初中物理12.3 机械效率精品ppt课件

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旧知回顾素养目标导入新知
新课教学课堂小结课堂练习
1.常见的滑轮分为________和________。中间的轴固定不动的滑轮叫________，轴和重物一起移动的滑轮叫________。2.升旗的时候，我们看到的旗手用力向下拉绳子，旗就升上去了，这是因为旗杆顶端有一个____ 。这个事例告诉我们，这种简单机械能够改变__________。3.使用动滑轮时，理论上可以省______的力，但是不能改变__________。
4.滑轮组由____滑轮和____滑轮组成，它既能______，又能改变力的______。5.使用滑轮组时动滑轮和重物由n段绳子承担，提起物体所用的力就是总重的________。公式表示为F=______。绳子自由端移动的距离是物体移动距离的______。6.轮轴可以看成是__________的杠杆，使用轮轴可以省力。使用斜面可以______，在高度一定时，斜面越长越______。
1.能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。
2.能说出机械效率的含义，直到机械效率是小于1的，能利用机械效率的公式进行简单的计算。
3.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。
 在生活中，我们经常听到与“效率”有关的一词：学习效率、工作效率等等，你知道它们的含义吗？
“效率”有多种含义，通常理解为单位时间完成的工作量。
在物理学中，有一个概念叫做“机械效率”，你知道它的含义吗？
要把重100N的大米运上三楼，右图画了三种办法。
哪种办法最好，哪种办法最不好？
大米重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N 桶重 20 N 口袋重 5 N
学习了今天的知识你就明白了。
【实验步骤】①如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，将数据填入表格。②如图乙所示，用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，并记录实验数据。
不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体做的功是否相同吗？
用弹簧测力计直接提升2个钩码
用弹簧测力计和一个动滑轮提升2个钩码
①直接用弹簧测力计提升2个钩码所作的功 W1=F1S1= 2N×0.1m=0.2J ②用弹簧测力计和一个动滑轮提升2个钩码，所做的功 W2=F2S2= 1.2N×0.2m=0.24J
使用动滑轮提升重物比直接用手提升重物并不省功
使用动滑轮会省一半的力，但拉力移动的距离增加了一倍，加上动滑轮的自重及摩擦等因素的影响，使用动滑轮提升重物非但不省功，还要费功。
总功：有用功与额外功之和. W总= W有+ W额
以使用动滑轮提升钩码进行分析
机械的三种功：有用功、额外功和总功
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。
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。
要把重100N的大米运上三楼。图中用了三种方法，怎样比较哪种方法好？
①人走楼梯提大米做功情况
大米重100 N 人体重400 N 动滑轮重10 N 桶重 20 N 口袋重 5 N 地面到三楼高 6 m
总功 W = W米 + W桶 + W人 = 600J+120J +2400J =3120J
W桶 = Gh=20N×6m= 120 J
W人 = Gh=400N×6m= 2400 J
W米 = Gh=100N×6m=600 J
②人用动滑轮和桶提大米做功情况
总功 W = W米 + W桶 + W动 = 600J+120J +60J =780J
W动 = Gh=10N×6m= 60 J
③人用动滑轮与口袋提大米做功情况
总功 W = W米 + W口袋 + W动 = 600J+30J +60J =690J
W口袋 = Gh=5N×6m= 30 J
这三种情况下，哪些是有用功？哪些是额外功？
请分别计算出三种情况下有用功、额外功和总功分别是多少？
W人与桶=G总h =420N×6m =2520J
W滑轮与桶=G总h =30N×6m =180J
W滑轮与口袋=G总h =15N×6m =90J
W大米=Gh =100N×6m =600J
W大米=Gh =100N×6m =600J
请算出三种情况下有用功在总功中占的百分比。
现在你会判断哪种方法比较好吗？为什么？
在使用机械工作时，有用功在总功中所占的比例越多越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。
定义：有用功跟总功的比值。
使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的。机械效率通常用百分比表示。
离心式水泵60～80%
喷气发动机50～60%
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60% ，也可以说有用功在总功中占的比例是60%，另外的40% 是额外功。
一台起重机的机械效率是60%  ，它表示什么意义？
如图所示，利用杠杆把重力为G的物体提高h，F 为动力，S为动力作用点移动的距离。
由公式可知： 当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。
如图所示，利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F 为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子股数。
滑轮或滑轮组水平拉动物体（不计滑轮及绳重）
如图所示，用力F沿斜面把重力为G 的物体提高，h为斜面的高度，l为斜面的长度。f 为物体与斜面间的摩擦力。
定滑轮、动滑轮组成的滑轮组， 弹簧测力计，钩码和刻度尺。
影响滑轮组机械效率的因素可能有哪些？①提升物体的重力；②动滑轮的重力；③绳重、摩擦力… …
测量滑轮组的机械效率
实验1：探究滑轮组的机械效率与物体重力的关系
①按照图甲那样安装滑轮组，算出钩码的重力G，并记下钩码和绳端的位置。②如图乙，匀速竖直缓慢拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升，读出拉力F的值，并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s。③算出有用功W有、总功W总、机械效率η ，并填入表格。④改变钩码的数量，再做两次上面的实验。
数据分析： 发现三次的机械效率不同。同一滑轮组，钩码的重力越大，机械效率越高。
实验结论：同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高。
实验2：探究滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系
①按照图甲安装滑轮组，用弹簧测力计测量动滑轮A重力GA，分别记下钩码和绳端的位置。②匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将测量数据填入表格。③如图乙所示，改变动滑轮的重力，换用动滑轮B，重复上述实验。④算出有用功W有、总功W总、机械效率η，并填入表格。
发现二次实验中的机械效率不同。
实验结论： 不同的滑轮组提高重力相同的重物，动滑轮的重力越大，机械效率越低。
同一滑轮组，提升物体重力的越大，机械效率越高； 不同滑轮组提升重力相等的物体，动滑轮重力越小， 机械效率越高。
①实验时拉力的方向应尽量____________，应在钩码__________的过程中读取拉力的大小。
②确定绕线方式与承担重物绳子的段数n： 与动滑轮连接的段数即为承担重物绳子的段数，如图所示，n=3，用“奇动偶定法”确定绕线方式。 ③影响滑轮组机械效率的因素： 物体的 、动滑轮的________、绳子与滑轮之间的摩擦力。与绳子的绕法、绳子段数________。
影响滑轮组机械效率的因素和改进措施
同一个滑轮组，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大
有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率
机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低
在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力
改进滑轮结构，减轻滑轮自重
对机械进行保养，保持良好的润滑，减小摩擦
1.用绳子将钩码提升至一定的高度，如图所示，此过程所做的有用功是（ ） A．提升钩码所做的功　　　　　　　B．克服摩擦力所做的功C．提高绳子所做的功　　　　　　　D．克服动滑轮重力所做的功
2.关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）A．做有用功多的机械效率一定高　　　B．做总功多的机械效率一定高C．做额外功少的机械效率一定高　D．在总功中有用功所占比例大的机械效率高
3.工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为 （　　） A．10% B．45% C．80% D．90%