資源簡介

10.5 機械效率
素養(yǎng)目標
1.能結(jié)合實例了解什么是有用功、額外功和總功。
2.理解什么是機械效率。
3.會計算并測量機械效率。
◎重點:機械效率概念的理解,會用機械效率的計算公式η=×100%簡單計算。
【預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)】
課堂導(dǎo)入
前面我們學(xué)過做功,也知道使用機械可以省力或省距離,但機械存在自重和摩擦,所以不能省功,而且使用機械時還需要克服機械的自重及摩擦做更多的功,這節(jié)課我們需要解決對物體做功、克服機械自重做功和克服機械摩擦做功之間的關(guān)系。
知識點一 什么是機械效率
1.總功、額外功和有用功
總功: 或者 所做的功叫作總功,如使用動滑輪(或滑輪組)提升重物時,繩自由端的拉力做功為總功。
額外功:對我們是 的,但又 的功叫作額外功,如克服機械重力或機械摩擦所做的功為額外功。
　　有用功:對我們 的功叫作有用功,如用滑輪(或滑輪組)提升重物時,克服物重所做的功為有用功。
對點自測
1小雨同學(xué)進入九年級后非常努力,也非常愛思考,一次,他研究水桶的構(gòu)造時,不小心將水桶掉進水里,在他打撈桶時桶里帶了些水。下列所述中屬于有用功的是 ( )
A.把桶中水提高所做的功　
B.把桶提高做的功　
C.提桶和桶中的水做的功　
D.手對繩子拉力做的功
【參考答案】
知識點一
1.拉力　動力　無用　不得不做　有用
對點自測
1.B
知識點二 機械效率
定義:有用功和總功的 叫作機械效率,機械效率通常用百分率表示。
計算公式: 。
對點自測
2總功是300 J,額外功是30 J,則有用功和機械效率分別是 ( )
A.270 J,10% B.330 J,90%
C.270 J,90% D.330 J,10%
【參考答案】
知識點二
比值
η=×100%
對點自測
2.C
知識點三 改變機械效率
因為η=×100%,所以當用同一滑輪組將不同重物提升相同高度時,額外功 ,提升重物越多,有用功越 ,機械效率越 ;當用不同滑輪組將同一重物提升相同高度時,有用功 ,額外功 ,動滑輪越多,額外功越 ,機械效率越 。
對點自測
3如圖所示,用滑輪組將重物勻速提升,不計繩重及摩擦,下列措施可提高該滑輪組機械效率的是 ( )
A.增加1個動滑輪
B.改變繞線方式
C.增加物體提升的高度
D.增大提升的物重
【參考答案】
知識點三
相等　多　大　相等　不等　多　小
對點自測
3.D
【合作探究】
任務(wù)驅(qū)動一 認識機械的三種功
按照圖示組裝器材進行實驗:
　　1.用彈簧測力計將一組重力等于G的鉤碼勻速提升一定高度h,記錄下拉力F1。
2.用彈簧測力計并借助一只動滑輪將這組鉤碼勻速提升相同高度h,記錄下拉力F2。
3.計算出兩次拉力做的功,注意第二次拉力移動的距離是第一次的兩倍。
討論:
1.兩次拉力做的功相等嗎
　　
2.兩次做功不等的原因是什么
　　
3.你能分清這個過程中的有用功、總功和額外功嗎 你能寫出這三種功的表達式嗎
　　
【參考答案】
任務(wù)驅(qū)動一
1.答:不等,第二次做的功大于第一次做的功。
2.答:第二次在提升重物的同時,還將動滑輪提升到同樣的高度,要多做一部分功。
3.答:彈簧測力計對重物做的功是有用功,W有=Gh;拉力對動滑輪做的功是總功,W總=Fs;提升動滑輪做的功是額外功,W額=G動h=W總-W有。
任務(wù)驅(qū)動二 學(xué)會計算機械效率
　　小明同學(xué)用如圖所示的滑輪組將一個重為400 N的物體沿豎直方向勻速提升2 m,不計摩擦和繩重,所用的拉力F為250 N。求:
(1)動滑輪的重。
(2)小明所做的有用功。
(3)滑輪組的機械效率。
【參考答案】
任務(wù)驅(qū)動二
解:(1)由圖可知,滑輪組承擔物重繩子的有效股數(shù)n=2,不計摩擦和繩重,由F=(G+G動)可得,動滑輪的重:G動=nF-G=2×250 N-400 N=100 N
(2)小明所做的有用功:W有=Gh=400 N×2 m=800 J
(3)繩子自由端移動的距離:s=nh=2×2 m=4 m
拉力做的總功:W總=Fs=250 N×4 m=1000 J
滑輪組的機械效率:
η=×100%=×100%=80%
任務(wù)驅(qū)動三 理解影響機械效率的因素
如圖所示,用手通過一個彈簧測力計沿豎直方向勻速拉一個動滑輪,使掛在動滑輪下面重為G的鉤碼緩慢勻速上升。
1.分別測出繩子受到的拉力F、手拉繩端移動的距離s、鉤碼所受的重力G和鉤碼上升的高度h。
2.改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上述測量。
3.將實驗數(shù)據(jù)填入表中。
實驗序號 ① ② ③
鉤碼重/N 4 4 6
動滑輪重/N 0.5 0.9 0.5
拉力/N 2.3 2.5 3.3
鉤碼上升的高度/m 0.2 0.2 0.2
測力計移動的距離/m 0.4 0.4 0.4
有用功/J 0.8 0.8 1.2
總功/J 0.92 1.0 1.32
機械效率/% 87.0 80.0 90.9
　　討論:
(1)實際操作中,他們應(yīng)沿 方向 拉動彈簧測力計;
(2)通過實驗可得出結(jié)論: 。
·學(xué)習(xí)小助手·
1.繩子自由端移動的距離需要用刻度尺測量,可以通過測量提升物體前后彈簧測力計拉鉤上升的距離得到。
2.提高機械效率的方法:
(1)增加有用功,如增加物重,在允許范圍盡量增加提升物體的重量。
(2)減少額外功,如使用輕質(zhì)機械、減少機械摩擦等。
(3)使用任何機械都需要做額外功,所以機械效率不可能等于或大于1,只能接近1。
【參考答案】
任務(wù)驅(qū)動三
(1)豎直　勻速
(2)滑輪組的機械效率與物體的重力有關(guān),物體的重力越大,機械效率越高

展開更多......

收起↑