【公開課】機(jī)械效率（課件）人教版八年級(jí)物理下冊

第十二章

簡單機(jī)械八下物理RJ第4節(jié)

機(jī)械效率2.掌握機(jī)械效率的含義，知道機(jī)械效率是小于1的，能利用機(jī)械效率的公式進(jìn)行簡單的計(jì)算學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是有用功、額外功和總功3.通過實(shí)驗(yàn)了解滑輪組機(jī)械效率的高低與物體重力的大小有關(guān)課堂導(dǎo)入

生活中我們常常會(huì)遇到“效率”這個(gè)詞，利用機(jī)械幫助我們完成某項(xiàng)任務(wù)，也會(huì)涉及效率問題，這節(jié)課，我們就來學(xué)習(xí)機(jī)械效率。課堂導(dǎo)入

利用機(jī)械幫助我們工作，會(huì)給我們帶來極大的方便。有的機(jī)械可以省力，有的機(jī)械可以省距離。利用滑輪組提升重物，繩端拉力所做的功與滑輪組對(duì)重物所做的功相同嗎?撬棒——省力釣魚竿——省距離滑輪組——省力使用機(jī)械能否省功?新知探究知識(shí)點(diǎn)1有用功和額外功演示研究使用動(dòng)滑輪是否省功

1.如圖甲所示，用彈簧測力計(jì)將鉤碼緩慢地提升一定的高度，計(jì)算拉力所做的功。

2.如圖乙所示，用彈簧測力計(jì)并借助一個(gè)動(dòng)滑輪將同樣的鉤碼緩慢地提升相同的高度，計(jì)算彈簧測力計(jì)的拉力所做的功。

這兩次拉力所做的功相同嗎?為什么?新知探究知識(shí)點(diǎn)1有用功和額外功視頻新知探究知識(shí)點(diǎn)1有用功和額外功實(shí)驗(yàn)次序手的拉力F/N手移動(dòng)的距離s/m鉤碼的重力G/N鉤碼升高的高度h/m拉力所做的功W/J彈簧測力計(jì)直接提升鉤碼通過動(dòng)滑輪提升鉤碼0.200.24數(shù)據(jù)記錄表格實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雖然在兩次實(shí)驗(yàn)中鉤碼被提升了相同的高度，但第二次實(shí)驗(yàn)中拉力做的功要多一些。20.120.11.20.220.11.有用功（W有用）：為了達(dá)到工作目的所做的功。新知探究知識(shí)點(diǎn)1有用功和額外功F拉動(dòng)滑輪對(duì)重物的拉力所做的功，等于克服物體重力所做的功，就是有用功，W有用

=F拉h(huán)=Gh。（工作目的）2.總功（W總）：使用機(jī)械時(shí)，動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功。F人對(duì)繩子的拉力所做的功就是總功，W總

=Fs。（實(shí)際付出）3.額外功（W額外）：對(duì)人們沒有用，但不得不做的功。克服動(dòng)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，就是額外功，W額外

=G動(dòng)h＋……（無用付出）W總=W有用+W額新知探究知識(shí)點(diǎn)1有用功和額外功

大量實(shí)驗(yàn)表明，動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功總是大于機(jī)械對(duì)外所做的功（有用功）。事實(shí)上，使用任何機(jī)械都不能省功。杠桿斜面例1、如圖所示，一人用100N的拉力通過滑輪組將重為300N的物體向上提起，繩重和摩擦不計(jì)。在拉力的作用下，物體勻速上升了1m，求：（1）人所做的有用功；（2）人所做的總功；（3）人所做的額外功。（1）W有用=Gh=300N×1m=300J；（2）s=4h=4×1m=4m，

W總=Fs=100N×4m=400J；（3）W額外=W總－W有用=400J－300J=100J。典型例題n=4解：

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。新知探究知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械效率輸電鐵塔上的滑輪1.定義：物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫作

