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(共34張PPT)
第4節 機械效率
八年級物理下冊 人教版
第十二章——簡單機械
教學目標
一
02
通過觀察、分析和討論，理解額外功產生的原因，知道機械效率η＜1
科學思維
01
結合實例分析什么是有用功、額外功和總功；理解機械效率,會用公式進行簡單的計算；通過實驗能說出提高機械效率的方法。
物理觀念
03
測量滑輪組的機械效率,掌握實驗方法和技巧；學習運用控制變量法進行探究實驗，培養科學思維和實驗能力。
科學探究
04
知道提高機械效率的實際意義和方法，有合理改進機械、提高效率的意識,增強將科學服務于人類的責任感。
科學態度與責任
教學引入
二
　　生活中利用機械幫助我們工作，會給我們帶來極大的方便。有的機械可以省力，有的機械可以省距離。
如果不同方式提升相同的物體，所做的功是否相同？
有用功和額外功
三
【實驗探究】利用動滑輪提升重物是否省功
！
演示實驗
實驗思路：
比較直接用手提升物體所做的功和使用動滑輪提升物體所做的功的大小。
實驗器材：
彈簧測力計、砝碼、動滑輪、線等。
W1
W2
有用功和額外功
三
實驗過程：
1.用彈簧測力計將鉤碼勻速提升一定的高度，計算拉力所做的功W1。
2.用彈簧測力計并借助一個動滑輪將同樣的鉤碼勻速提升相
同的高度，計算彈簧測力計的拉力所做的功W2。
3.比較兩次做功的大小。
W1＝F動×h＝Gh
W2＝F拉×s
F動
G
F拉
有用功和額外功
三
做功方式 拉力F/N 物體升高的高度h/m 拉力移動的距離s/m 拉力做功W/J
直接用彈簧測力計 提升2個鉤碼 2 0.1 0.1
用彈簧測力計和動滑輪提升2個鉤碼 1.2 0.1 0.2
0.2
0.24
W1＜W2
分析論證：
①直接用彈簧測力計提升2個鉤碼所作的功：
W1=F1s1= 2N×0.1m=0.2J
①用彈簧測力計和一個動滑輪提升2個鉤碼，所做的功： 　　　
　W2=F2s2= 1.2N×0.2m=0.24J
【視頻欣賞】
有用功和額外功
三
如果將動滑輪換成費力杠桿提升重物是否省功呢？
W2
O
W1
F杠
G
F拉
有用功和額外功
三
做功方式 拉力F/N 物體升高的高度h/m 拉力移動的距離s/m 拉力做功W/J
直接用彈簧測力計 提升2個鉤碼 2 0.1 0.1
用費力杠桿提升2個鉤碼 5 0.1 0.05
0.2
0.25
W1＜W2
①直接用彈簧測力計提升2個鉤碼所作的功：
W1=F1s1= 2N×0.1m=0.2J
①用費力杠桿提升2個鉤碼，所做的功： 　　　
　W2=F2s2= 5N×0.05m=0.25J
【視頻欣賞】
有用功和額外功
三
實驗結論：
使用任何機械均不省功
直接提升物體所做的功小于使用機械提升物體所做的功（大量實驗表明）。
將鉤碼提升一定的高度是我們的工作目的，動滑輪對鉤碼的拉力所做的功。
有用功和額外功
三
有用功和額外功
有用功
額外功
我們必須做的功
實現目的而做的功
克服動滑輪本身所受的重力以及摩擦力等因素的影響而多做一些功。
（W有）
（W額）
克服機械自身的重力和摩擦等而做的功。
對人們沒有用但又不得不做的功
總功
（W總）
有用功與額外功之和是總共做的功
W總=W有用+W額外
有用功和額外功
三
大量實驗表明，動力對機械所做的功總是大于機械對外所做的功(有用功)。事實上，使用任何機械都不能省功。
機械效率
四
機械效率
在保證所做有用功一定的情況下，人們總是希望額外功越少越好，即額外功在總功中所占的比例越小越好，也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。
1.定義：物理學中，將有用功跟總功的比值叫做機械效率。
2.計算公式
η
＝
W總
W有用
＝
W有用
W有用+W額
η總小于1。用百分數表示。
W額外＞0，W總＞W有用　 η＜1
W額外＝0，W總＝W有用 η＝1
額外功不可能為0
機械效率
四
！
演示實驗
【實驗探究】測量滑輪組的機械效率
實驗原理：
η＝　　　　　　　　　　
