資源簡介

12.3 機械效率
素養目標
1.能結合實例分析什么是有用功、額外功和總功。
2.能說出機械效率的含義,能說出機械效率小于1的原因,會利用機械效率的公式進行簡單的計算。
3.通過實驗,得出滑輪組的機械效率與物體重力、動滑輪重力的關系。
◎重點:能利用機械效率公式進行簡單的計算。
【預習導學】
生活中的物理
如圖,小明同學正在背著書包上樓梯。
小明背著書包上樓梯時,對書包做功,對書包內的書也做功;對書包做的功和對書做的功有什么區別嗎
重點梳理
知識點一 有用功和額外功
1.有用功:如圖甲,直接把物體提高h所做的功是必須做的,這部分功叫有用功,用 表示。
2.額外功:如圖乙,我們用動滑輪把同樣的物體提高h時,我們不得不克服 重力、繩重、摩擦力做功,這部分功是我們不希望做的,叫額外功,用 表示。
甲　　　　乙
3.總功:有用功加額外功是總共做的功,叫總功,用W總表示。W總= 。
對點自測
1.某人用如圖所示裝置將重為12 N的物體勻速提高0.1 m,拉力F=6 N,則此人做的有用功為
J,額外功為 J。
【參考答案】
知識點一
1.W有
2.動滑輪　W額
3.W有+W額
對點自測
1.1.2　0.6
知識點二 機械效率
1.機械效率:把 跟 的比值,叫作機械效率。由于在使用任何機械時,都不可避免地要做額外功,有用功 總功,所以任何機械的機械效率 1。
2.計算公式:η= (結果用百分數表示)。
3.機械效率的變形公式:
(1)求總功:W總= ;
(2)求有用功:W有= 。
·學習小助手·
功率和機械效率的辨析
功率 機械效率
區別 意義 表示物體做功快慢 衡量機械性能優劣
公式 P= η=×100%
單位 瓦特(W) 沒有單位
影響 因素 做功的多少和做功所用的時間 機械設備的結構,摩擦大小等
聯系 機械效率與功率之間沒有必然的聯系,其中一個的大小決定不了另一個的大小,在計算中η=×100%=×100%= ×100%
對點自測
2.利用如圖所示的滑輪組實驗裝置,小宇在10 s內用500 N的拉力,將重800 N的物體勻速吊起2 m的高度,則所做的有用功為 J,滑輪組的機械效率為 %。
【參考答案】
知識點二
1.有用功　總功　小于　小于
2.×100%
3.(1)
(2)ηW總
對點自測
2.1600　80
【合作探究】
任務驅動一 通過分析法,由機械效率公式推導計算機械效率需要的物理量和公式
【推導過程】
(一)機械效率公式η=×100%,要求機械效率需要求 和 。
(二)有用功和總功都屬于功,計算功的公式是W= ,根據公式,要計算功需要求物理量 和 。
(1)對于s,可以根據速度公式v=得出s= 。
(2)對于力F,題目中可以直接給出,也可以根據平衡力、相互作用力、重力公式、壓力公式、浮力公式求出,例如:
①用平衡力求拉力:如甲圖,用滑輪組勻速提升物體時,物體重為10 N,動滑輪重為2 N,則拉力為 N。
②用平衡力和相互作用力求拉力:如乙圖,用滑輪組勻速提升物體,人的重力為500 N,人對地面壓力為450 N。地面對人的支持力為 N,則繩子對人的拉力為 N,人對繩子拉力為 N。
③根據重力公式和浮力公式求力:如丙圖,用如圖所示滑輪組從水中勻速提起一個體積為5000 cm3的石塊A,此時石塊仍浸沒在水中。石塊A受到的浮力為 N,石塊A的重力為
N,動滑輪下面的細繩對石塊A的拉力為 N。(ρ石=2.8×103 kg/m3,g取10 N/kg)
【參考答案】
驅動一
(一)有用功　總功
(二)Fs　F　s
(1)vt
(2)①4
②450　50　50
③50　140　90
任務驅動二 測量滑輪組的機械效率
【實驗目的】測量滑輪組的機械效率
【實驗原理】 η= 。
【實驗過程】
(1)用彈簧測力計測出物體重力G。
(2)用彈簧測力計沿 方向緩慢 提升物體,記下彈簧測力計示數F。
(3)用刻度尺測量物體上升的高度h、彈簧測力計掛鉤上升的距離s。
(4)通過更換滑輪組、改變鉤碼數目等操作,進行多次測量。
實驗 次數 鉤碼重 力G/N 鉤碼上升 高度h/m 繩端拉 力F/N 繩端移動 距離s/m 機械 效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 　 　 　 　
　　(5)用丁圖裝置進行實驗,得出表中第4次實驗數據,請將表中的兩個數據填寫完整。
(6)通過比較1、2兩次實驗數據得出結論:使用同一滑輪組提升同一重物時,滑輪組的機械效率與繩子段數 (選填“有關”或“無關”)。
(7)通過比較2、3兩次實驗數據得出結論:同一滑輪組提升重物時,物重越大,滑輪組的機械效率越 。
(8)通過比較3、4兩次實驗數據可得出結論:不同滑輪組提升相同重物時,動滑輪越輕,滑輪組機械效率越 。
【實驗結論】滑輪組的機械效率與 、 等因素有關。
【實驗評估】同學發現實驗過程中邊拉動邊讀數,彈簧測力計示數不穩定,應該靜止讀數,你認為他的想法 (選填“正確”或“不正確”),因為他沒有考慮到 對滑輪組機械效率的影響。
【參考答案】
驅動二
【實驗原理】
=
【實驗過程】
(2)豎直　勻速
(4)0.4　80%
(6)無關
(7)高
(8)高
【實驗結論】提升物體的重力　動滑輪的重力
【實驗評估】不正確　摩擦

展開更多......

收起↑