效率不同 则说明是由钩码重不同引起的机械效率不同 答案 1 匀速 2 0 720 683 3 3 钩码重不同 方法归纳 机械效率的可变性 1 由公式 100 可知 当额外功一定时 机械做的有用功越多 机械效率越高 2 由公式 100 可知 当有用功一定时 机械所做的额外功越少 机械效率就越高 1 李玲同学值日时用水桶提水从一楼到三楼 她做的有用功是 a 对桶所做的功b 对水所做的功c 对水和桶所做的功d 对水 桶和人所做的功 解析 选b 本题考查有用功 总功和额外功 李玲同学值日时将水桶从一楼提到三楼的目的是将水提上去 而水桶是为了装水 虽然没有用但却是必须要做的 故对水所做的功为有用功 对水桶和人所做的功为额外功 对水 桶和人做的功为总功 2 2012 泰安中考 如图所示 工人师傅用250n的力将重400n的物体匀速提升1m 在此过程中滑轮组的机械效率是 a 80 b 62 5 c 125 d 20 解析 选a 本题考查滑轮组的机械效率的有关计算 拉力f所做的有用功 w有 gh 400n 1m 400j 拉力f移动的距离 s 2h 2 1m 2m 拉力f所做的总功 w总 fs 250n 2m 500j 滑轮组的机械效率 3 2013 德州中考 某实验小组分别用如图所示的甲 乙两个滑轮组 每个滑轮重相同 匀速提起相同的重物 不计绳重及摩擦 下列说法正确的是 a 甲图省力机械效率甲图大b 甲图省力机械效率一样大c 乙图省力机械效率一样大d 乙图省力机械效率乙图大 解析 选c 本题考查滑轮组的相关知识 甲图中重物和动滑轮总重由两段绳子承担 则f甲 g g动 乙图中重物和动滑轮的总重由三段绳子承担 则f乙 g g动 所以乙图省力 每个滑轮重相同 不计绳重及摩擦 根据 知 两个滑轮组机械效率相同 故选c 4 如图所示 某同学用一个动滑轮将20n的物体竖直向上匀速提升0 5m高 此过程中绳子自由端 右端 向上移动m 已知物体匀速上升过程中 弹簧测力计的示数为11n 动滑轮的机械效率是 解析 本题考查动滑轮的机械效率 用动滑轮提升物体 拉力移动的距离是物体移动距离的2倍 因此绳子自由端上升了1m 动滑轮的机械效率为 90 9 答案 190 9 5 2013 聊城中考 小明同学用如图所示的装置测定斜面的机械效率 实验记录结果如表 则第3次实验时斜面的机械效率为 分析比较表中的实验数据 可得到的结论是斜面越陡 机械效率越 选填 高 低 或 不变 解析 本题考查斜面的机械效率 第3次实验中的w有 gh 5n 0 3m 1 5j w总 fs 4 2n 0 5m 2 1j 则斜面的机械效率 100 71 4 根据表中数据可知斜面越陡 机械效率越高 答案 71 4 高 6 某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示 实验装置如图 1 通过表中数据可分析出实验1是用 选填 甲 或 乙 图做的实验 实验2是用 选填 甲 或 乙 图做的实验 2 请将表中空白处填上恰当的数据 百分号前保留整数 3 通过实验1和实验2的数据分析可得出结论 使用不同的滑轮组 提升相同的重物时 动滑轮的个数越多 滑轮组的机械效率 4 比较实验1和实验3可得正确结论 使用同一滑轮组 可以提高滑轮组的机械效率 解析 本题考查滑轮组机械效率的测量 1 使用滑轮组提起重物时 由实验1可知 s 3h 有三段绳子吊着物体 所以应为甲装置图 实验2中 s 5h 应为乙装置图 2 利用 100 100 100 100 可知 2 100 100 57 3 100 83 3 实验1和2提升的物重均为4n 乙装置动滑轮的个数多 做的额外功就多 其机械效率就低 4 实验3与实验1均利用甲装置图做实验 实验3提起的钩码较重 计算出的机械效率较高 说明同一滑轮组 提起物重越重 机械效率越高 答案 1 甲乙 2 57 83 3 越低 4 提升重物越重 增加钩码重力 7 用如图所示滑轮组将货物缓慢提升3m 已知货物重850n 所用拉力f为300n 不计摩擦和绳重带来的影响 求 1 有用功w有 2 总功w总 3 额外功w额外 4 动滑轮的重力 5 滑轮组的机械效率 解析 本题考查机械效率的计算 1 有用功 w有 gh 850n 3m 2550j 2 绳子自由端移动的距离 s nh 3 3m 9m总功 w总 fs 300n 9m 2700j 3 额外功 w额外 w总 w有 2700j 2550j 150j 4 动滑轮的重力 g动 5 滑轮组的机械效率 答案 1 2550j 2 2700j 3