八年级下册（2024）第4节 机械效率教案配套课件ppt

这是一份八年级下册（2024）第4节 机械效率教案配套课件ppt，共30页。PPT课件主要包含了学习目标，新知探究，课堂导入，课堂小结，CONTENTS，随堂练习，撬棒省力，钓鱼竿省距离，滑轮组省力，使用机械能否省功等内容，欢迎下载使用。
2.掌握机械效率的含义，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
1.知道什么是有用功、额外功和总功
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
生活中我们常常会遇到“效率”这个词，利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。
利用机械帮助我们工作，会给我们带来极大的方便。有的机械可以省力，有的机械可以省距离。利用滑轮组提升重物，绳端拉力所做的功与滑轮组对重物所做的功相同吗?
知识点1 有用功和额外功
研究使用动滑轮是否省功
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，计算拉力所做的功。 2.如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功。
这两次拉力所做的功相同吗?为什么?
实验结论： 实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但第二次实验中拉力做的功要多一些。
2 0.1 2 0.1
1.2 0.2 2 0.1
1.有用功（W有用）：为了达到工作目的所做的功。
动滑轮对重物的拉力所做的功，等于克服物体重力所做的功，就是有用功，W有用 = F拉h = Gh。（工作目的）
2.总功（W总）：使用机械时，动力对机械所做的功。
人对绳子的拉力所做的功就是总功，W总 = Fs 。（实际付出）
3.额外功（W额外）：对人们没有用，但不得不做的功。
克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，就是额外功，W额外 = G动 h＋……（无用付出）
大量实验表明，动力对机械所做的功总是大于机械对外所做的功（有用功）。事实上，使用任何机械都不能省功。
例1、如图所示，一人用100 N的拉力通过滑轮组将重为300N的物体向上提起，绳重和摩擦不计。在拉力的作用下，物体匀速上升了1 m，求：（1）人所做的有用功；（2）人所做的总功；（3）人所做的额外功。
（1）W有用=Gh=300 N×1 m=300 J；（2）s=4h=4×1 m=4 m， W总= Fs=100 N×4 m=400 J；（3）W额外= W总－W有用=400 J－300 J=100 J。
在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好，即额外功在总功中所占的比例越小越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。
1.定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作 机械效率。
3.机械效率只有大小，没有单位。有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1。机械效率通常用百分数表示。
4.物理意义 机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。
例2、起重机把质量为0.5 t的重物匀速提升了3 m，而它的电动机所做的功是3.4×104 J，起重机的机械效率是多少? g取10 N/kg。
起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等
F=G= mg = 0.5×103 kg×10 N/kg = 5×103 N
起重机提升重物所做的功是有用功 W有用=Fh = 5×103 N×3 m = 1.5×104 J
起重机的电动机所做的功是总功 W总=3.4×104 J
因此，起重机的机械效率
起重机的机械效率一般为40%~50%
抽水机的机械效率一般为60%~80%。
讨论：如果前面例题中用起重机提升的重物质量为0.6t，那么它的机械效率还是44%吗?对一个机械来说，它的机械效率是恒定不变的吗?
分析：不是，机械效率不是恒定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同。
下面我们通过测滑轮组的机械效率的实验来探究一下这个问题。
知识点3 测量滑轮组的机械效率
要想测量滑轮组的机械效率，就要想办法找出使用滑轮组工作时的有用功和总功，然后求出二者的比值。
本实验可以测量如图所示滑轮组的机械效率，请根据此实验装置思考：要想知道有用功和总功，需要测量哪些量?
1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入下表。
2.按照图安装滑轮组，分别记下钩码和绳端（弹簧测力计挂钩底部）的位置。
3.缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的数值，用刻度尺测出钩码提升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入下表。
4.算出有用功W有用、总功W总、机械效率η并填入下表。
改变钩码的数量，重复上面的实验。
1 0.044
0.45 0.131
1.5 0.055
0.65 0.164
2 0.035
0.80 0.110
用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高。
思考讨论：如果保持钩码重力一定，且钩码升高相同高度，改变动滑轮重量，动滑轮越重，机械效率怎样变化?
物重一定，升高相同高度，则有用功不变，动滑轮越重时，额外功越多，根据
可知，动滑轮越重，机械效率越小。
你在三次实验中测得的机械效率一样吗?说一说影响滑轮组机械效率的因素有哪些。
分析：若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时：
所以，影响滑轮组机械效率的因素主要有重物的重力G和动滑轮的重力G动。
例3、如图所示，用125 N的拉力F，把重力为300 N的木箱匀速提升3 m，滑轮组的机械效率为_____；假如在上升过程中，拉木箱的绳子突然断了，木箱由于______会继续向上运动一段距离。
提高机械效率可以充分地发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。
解析： 没有，由于W总= W有用+W额外，使用机械时不可避免的要做额外功，总功总大于有用功，所以机械效率总小于100%。
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。
提高机械效率的主要办法是改进结构，使机械设备更合理、更轻巧；在使用中按照技术规程经常保养，使机械设备处于良好的状态。 比如用减轻机械的自重，在运转部分加润滑油，让机械满负荷工作等。
W总= W有用+W额外
同一滑轮组，物重越大，机械效率越高
A. 在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子B. 由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子 的绕法无关C. 由②③可知：同一滑轮组提起物重越大， 机械效率越低D. 为使实验的结论更具可靠性，应换用不 同装置进行多次实验归纳得出普遍规律
1．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（　　）
2．如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2 m，所用拉力F=100 N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。
解析： 该滑轮组动滑轮上承担物重的绳子有n=2段，所以，绳子拉下的距离：s=nh=2×2 m=4 m。则总功：W总=Fs=100 N×4 m=400 J。故有用功：W有用=W总·η=400 J×80%=320 J。
3.有一个螺旋形滑梯高为3m，滑梯的螺旋轨道距离为5m（如图）。把重为300 N的小孩从滑梯的底部沿着螺旋轨道匀速推上滑梯的顶端。如果小孩受到的摩擦力为30 N，则小孩受到沿滑梯向上的推力为_____N，滑梯的机械效率为_______ 。
解析：滑梯相当于一个斜面，推力对小孩做的功为总功，克服重力做的功 为有用功，克服摩擦做的功为额外功，W总= W有用+W额外即，Fs=Gh+fs