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八年级下册第十二章第4节
机 械 效 率
简
单
机
械
目标展示
机械效率
物理观念：结合实例分析什么是有用功、额外功和总功；理解机械效率，会用公式进行简单的计算；通过实验能说出提高机械效率的方法。
科学思维：通过观察、分析和讨论，理解额外功产生的原因，知道机械效率 η < 1
科学探究：测量滑轮组的机械效率，掌握实验方法和技巧；学习运用控制变量法进行探究实验，培养科学思维和实验能力。
科学态度与责任：知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。
新课导入
问题
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？
新课讲授
有用功和额外功
一
演示
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？
新课讲授
有用功和额外功
一
演示
研究使用动滑轮是否省功
新课讲授
有用功和额外功
一
演示
研究使用动滑轮是否省功
做功方式 拉力F/N 拉力移动的距离S/m 拉力做的功W/J
直接用弹簧测 力计提升2个钩码
用弹簧测力计和一个动滑轮提升2个钩码
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。
新课讲授
有用功和额外功
一
有用功和额外功
动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功，用W有用表示。
弹簧测力计的拉力所做的功，叫作总功，用W总表示。
用动滑轮提升钩码时，我们还不可避免地要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，这部分功叫作额外功，用W额外表示。
W总= W有用+W额外
功的原理：大量实验表明，动力对机械所做的功（总功）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。
新课讲授
有用功和额外功
一
有用功和额外功
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？
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？
提水所做的功是有用功；
提水桶所做的功是额外功。
提水桶所做的功是有用功；
提水所做的功是额外功。
新课讲授
机械效率
二
比较做功的效率
要把重100N的大米运上三楼。甲、乙两位同学用了两种方法，怎样比较哪种方法好？
大米重100 N 动滑轮重10 N
桶重 20 N 口袋重 5 N
地面到三楼高度 6 m
新课讲授
机械效率
二
比较做功的效率
甲用动滑轮和桶提大米做功情况
大米重100 N 动滑轮重10 N
桶重 20 N 口袋重 5 N
对大米做功 W米 = Gh=100N×6m=600 J
对桶做功 W桶 = Gh=20N×6m= 120 J
对动滑轮做功 W动 = Gh=10N×6m= 60 J
总功 W总= W米 + W桶 + W动=780J
新课讲授
机械效率
二
比较做功的效率
乙用动滑轮和口袋提大米做功情况
大米重100 N 动滑轮重10 N
桶重 20 N 口袋重 5 N
对大米做功 W米 = Gh=100N×6m=600 J
对口袋做功 W桶口袋= Gh=5N×6m= 30 J
对动滑轮做功 W动 = Gh=10N×6m= 60 J
总功 W总= W米 + W口袋 + W动=690J
新课讲授
机械效率
二
比较做功的效率
计算两种情况下的W有用、W额外、W总及W有用与W总的比值
做功形式 W有用 W额外 W总 W有与W总的比值 结论
对大米做的有用功 W有用=Gh =100N×6m =600J W桶 + W动=180J 780J 77% W有与W总的比值越大，
效率越高，乙同学方法效率高。
W口袋 + W动=90J 690J 87%
新课讲授
机械效率
二
机械效率
物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。如果用η表示机械效率，那么有：
物理意义：机械效率是标志机械做功性能的物理量，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，这个机械的性能越好。
机械效率只有大小，没有单位。
机械效率总小于1。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。机械效率通常用百分数表示。
机械效率的高低与省力情况无关。机械效率的高低与机械省力多少无关，不要认为机械越省力其机械效率越高。
新课讲授
机械效率
二
一些机器的机械效率
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%
新课讲授
机械效率
二
例题
起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg。
解：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=0.5×103kg×10N/kg=5×103N
起重机提升重物所做的功是有用功
W有=Fh=5×103N×3m=1.5×104J
起重机电动机所做的功是总功
W总=3.4×104J
新课讲授
机械效率
二
例题
起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg。
机械效率为44%，表示做功过程中，有用功占总功的44%。
新课讲授
机械效率
二
一些简单机械的机械效率的计算——滑轮组竖直提升物体
考虑所有的额外功时：
不考虑绳重和摩擦力，只考虑动滑轮重时：
新课讲授
机械效率
二
一些简单机械的机械效率的计算——滑轮组水平拉动物体
使用滑轮或滑轮组用力F沿水平方向匀速拉动物体，物体与水平面的摩擦力为f， 绳为绳子自由端移动的距离， 物为物体移动的距离，n为动滑轮上的绳子股数。
考虑所有的额外功时：
f摩擦力
新课讲授
机械效率
二
一些简单机械的机械效率的计算——斜面
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。
机械效率：
新课讲授
机械效率
二
一些简单机械的机械效率的计算——杠杆
用利用杠杆把重力为G的物体提高h，F为动力，s为动力作用点移动的距离。
机械效率：
新课讲授
机械效率
二
新课讲授
机械效率
二
实验
测量滑轮组的机械效率
【实验思路】
探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？
新课讲授
机械效率
二
实验
测量滑轮组的机械效率
【实验过程】
根据实验思路中的分析，可以像下面这样进行实验。
1.用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入后面的表格中 。
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，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。
新课讲授
机械效率
二
实验
测量滑轮组的机械效率
【实验过程】
新课讲授
机械效率
二
实验
测量滑轮组的机械效率
【实验过程】
次数 钩码所受重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1
2
3
新课讲授
机械效率
二
滑轮组的机械效率跟物重、动滑轮重、绳重和摩擦有关：
对同一个滑轮组来说物重越大，机械效率越高；
在物重相同时，动滑轮重越大，机械效率越低；
在物重相同时，机械摩擦和绳重越大，机械效率越低。
想想议议
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。
新课讲授
机械效率
二
提高机械效率的方法
影响因素 分析 提高的方法
被提升 物体的重力 同一机械，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大 在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力
机械自身 的重力 有用功不变时，减小提升机械时做的额外功，可提高机械效率 改进机械结构，使其更合理、更轻巧
机械转动 部件间的摩擦 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低 对机械按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态
机械效率
有用功、额外功和总功：有用功：机械对物体的拉力所做的功，是有用的。额外功：克服机械的自重及摩擦力等因素而做的功。总功：拉力（或动力）所做的功，W总 =W有 +W额 .
机械效率：定义：有用功跟总功的比值叫作机械效率。计算公式：η= η<1，用百分数表示
滑轮组的械效率：影响因素：滑轮组的机械效率跟物重、动滑轮重、绳重和摩擦有关 提高方法：减少动滑轮重，增加被提升的物重，减少绳重，减少摩擦阻力等
课堂小结
达标检测
1.如图所示，用滑轮组竖直向上匀速提升重物，不计绳重和摩擦，下列措施能提高滑轮组机械效率的是（　　）
A．适当增大重物上升的高度
B．换用质量较小的动滑轮
C．增大绳子自由端移动的距离
D．增大绳子自由端的拉力
2.实验时，小芳用图所示的滑轮组，将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N，不计绳重和摩擦，则（　　）
A．拉力F为4N
B．有用功为5J
C．绳子自由端移动距离为1.5m
D．该滑轮组的机械效率为80%
B
D
达标检测
3.工人利用如图所示的滑轮组将重900N的物体竖直向上匀速提升0.5m，工人所用的拉力F为600N，(不计摩擦和绳重)，求：
①人的拉力做的功为多少J？
②此滑轮组的机械效率为多少？
③若用此滑轮组提升重为1500N的物体，绳上的拉力是多少N？
作业布置
备用资源
下 课
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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