第十一章第三节机械效率课件沪科版（2024）物理八年级下册

第十一章

简单机械

第

三

节

机

械

效

率情境导入工人通过滑轮组、定滑轮和轮轴提升竖井中的重物。工人为什么不直接提起重物，而是将这么多的简单机械进行组合呢？使用这些简单机械的优势是什么？探究新知

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.研究使用动滑轮是否省功【提出问题】利用动滑轮提升重物，绳端拉力所做的功与动滑轮对重物所做的功相同吗？【猜想假设】猜想一：拉力做得功多；猜想二：动滑轮对重物做的功多；猜想三：一样多。【进行实验】a.如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。b.如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功。拉力F/N重物移动的距离h/m拉力F做的功W1/J拉力F'/N绳子自由端移动的距离h/m拉力F'做的功W2/J由表中记录的实验数据可知，W2___W12【收集数据】＞0.10.21.20.20.24实验结果说明：_______________________________。动滑轮可以省力，但不能省功想一想，这是为什么？为什么借助动滑轮提升重物做功，拉力做的功要更多一些?克服摩擦力所做的功提升动滑轮所做的功提升绳子所做的功使用机械做功时，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。【分析讨论】大量实验表明：使用任何机械都不能省功用动滑轮提升钩码目的：把钩码提升一定的高度对钩码做功Gh：提升绳子所做的功提升动滑轮所做的功克服摩擦力所做的功拉力所做的功不可避免地多做的功有用、必须做的功有用功额外功总功★

有用功、额外功和总功(1)有用功(W有)：为了达到目的，必须做的功。(2)额外功(W额)：为了达到目的，并非我们所需

要但又不得不做的功。(3)总功(W总)：有用功与额外功之和。W总=W有用+W额外产生原因：①克服机械自重、容器重等做的功；

②克服摩擦力做的功等指出图中杠杆的有用功、额外功和总功有用功总功额外功：克服杠杆自重及摩擦所做的功W额外=G杠杆h杠杆指出图中斜面的有用功、额外功和总功有用功总功额外功：克服斜面与物体之间的摩擦所做的功W额外=fsFGshW有用=G物·hW总=F·sW额外=G动·h（不计绳重和摩擦）Fs绳s物fW有用=f·s物W总=F·s绳利用滑轮组做功想想议议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。如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。动画讲解——《有用功和额外功》机械效率的大小在使用机械工作时，有用功在总功中所占份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。定义：有用功跟总功的比值，通常用百分率表示。机械效率使用任何机械时，都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，因此机械效率总小于100%。物理意义：表示有用功占总功的百分比。有用功占总功的比例越大，机械效率越高。η＜1焦耳(J)机械效率是一个比值，没有单位

η

：机械效率W有：有用功W总：总功

想一想:一台起重机的机械效率是60%

，它表示什么意义？

生产生活中常见机械的机械效率起重机（40%~50%）皮带传动（90%~98%）离心式水泵（60%~80%）喷气发动机（50%~60%）例题如图所示，工人用滑轮将45kg建筑材料沿竖直方向匀速提升3m，所用的拉力为250N。此滑轮的机械效率是多少?(g取10N/kg)工人用滑轮提升建筑材料的过程中，有用功是不用滑轮直接把物体提升3m做的功；总功是拉力做的功，两者的比即为机械效率。分析由题意，建筑材料的质量m=45kg，建筑材料提升的高度h=3m，拉力F=250N，工人用手拉起的实际绳长s=2h=6m。滑轮做的有用功为W有=Gh=mgh=45kg×10N/kg×3m=1350J拉力做的总功为W总=Fs=250N×6m=1500J解此滑轮的机械效率为由题意，建筑材料的质量m=45kg，建筑材料提升的高度h=3m，拉力F=250N，工人用手拉起的实际绳长s=2h=6m。滑轮做的有用功为W有=Gh=mgh=45kg×10N/kg×3m=1350J拉力做的总功为W总=Fs=250N×6m=1500J解此滑轮的机械效率为机械效率变小了。原因是物重发生了变化，物重变小了，有用功就变小了，在总功的占比也变小了，所以机械效率也变小了。机械效率不是固定不变的，同一机械在不同的做功过程中，机械效率可能会发生改变。如果用上述滑轮匀速提起30kg的物体，那么机械效率还是90%吗?同一机械的机械效率是否会发生变化?为什么?讨论机械效率变小了。原因是物重发生了变化，物重变小了，有用功就变小了，在总功的占比也变小了，所以机械效率也变小了。机械效率不是固定不变的，同一机械在不同的做功过程中，机械效率可能会发生改变。如果用上述滑轮匀速提起30kg的物体，那么机械效率还是90%吗?同一机械的机械效率是否会发生变化?为什么?讨论★一些简单机械的机械效率（1）滑轮组的机械效率①滑轮组竖直提升物体如图，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。

由公式可知：不计绳重与摩擦，当动滑轮的重力越小、物重越大时，机械效率越高。

f摩擦力f摩擦力（2）斜面的机械效率如图所示，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。

（3）杠杆的机械效率如图所示，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。

FF

这两个滑轮组的机械效率是一样吗？温故知新有用功、额外功、总功的概念是什么?什么是机械效率，表达式是什么?有用功跟总功的比值叫做机械效率。有用功与额外功的总和有用功额外功总功对人们有用的必须要做的功并非我们需要但又不得不做的功机械效率如何测量呢?探究新知知识点

测量滑轮组的机械效率【实验装置】要想知道有用功和总功，需要测量哪些量？【实验原理】【实验思路】按示意图组装滑轮组，并使用该滑轮组分别提起重力不同的钩码，比较每次的机械效率。【实验过程】1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G

并填入表中。2.按照右图安装滑轮组，分别记下钩码和绳端（弹簧测力计挂钩底部）的位置。3.缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F

，用刻度尺测出钩码提升的高度

h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表中。【实验过程】4.算出有用功

W有用、总功W总、机械效率η并填入表中。5.改变钩码的数量，重复上面的实验。次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有用/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率η123【实验过程】6.换用如图所示的装置重复2~4步，将实验数据填入表中。次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有用/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率η1234G/Nh/mF/Ns/mW有用/JW总/Jη11.010.5311.522.010.9322.733.011.2333.6F实验1保持动滑轮重一定，改变钩码重力66.7％74.1％83.3％结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。G/Nh/mF/Ns/mW有用/JW总/Jη1110.5311.52110.6412.4实验2保持钩码重力一定，改变动滑轮重。FF66.7％41.67％结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。说一说，影响滑轮组机械效率的因素有哪些？被提升物体的重力、