资源简介

10.5 机械效率
素养目标
1.能结合实例了解什么是有用功、额外功和总功。
2.理解什么是机械效率。
3.会计算并测量机械效率。
◎重点:机械效率概念的理解,会用机械效率的计算公式η=×100%简单计算。
【预习导学】
课堂导入
前面我们学过做功,也知道使用机械可以省力或省距离,但机械存在自重和摩擦,所以不能省功,而且使用机械时还需要克服机械的自重及摩擦做更多的功,这节课我们需要解决对物体做功、克服机械自重做功和克服机械摩擦做功之间的关系。
知识点一 什么是机械效率
1.总功、额外功和有用功
总功: 或者 所做的功叫作总功,如使用动滑轮(或滑轮组)提升重物时,绳自由端的拉力做功为总功。
额外功:对我们是 的,但又 的功叫作额外功,如克服机械重力或机械摩擦所做的功为额外功。
　　有用功:对我们 的功叫作有用功,如用滑轮(或滑轮组)提升重物时,克服物重所做的功为有用功。
对点自测
1小雨同学进入九年级后非常努力,也非常爱思考,一次,他研究水桶的构造时,不小心将水桶掉进水里,在他打捞桶时桶里带了些水。下列所述中属于有用功的是 ( )
A.把桶中水提高所做的功　
B.把桶提高做的功　
C.提桶和桶中的水做的功　
D.手对绳子拉力做的功
【参考答案】
知识点一
1.拉力　动力　无用　不得不做　有用
对点自测
1.B
知识点二 机械效率
定义:有用功和总功的 叫作机械效率,机械效率通常用百分率表示。
计算公式: 。
对点自测
2总功是300 J,额外功是30 J,则有用功和机械效率分别是 ( )
A.270 J,10% B.330 J,90%
C.270 J,90% D.330 J,10%
【参考答案】
知识点二
比值
η=×100%
对点自测
2.C
知识点三 改变机械效率
因为η=×100%,所以当用同一滑轮组将不同重物提升相同高度时,额外功 ,提升重物越多,有用功越 ,机械效率越 ;当用不同滑轮组将同一重物提升相同高度时,有用功 ,额外功 ,动滑轮越多,额外功越 ,机械效率越 。
对点自测
3如图所示,用滑轮组将重物匀速提升,不计绳重及摩擦,下列措施可提高该滑轮组机械效率的是 ( )
A.增加1个动滑轮
B.改变绕线方式
C.增加物体提升的高度
D.增大提升的物重
【参考答案】
知识点三
相等　多　大　相等　不等　多　小
对点自测
3.D
【合作探究】
任务驱动一 认识机械的三种功
按照图示组装器材进行实验:
　　1.用弹簧测力计将一组重力等于G的钩码匀速提升一定高度h,记录下拉力F1。
2.用弹簧测力计并借助一只动滑轮将这组钩码匀速提升相同高度h,记录下拉力F2。
3.计算出两次拉力做的功,注意第二次拉力移动的距离是第一次的两倍。
讨论:
1.两次拉力做的功相等吗
　　
2.两次做功不等的原因是什么
　　
3.你能分清这个过程中的有用功、总功和额外功吗 你能写出这三种功的表达式吗
　　
【参考答案】
任务驱动一
1.答:不等,第二次做的功大于第一次做的功。
2.答:第二次在提升重物的同时,还将动滑轮提升到同样的高度,要多做一部分功。
3.答:弹簧测力计对重物做的功是有用功,W有=Gh;拉力对动滑轮做的功是总功,W总=Fs;提升动滑轮做的功是额外功,W额=G动h=W总-W有。
任务驱动二 学会计算机械效率
　　小明同学用如图所示的滑轮组将一个重为400 N的物体沿竖直方向匀速提升2 m,不计摩擦和绳重,所用的拉力F为250 N。求:
(1)动滑轮的重。
(2)小明所做的有用功。
(3)滑轮组的机械效率。
【参考答案】
任务驱动二
解:(1)由图可知,滑轮组承担物重绳子的有效股数n=2,不计摩擦和绳重,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重:G动=nF-G=2×250 N-400 N=100 N
(2)小明所做的有用功:W有=Gh=400 N×2 m=800 J
(3)绳子自由端移动的距离:s=nh=2×2 m=4 m
拉力做的总功:W总=Fs=250 N×4 m=1000 J
滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%=80%
任务驱动三 理解影响机械效率的因素
如图所示,用手通过一个弹簧测力计沿竖直方向匀速拉一个动滑轮,使挂在动滑轮下面重为G的钩码缓慢匀速上升。
1.分别测出绳子受到的拉力F、手拉绳端移动的距离s、钩码所受的重力G和钩码上升的高度h。
2.改变钩码的数量,重复上述测量。
3.将实验数据填入表中。
实验序号 ① ② ③
钩码重/N 4 4 6
动滑轮重/N 0.5 0.9 0.5
拉力/N 2.3 2.5 3.3
钩码上升的高度/m 0.2 0.2 0.2
测力计移动的距离/m 0.4 0.4 0.4
有用功/J 0.8 0.8 1.2
总功/J 0.92 1.0 1.32
机械效率/% 87.0 80.0 90.9
　　讨论:
(1)实际操作中,他们应沿 方向 拉动弹簧测力计;
(2)通过实验可得出结论: 。
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1.绳子自由端移动的距离需要用刻度尺测量,可以通过测量提升物体前后弹簧测力计拉钩上升的距离得到。
2.提高机械效率的方法:
(1)增加有用功,如增加物重,在允许范围尽量增加提升物体的重量。
(2)减少额外功,如使用轻质机械、减少机械摩擦等。
(3)使用任何机械都需要做额外功,所以机械效率不可能等于或大于1,只能接近1。
【参考答案】
任务驱动三
(1)竖直　匀速
(2)滑轮组的机械效率与物体的重力有关,物体的重力越大,机械效率越高

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