八年级物理下册12机械效率 48页

12.3 机械效率 教学目标 能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。 能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于1的。能利用机械效率的公式进行简单的计算。 通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。 教学重点 理解机械效率。 教学难点 测量滑轮组的机械效率。 温故知新 本节课的学习需要用到前面学习的有关功的知识，因此请同学们回忆下面这两个问题： 1、力对物体做功的两个必要条件是什么？ 一是有力作用在物体上；二是物体在力的方向上通过了距离。 2、功的计算式是什么？ W=Fs或W=Gh。 买大米 朵朵家住在二楼，买了一些大米，可以直接提到二楼，也可以使用动滑轮拉到二楼，使用动滑轮是为了更______。 1、两种方式提大米，人都需要对物体做_____？ 2、使用动滑轮可以更省力，是否也能省功呢？ 让我们设计一个实验来探究这个问题吧。 省力 功 使用动滑轮能否省功 我们可以用______来代替大米，我们还需要________和________。 钩码 动滑轮 测力计 使用动滑轮能否省功 需要测量哪些物理量呢？ 设计实验表格： 使用动滑轮能否省功 实验结果记录如下： 使用动滑轮能否省功 结论：使用动滑轮比直接提升物体________。 不省功 利用动滑轮提升重物多做的功源于哪里呢？ 使用动滑轮的确省了一半的力，但拉力移动的距离增加了一倍，加上动滑轮的自重、摩擦等因素的影响，使用动滑轮提升重物非但不省功，还要费功。 推论：使用任何机械都_________ 。 不省功 理解机械的三种功 有用功：为了达到工作目的，直接对物体所做的功。 总功：动力所做的所有功，即有用功与额外功的总和。 额外功：为了达到工作目的，并非我们所需要但由于机械自重和摩擦等因素影响，我们不得不做的功。 理解机械的三种功 有用功（W 有 ）：为了达到工作目的，直接对物体所做的功。 额外功（W 额 ）：为了达到工作目的，并非我们所需要但由于机械自重和摩擦等因素影响，我们不得不做的功。 总功（W 总 ）：动力所做的所有功，即有用功与额外功的总和。 三者关系： W 总 = W 有 +W 额 理解机械的三种功 1、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。 2、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。 有用功 无论采取哪种方法都必须做的功（为达到工作目的所必须做的功）： （1）举高重物时（斜面或滑轮）： （2）在粗糙水平面上移动物体时： W 有 =G 物 ·h W 有 =f 摩 ·S 物 额外功 并非人们需要但又不得不做的功： （1）克服机械自重做功，使用动滑轮或滑轮组时： （2）克服机械间的摩擦做功，使用斜面时： W 额 =G 动 ·h W 额 =f 摩 ·L 总功 动力对机械所做的功，有用功和额外功的和等于总功： 公式（1）： W 总 =W 有 + W 额 公式（2）： W 总 =F 动力 ·S 动力 作用在机械上的动力。 动力作用点移动的距离。 请计算出下列三种情况的有用功、额外功和总功分别是多少？ 1 对沙子做功： W 有 =600J 对桶和克服自身重力做功： W 额 =120J+2400J=2520J 总功： W 总 =3120J 2 对沙子做功： W 有 =600J 对桶滑轮做功： 总功： 对沙子做功： W 有 =600J 对口袋和滑轮做功： 总功： W 额 =60J+120J=180J W 总 =780J 3 W 额 =60J+30J=90J W 总 =690J 例题 请算出刚才例题三种办法中有用功在总功中占的百分比。 1 对沙子做功： W 有 =600J 对桶和克服自身重力做功： W 额 =120J+2400J=2520J 总功： W 总 =3120J 2 对沙子做功： W 有 =600J 对桶滑轮做功： 总功： 对沙子做功： W 有 =600J 对口袋和滑轮做功： 总功： W 额 =60J+120J=180J W 总 =780J 3 W 额 =60J+30J=90J W 总 =690J 什么是“率” 与周围同学讨论下列短语中“率”字的含义。 种子发芽 率 、树的成活 率 、粉笔利用 率 、时间利用 率 …… 上述的几个“率”= 有用的量/总量 表示事物某一方面的优劣。 什么是机械效率 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 。 1、定义：有用功跟总功的比值。 2、物理意义：反映机械性能优劣的物理量。 3、公式： 什么是机械效率 机械效率会大于１吗？为什么？ 不会。因为额外功总大于0，所以机械效率总小于1 。 4、机械效率η一般用 百分数 表示，总 小于1 ， 无单位 。 实际：η<1 （理想： η=1） 机械效率的理解 如图，起重机的机械效率是60%，它表示什么意思？ 使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比为60%。也可以说有用功在总功中占60%，另外额外功占40％。 机械效率与是否省力、功率大小、提升高度、绳子的绕法和做功的多少等都无关。 一些机械的机械效率 1、判断下面说法中是否正确？ 1．有用功越多，机械效率越高（        ） 2．额外功越少，机械效率越高（        ） 3．物体做功越慢，机械效率越低（        ） 4．做总功越多，机械效率越低（        ） 5．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高（       ） 6．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高（       ） 7．