W有用
W總
總功：對機械的拉力F所做的功
W總＝Fs
有用功：機械對物體的拉力T所做的功
勻速豎直向上提升物體時
F
h
G
T
s
總功
有用功
W有用＝Th＝Gh
＝
Gh
Fs
機械效率
四
實驗器材：
彈簧測力計、刻度尺、鉤碼、鐵架臺、滑輪、細繩等。
實驗思路：
測量滑輪組的機械效率，就要找出使用滑輪組工作時的有用功和總功，然后求出二者的比值。要想知道有用功和總功，需要測量哪些量？
物理量：鉤碼重G、鉤碼上升高度h、拉力F、繩自由端移動距離s、有用功W有用、總功W總、機械效率η
機械效率
四
實驗過程：
1.用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G并記錄數據；
2.安裝滑輪組，記下鉤碼和繩端(彈簧測力計掛鉤底部)位置；
3.分別使用兩組滑輪組，豎直勻速緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，讀出拉力F的數值，用刻度尺測出鉤碼提升的高度h和繩端移動的距離s，將這三個量記錄數據。
4.分別求出有用功W有、總功W總、機械效率，并記錄。
5.改變鉤碼的數量，重復上面的實驗。
s
h
機械效率
四
軸
鉤碼所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功 W有/J 拉力F/N 繩端移動的距離s/m 總功W總/J 機械效率η
一定一動 4 0.05 0.2 1.7 0.15 0.255
兩定兩動 4 0.05 0.2 1.1 0.25 0.275
......
78.4%
72.7%
【視頻欣賞】
省力的滑輪組，機械效率不一定高
機械效率
四
？
想想議議
你在幾次實驗中測得的機械效率為什么不一樣呢
影響滑輪組機械效率的因素有哪些呢？
機械效率
四
！
演示實驗
【實驗探究】影響滑輪組的機械效率的主要因素
實驗猜想：
G
F
η
W有
W總
W額
W有
G動h
克服摩擦和繩重所做的功
Th
Th
機械效率η與鉤碼重G、動滑輪重G動、鉤碼上升高度h、等因素有關。
機械效率
四
①探究滑輪組機械效率與物體上升的高度是否有關
實驗過程：
結論 ：滑輪組機械效率與物體上升的高度無關。
鉤碼所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功 W有/J 拉力F/N 繩端移動的距離s/m 總功W總/J 機械效率η
一定一動 4 0.05 0.2 1.7 0.15 0.255
一定一動 4 0.1 0.4 1.7 0.3 0.51
78.4%
78.4%
保持滑輪組和物重不變，改變物體上升高度
控制變量法
【視頻欣賞】
機械效率
四
②探探究滑輪組機械效率是否與提升的物重有關
結論 ：滑輪組機械效率與物提升的物重有關，物重越大，機械效率越高。
鉤碼所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功 W有/J 拉力F/N 繩端移動的距離s/m 總功W總/J 機械效率η
一定一動 4 0.05 0.2 1.7 0.15 0.255
一定一動 6 0.05 0.3 2.4 0.15 0.36
78.4%
83.3%
保持滑輪組不變和提升高度，只改變物重
控制變量法
【視頻欣賞】
機械效率
四
③探究滑輪組機械效率是否與動滑輪的重有關
動滑輪重G動/N 鉤碼所受的重力G/N 提升高度h/m 有用功 W有/J 拉力F/N 繩端移動的距離s/m 總功W總/J 機械效率η
0.3 4 0.05 0.2 1.7 0.15 0.255
1.2 4 0.05 0.2 1.9 0.15 0.285
78.4%
70.2%
保持提升的物重不變和提升高度不變，只改變只改變動滑輪重
控制變量法
【視頻欣賞】
結論 ：滑輪組機械效率與動滑輪的重有關，動滑輪越重，機械效率越低。
機械效率
四
①同一裝置的機械效率，與被提升的物重有關，物體重力越大，機械效率越高；
②機械效率還與機械裝置本身有關，與其結構、自身的重力以及潤滑程度都有關系。