機(jī)械效率。2.公式：η=W有用W總η=W有用W有用＋W額外η=1－W額外W總新知探究知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械效率輸電鐵塔上的滑輪3.機(jī)械效率只有大小，沒有單位。有用功總是小于總功，所以機(jī)械效率總是小于1。機(jī)械效率通常用百分?jǐn)?shù)表示。4.物理意義

機(jī)械效率是標(biāo)志機(jī)械做功性能好壞的重要指標(biāo)，機(jī)械效率越高，機(jī)械的性能越好。例2、起重機(jī)把質(zhì)量為0.5t的重物勻速提升了3m，而它的電動(dòng)機(jī)所做的功是3.4×104J，起重機(jī)的機(jī)械效率是多少?g取10N/kg。典型例題解：起重機(jī)勻速提升重物所用的力與物體所受的重力大小相等

F=G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N起重機(jī)提升重物所做的功是有用功

W有用=Fh=5×103N×3m=1.5×104

J起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)所做的功是總功

W總=3.4×104

J因此，起重機(jī)的機(jī)械效率η=W有用W總==0.44=44%1.5×104

J3.4×104

J新知探究知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械效率起重機(jī)的機(jī)械效率一般為40%~50%抽水機(jī)的機(jī)械效率一般為60%~80%。討論：如果前面例題中用起重機(jī)提升的重物質(zhì)量為0.6t，那么它的機(jī)械效率還是44%嗎?對(duì)一個(gè)機(jī)械來說，它的機(jī)械效率是恒定不變的嗎?分析：不是，機(jī)械效率不是恒定不變的，機(jī)械效率反映的是機(jī)械在一次做功過程中有用功跟總功的比值，同一機(jī)械在不同的做功過程中，有用功不同，機(jī)械效率也會(huì)不同。

下面我們通過測滑輪組的機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)來探究一下這個(gè)問題。新知探究知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械效率新知探究知識(shí)點(diǎn)3測量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)測量滑輪組的機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)思路

要想測量滑輪組的機(jī)械效率，就要想辦法找出使用滑輪組工作時(shí)的有用功和總功，然后求出二者的比值。

本實(shí)驗(yàn)可以測量如圖所示滑輪組的機(jī)械效率，請(qǐng)根據(jù)此實(shí)驗(yàn)裝置思考：要想知道有用功和總功，需要測量哪些量?GFη=W有用W總=

GhFs1.用彈簧測力計(jì)測量鉤碼所受的重力G并填入下表。實(shí)驗(yàn)過程新知探究知識(shí)點(diǎn)3測量滑輪組的機(jī)械效率2.按照?qǐng)D安裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端（彈簧測力計(jì)掛鉤底部）的位置。3.緩慢拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使鉤碼升高，讀出拉力F的數(shù)值，用刻度尺測出鉤碼提升的高度h和繩端移動(dòng)的距離s，將這三個(gè)量填入下表。4.算出有用功W有用、總功W總、機(jī)械效率η并填入下表。視頻新知探究知識(shí)點(diǎn)3測量滑輪組的機(jī)械效率改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。次數(shù)鉤碼所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有用/J拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/m總功W總/J機(jī)械效率η12310.0440.450.1310.0440.05974.6%1.50.0550.650.1640.08250.106677.4%20.0350.800.1100.070.08879.5%數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)論新知探究知識(shí)點(diǎn)3測量滑輪組的機(jī)械效率次數(shù)鉤碼所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有用/J拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/m總功W總/J機(jī)械效率η12310.0440.450.1310.0440.05974.6%1.50.0550.650.1640.08250.106677.4%20.0350.800.1100.070.08879.5%

用同一滑輪組提升重力不同的物體時(shí)，機(jī)械效率不同，被提升的物體越重，機(jī)械效率越高。思考討論：如果保持鉤碼重力一定，且鉤碼升高相同高度，改變動(dòng)滑輪重量，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率怎樣變化?

