八年级物理下册人教版《第十二章简单机械 第4节机械效率》

第十二章简单机械R·八年级物理下册主讲人：wt第4节机械效率预习检测

1.为了达到某一目的而必须做的功是________，并非需要但又不得不做的功是________，实际做的所有功是________。

2._______和______的比值叫作机械效率，用字母_____表示。机械效率一般用________表示。

3.有用功总是______总功，所以任何机械的机械效率总是______1。有用功额外功总功有用功总功η百分数小于小于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。知识点1有用功和额外功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。【进行实验】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＞0.10.21.20.22.4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？【收集数据】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工人师傅把重500N的货物用绳子直接匀速提升到2m高的工作台上，动力对货物做的功为______J。若他用如图所示的滑轮组提升此货物到2m高的工作台上，所用拉力为200N，动力做的功为______J。两种情况对比，说明使用机械______（选填“能或“不能”）省功。10001200不能练习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2.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杠杆指出图中杠杆的有用功、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=fs指出图中斜面的有用功、额外功和总功甲用桶从井中提水，其中对______做的功是有用功，对______做的功是额外功。乙从井中捞水桶，桶中带有部分水，则对______做的功是有用功，对______做的功是额外功。（均选填“水”或“桶”

）水桶桶水练习在使用机械工作时，我们希望有用功在总功中所占的比例越大越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。点击图片播放视频知识点2机械效率定义：有用功跟总功的比值，通常用符号η表示。

η

：机械效率W有用：有用功W总：总功不会，因为有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1。机械效率通常用百分数表示。η会大于1吗？机械效率起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g

取10N/kg。解：起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等：F=G

=m

g=0.5×103kg×10N/kg

=5×103N起重机提升重物所做的功是有用功：W有用=Fh=5×103N×3m=1.5×104J起重机的电动机所做的功是总功：W总=3.4×104J因此，起重机的机械效率这台起重机的机械效率为44%。建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速吊起重为4.8×103N的物体时，物体4s内上升了6m，在此过程中，拉力F

为2×103N。则滑轮组的机械效率为______，拉力F的功率为________W。80%9×103练习生产生活中，人们利用多种方式提高机械效率，但都不能使其达到100%，如起重机的机械效率一般为40%~50%，皮带传动的机械效率一般为90%~98%。生活中的机械效率指出图中杠杆的机械效率指出图中斜面的机械效率如图所示，在斜面上，用与斜面平行的拉力将质量为2kg的物块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为8N，斜面长1.2m、高0.3m，斜面的机械效率为_______，斜面间的摩擦力为_____N。（g取10N/kg）62.5%3练习知识点3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】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。【实验思路】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η1234【实验过程】点击画面播放视频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η11.50.20.30.70.60.4271%230.20.61.20.60.7283%34.50.20.91.70.61.0288%41.50.20.30.610.650%【实验记录】几次实验中测得的机械效率一样吗？比较实验1、2、3：

动滑轮重一定时，物重越大，机械效率越高。比较实验1、4：

物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。【分析论证】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、动滑轮的重力、绳重及摩擦等。忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率：滑轮组的机械效率在数值上等于物重与总重的比值。即：同一滑轮组，提升的重物越重，机械效率越高；提升相同的重物，所用动滑轮越轻，机械效率越高。滑轮组机械效率的讨论【实验结论】用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高；用不同的滑轮组提升同一物体时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。点击画面播放视频怎样提高机械效率呢？(1)增加有用功：(2)减少额外功：在机械能承受的范围内，增加物重。①改进结构，减轻机械自重；②定期保养，减小机械间的摩擦（加润滑油）。提高机械效率的方法在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小明利用同一滑轮组先后提升不同重力的物体进行实验，如图甲和乙所示，不计空气阻力。实验测量的数据记录在表格中：练习（1）表格中的横线上应填的数据为______。（2）分析实验数据，可初步得出实验结论：同一滑轮组的机械效率与__________________有关。62.5%被提升物体的重力（3）小明在实验操作中发现：一边拉动弹簧测力计一边读数，非常不方便，因为这样示数不稳定，为了方便读数，小明认为可以让弹簧测力计保持静止时读数，照此操作，则所测出的机械效率与其真实值相比将________（选填“偏高”“偏低”或“不变”）。偏高（4）如果不计绳重和摩擦，只是按照如图丙所示的绕绳方法组装滑轮组，并利用图丙方案提升相同重力的物体，对比图甲和图丙所示的滑轮组的机械效率，可知η甲____（选填“>”“<”或“=”）η丙。=（5）结合生产实际，用滑轮组提升重物时。下列选项中也可以提高机械效率的是______。A.增大绳重 B.减轻动滑轮重C.加快提升物体的速度 D.增加物体被提升的高度B练习与应用1.用滑轮组匀速提升重物的过程中，哪个是有用功？哪些是额外功？动滑轮对重物的拉力做的功为有用功；克服动滑轮本身所受的重力、绳的重力以及摩擦力所做的功为额外功。2.一台起重机将重3600N的货物匀速提高4m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？解：起重机做的有用功W有用=Gh=3600N×4m=14400J总功W总=W有用+W额外=14400J+9600J=24000J。机械效率起重机所做的额外功是由动滑轮、起重臂和钢丝绳所受的重力以及摩擦力引起的。3.两位同学根据图中装置分别用自己的器材测量滑轮组的机械效率，下表是他们实验中的一组数据。请将表格中的数据补充完整并说明机械效率不同的原因可能是什么。钩码所受的重力G/N提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m有用功W有用/J总功W总/J机械效率η甲同学1.00.10.50.3乙同学3.00.11.20.3钩码所受的重力G/N提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m有用功W有用/J总功W总/J机械效率η甲同学1.00.10.50.3乙同学3.00.11.20.30.10.1566.7%0.30.3683.3%分析表中数据可知，甲、乙两同学测得的滑轮组的机械效率不同的主要原因是所提升钩码的重力不同。4.有没有机械效率为100%的机械？为什么？举例说明，通过什么途径可以提高机械效率。没有机械效率为100%的机械。因为使用任何机械做功时，必然要克服机械受到的重力、摩擦力等做额外功，即有用功一定小于总功，机械效率一定小于100%。提高机械效率的主要办法是改进结构使机械设备更合理、更轻巧，在使用中注意保养，做好润滑，如使用滑轮组提升重物时，尽量使用轻质的动滑轮和绳子，尽量减小滑轮和轴间的摩擦，这样可以减小额外功；或者增大重物质量，增大有用功，也可提高机械效率。4.有没有机械效率为100%的机械？为什么？举例说明，通过什么途径可以提高机械效率。5.用一个动滑轮在5s内将一个重200N的物体向上匀速提起3m，拉力为150N。这个动滑轮的机械效率是多少？拉力的功率是多少？解：由题可知，n=2，则绳端移动的距离s=nh=2×3m=6m，动滑轮的机械效率拉力的功率课堂小结1.有用功(W有用)：为了达到目的，必须做的功。2