机械效率越高，越省力（        ） 2、某同学用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的三种石头抬高20cm，手向下压的力是220N，手下降的高度是_____cm，人做的功是_____J，有用功是_______J，这根杠杆的机械效率是________。 40 88 90.9% 80 3、如图，忽略绳重和摩擦，用拉力F拉着10 N的重物匀速上升，绳子自由端移动1 m，动滑轮重力2 N，求：（1）拉力F；（2）物体上升的距离；（3）有用功，总功，机械效率。 （1）F=6N； （2）h=0.5m； （3）W有=5J；W总=6J；η=83.3%。 实验：测滑轮组的机械效率 为得出滑轮组的机械效率，需要求出有用功和总功，为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？ 实验原理： 重力G 重物上升高度h 拉力F 绳子移动距离s 实验：测滑轮组的机械效率 实验器材： 弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码。 注意事项： 竖直 向上， 缓慢 拉动测力计。 缓慢拉动是为了确保钩码匀速运动。想一想为什么要保持匀速呢？ 实验：测滑轮组的机械效率 实验1：保持动滑轮重一定，改变钩码重力。 结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。 1 1.5 2 0.1 0.1 0.1 0.3 0.3 0.3 0.1 0.15 0.2 0.5 0.7 0.8 0.15 0.21 0.24 66.7% 71.4% 83.3% 实验：测滑轮组的机械效率 实验2：保持钩码重力一定，改变动滑轮重。 结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。 2 2 0.1 0.1 0.8 0.7 0.3 0.4 0.2 0.2 0.24 0.24 83.3% 71.4% 如何提高机械效率 根据刚才的实验结论，试想我们怎样提高滑轮组的机械效率呢？ 1、当有用功一定时，尽量减小额外功：采取 减轻机械自重 和在滑轮轴处加润滑油的办法 减小摩擦 ； 2、当额外功一定时，尽量增加有用功：在机械能承受的范围内尽可能 增加物重 。 理论推导 我们能否从公式出发，预测实验结果呢？ 在竖直拉时，总有： S=n h V F =n V G 不计绳重与摩擦时有： 理论推导 1、图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6 N。（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为_______N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动______cm,该滑轮组的机械效率为________。（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将_______。（选填：“增大”、“减小”或“不变”） 缓慢 2.4 24 83.3% 增大 2、在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如下表：（1）此实验所用滑轮的个数至少是____个，其中动滑轮有_____个。（2）第一次实验测得滑轮组的机械效率为________，第二次实验时滑轮组的机械效率______第一次的机械效率.（选填“大于”、“小于”或“等于”） 3 2 62.5% 大于 课本练习 1、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？ 课本练习 2、一台起重机将重3600N的货物提高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？ 课本练习 3、在斜面上拉一个重4.5N的物体到高处(图12.3-3)，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m、高0.3m。把重物直接提升h所做的功作为有用功，求这个斜面的机械效率。 课本练习 4、用一个动滑轮在5s内将一重为200N的物体向上提起3m，拉力为150N。这个动滑轮的机械效率是多少？拉力的功率有多大？ 测斜面的机械效率 1、提出猜想： 斜面的机械效率可能和 斜面的倾斜程度 有关。 2、参考器材： 长木板、小车、弹簧测力计、刻度尺 3、探究过程： （1）组装器材； （2）进行实验； （3）分析数据，得到结论。 测斜面的机械效率 （1）实验装置： F S h （2）实验过程： 测斜面的机械效率 ①测量小车的重量，记录数据； ②把小车用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、小车沿斜面移动的距离S、小车上升的高度h； ③改变斜面的倾斜程度，重复步骤②。 测斜面的机械效率 （3）注意事项： ①要匀速拉动物体。 ②拉力要与斜面平行。 ③及时记录数据。 测斜面的机械效率 1、理想： W 总 = FL = W 有 = Gh 2、实际： W 有 = Gh W 额 = fL W 总 = FL N f G 测斜面的机械效率 斜面的摩擦力f的求法（注意不等于拉力F）： 测斜面的机械效率 记录表格： 结论：光滑程度相同的斜面， 斜面越倾斜，越费力，机械效率越高 。 测斜面的机械效率 影响斜面机械效率的因素有两点 斜面的倾斜程度： 斜面越倾斜，机械效率越高。 斜面的光滑程度： 斜面越光滑，机械效率越高。 总结 一、机械的三种功： 二、机械效率： 1、定义： 2、公式： 3、机械效率η一般用________表示，总_______，无______。 三、测滑轮组的机械效率： 有用功、额外功、总功 W 总 = W 有 + W 额 有用功与总功的比值。 百分数 小于1 单位 总有 S=nh V F =nV G 不计绳重与摩擦