G
F
歸納總結：
機械效率
四
簡單機械機械效率的計算
【滑輪組的機械效率】
利用滑輪組把重力為G的物體提高h。F為動力，s為繩子自由端移動的距離，
n為承擔重物的繩子股數。
=
不計繩重、摩擦時：
= =
當動滑輪的重力一定時，物重越大，機械效率越高。
機械效率
四
【斜面的機械效率】
用力F沿斜面把重力為G的物體提高，h為斜面的高度，l為斜面的長度，f 為物體與斜面間的摩擦力。
有用功：
總功：
額外功：
=
機械效率：
機械效率
四
【杠桿的機械效率】
利用杠桿把重力為G的物體提高h，F 為動力，s為動力作用點移動的距離。
機械效率：
有用功：
總功： s
機械效率
四
【例】起重機把質量為0.5t的重物勻速提升了3m，而它的電動所做的功是3.4×104J，起重機的機械效率是多少 g取10N/kg。
起重機勻速提升重物所用的力與物體所受的重力大小相等
解：
F=G=mg=0.5×10 kg×10N/kg=5×105N
起重機提升重物所做的功是有用功
W有用=Fh=5×103N×3m=1.5×104J
起重機的機械效率
η＝　　　　　　　　　　
W有用
W總
＝
1.5×104J
3.4×104J
＝
0.44=44%
答：
起重機的機械效率為44%。
機械效率
四
常見的機械效率
起重機的機械
效率40%~50%
抽水機的機械效率為 60～80%
汽油機的機械效率為22～27%
噴氣發動機的機械效率50～60%
機械效率
四
提高機械的效率
提高機械的效率的主要方法：
①改進結構，使機械更合理、更輕便。
②經常保養，使機械保持良好的運行狀態。
③在機械承受的范圍內，盡可能增加被提升物體的重力。
提高機械效率可以充分地發揮機械設備的作用，對節能減排、提高經濟效益有重要的意義。
同一機械，被提升物體的重力越大，做的有用功越多，機械效率越大。
隨堂練習
五
1. 水桶掉進水里，打撈時桶里帶些水，下列所述中屬于有用功的是（　　）
A．把桶中水提高做的功
B．手對繩子拉力做的功
C．提整個桶做的功
D．把桶提高做的功
D
隨堂練習
五
2. 圖甲中用力F1水平拉著重為G的物體在水平路面上勻速移動s的距離。圖乙中用動滑輪拉著它也在同一路面上勻速移動s的距離，水平拉力為F2。使用動滑輪的過程中（　　）
D
隨堂練習
五
3. 如圖所示，用F1的力將物體B勻速提升h，F1做功600J，若借助滑輪組用F2的力把物體B勻速提升相同高度，F2做功為1000J。下列說法正確的是（　　）
A．兩個過程中的拉力F1＝3F2
B．F1做功的功率比F2做功的功率小
C．滑輪組機械效率為40%
D．F2做功的距離為3h
D
隨堂練習
五
4. 如圖所示，用一平行于斜面向上的力將質量為80kg的木箱從2m長的斜面底端勻速拉到頂端（可以把木箱看作質點），斜面的傾斜角為30°，木箱受到的摩擦力是木箱重力的0.1倍，則下列說法正確的是（　　）
A．木箱克服摩擦力做功80J
B．拉力大小為480N
C．斜面的機械效率80%
D．拉力做功為880J
B
隨堂練習
五
1. 如圖所示將一個乒乓球放入剪成漏斗狀的可樂瓶，將瓶口堵住，乒乓球半徑稍大于瓶口半徑，向瓶內倒水，對乒乓球所受力的分析正確的是（　　）
A．重力、壓力、支持力
B．浮力、壓力、支持力
C．重力、支持力、浮力
D．重力、浮力、壓力
A
課堂小結
六
①有用功：提升重物時，將重物提升一定高度所做的功.
②額外功：克服機械的自重和摩擦力等因素而做的功.
③總功：有用功與額外功之和：W總= W有+ W額.
①定義：有用功跟總功的比值叫做機械效率.
②計算公式：機械效率 η= ； η＜1，用百分數表示.
①影響因素：與被提升的物重有關，物重增大，機械效率升高；還與機械裝置本身的結構、輕巧程度以及潤滑程度都有關系.
②提高方法：減少動滑輪重，增加被提升的物重，減少繩重，減少摩擦阻力可以提高滑輪組的機械效率.
有用功和
額外功
機械效率
滑輪組的
機械效率
機械效率

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