物重一定，升高相同高度，則有用功不變，動(dòng)滑輪越重時(shí)，額外功越多，根據(jù)W有用η=W有用＋W額外可知，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越小。新知探究知識(shí)點(diǎn)3測量滑輪組的機(jī)械效率分析：想想議議

你在三次實(shí)驗(yàn)中測得的機(jī)械效率一樣嗎?說一說影響滑輪組機(jī)械效率的因素有哪些。新知探究知識(shí)點(diǎn)3測量滑輪組的機(jī)械效率分析：若不考慮繩重和摩擦，只計(jì)動(dòng)滑輪重力時(shí)：GhFs＝GhFnh＝GnF＝G＋G動(dòng)G

所以，影響滑輪組機(jī)械效率的因素主要有重物的重力G和動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)。η＝

＝W有用W總典型例題例3、如圖所示，用125N的拉力F，把重力為300N的木箱勻速提升3m，滑輪組的機(jī)械效率為_____；假如在上升過程中，拉木箱的繩子突然斷了，木箱由于______會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一段距離。80%慣性分析：==80%300N3×125NGhFs＝GhFnh＝GnFη＝

＝W有用W總n=3新知探究知識(shí)點(diǎn)3測量滑輪組的機(jī)械效率視頻

提高機(jī)械效率可以充分地發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用，對(duì)節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益有重要的意義。解析：

沒有，由于W總=W有用+W額外，使用機(jī)械時(shí)不可避免的要做額外功，總功總大于有用功，所以機(jī)械效率總小于100%。練習(xí)1.有沒有機(jī)械效率為100%的機(jī)械?為什么?舉例說明，通過什么途徑可以提高機(jī)械效率。練習(xí)鞏固

提高機(jī)械效率的主要辦法是改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使機(jī)械設(shè)備更合理、更輕巧；在使用中按照技術(shù)規(guī)程經(jīng)常保養(yǎng)，使機(jī)械設(shè)備處于良好的狀態(tài)。

比如用減輕機(jī)械的自重，在運(yùn)轉(zhuǎn)部分加潤滑油，讓機(jī)械滿負(fù)荷工作等。機(jī)械效率有用功和額外功課堂小結(jié)W總=W有用+W額外測量滑輪組的機(jī)械效率有用功跟總功的比值原理：機(jī)械效率η=W有用W總η=W有用W總=

GhFs同一滑輪組，物重越大，機(jī)械效率越高A.在①實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)勻速豎直向上拉動(dòng)繩子B.由①②可知：滑輪組的機(jī)械效率與繩子

的繞法無關(guān) C.由②③可知：同一滑輪組提起物重越大，

機(jī)械效率越低 D.為使實(shí)驗(yàn)的結(jié)論更具可靠性，應(yīng)換用不

同裝置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)歸納得出普遍規(guī)律1．某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)來探究“影響滑輪組的機(jī)械效率的因素”，如圖所示，并測算了各次實(shí)驗(yàn)裝置的機(jī)械效率。關(guān)于他的實(shí)驗(yàn)過程，下列說法中不正確的是（）C隨堂練習(xí)越高2．如圖，用滑輪組將一重物豎直向上勻速提升2

m，所用拉力F=100

N，若該過程中滑輪組的機(jī)械效率為80%，則滑輪組對(duì)重物做的有用功為______J。320隨堂練習(xí)解析：

該滑輪組動(dòng)滑輪上承擔(dān)物重的繩子有n=2段，所以，繩子拉下的距離：s=nh=2×2m=4m。則總功：W總=Fs=100N×4m=400J。故有用功：W有用=W總·η=400J×80%=320J。3.有一個(gè)螺旋形滑梯高為3m，滑梯的螺旋軌道距離為5m（如圖）。把重為300N的小孩從滑梯的底部沿著螺旋軌道勻速推上滑梯的頂端。如果小孩受到的摩擦力為30

N，則小孩受到沿滑梯向上的推力為_____N，滑梯的機(jī)械效率為_______。21085.7%隨堂練習(xí)解析：滑梯相當(dāng)于一個(gè)斜面，推力對(duì)小孩做的功為總功，克服重力做的功為