人教版八年级物理下册第12章第3节机械效率(共30张PPT)

方法1：
W有1 = G沙 h =100N×6m
=600J
W额 =（G桶 + G人）h
= (20N+400N)×6m =2520J W总1 =（W有1 + W额1） =600J+2520J
= 3120J
砂子重100N 桶重20N 动滑轮重10N 地面到三楼高6 m
方法2：
W有2 = G沙 h = 600J
实验前请猜想: 1.你认为省力多少与斜面的倾斜程度有什么关系?
2.斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系?
斜面的 倾斜程 度
小车 重量 G/N
斜面高 度h/m
沿斜 面拉 力 F/N
斜面长 有用 s/m 功
W有 /J
总功 机
W总 /J
械 效 率
较缓 5.0 0.1 1.6 0.5 0.5 0.8 63%
三、一些机械的机械效率：
起重机的 机械效率 是60%， 它表示什 么意思？
使用起重机提升重物时，有用功在总功中占
有60%，另外的40％是额外功．
汽油机机械效率22%~27% ，机械效率是选择机械的 一个重要指标
在有用功相同时，机械效率高，
①总功就少（消耗的 汽油就少，有经济 效益）
②额外功就少（浪费少， 汽车尾气就少，有社 会意义，环保意义）
W总3 =（W有3 + W额3）
= 690J
二、机械效率
有用功相同时，希望额外功多好还是少好？ 请算出几种种办法中有用功在总功中占的百分比。
19%
77%
87%
二、机械效率η 1、机械效率：有用功与总功的比值叫做机械效率。
2、公式： W有 100%
W总
η读作“eta”
3、η一般用百分数表示，没有单位
W总 = W有 + W额
想一想；议一议：
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。
实验1 保持动滑轮重一定，改变钩码重力。
F
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J
1
2
3
结论：
动滑轮重一定,物重越大，机械效率 越高。
2实.条验件2 ：物重一定
F
保持钩码重力一定，改变动滑轮重。
G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J
1
2
F
结论： 物重一定，动滑轮越重，机械效
解：W有 G h 400 N 2m 800 J W总 F s 250N 4m 1000J
W额= W总 —W有 =1000J－800J=200J
W有 800J 100% 80%
W总 1000J
例2. 用一动滑轮将重200N的砂子提到9m高的脚手架上，
所用力是120N，求有用功、总功机械效率各是多少？
W有=f摩擦·S
物
额外功
并非人们需要但又不得不做的功 （1）克服机械自重做功：
使用动滑轮或滑轮组时： W额外=G动滑轮·h
（2）克服机械间的摩擦做功：
使用斜面时： W额外=f摩擦·L
总功
动力对机械所做的功. 有用功和额外功的和等于总功。
公式（1） ：W总=W有用+ W额外 公式（2） ：W总=F动力·S动力
较陡 5.0 0.15 2.2 0.5 0.75 1.1 68%
最陡 5.0 0.25 3.1 0.5 1.25 1.55 81%
光滑程度相同的斜面，越平缓越省 力，机械效率越低。
斜面的机械效率与
1、斜面的粗糙程度有关：同一斜面， 拉同一物体，斜面越粗糙，拉力越大， 效率越低；
2、斜面的倾斜程度有关：粗糙程度 相同，拉同一物体，斜面越陡（倾角 越大），拉力越大，效率越高；
（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将
____增__大_（选填：“增大”、“减小”或“不变”）
2．在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑
轮组进行两次实验，实验数据如下表：
⑴此实验所用滑轮的个数至少是__3__个，其中动滑 轮有__2___个。 ⑵第一次实验测得滑轮组的机械效率为_6_2_._5_%___， 第二次实验时滑轮组的机械效率_大__于___第一次的机
已知：G=200N h=9m
S=18m
F=120N
解：W有 G h 200 N 9m 1800 J
W总 F s 120N 18m 2160J
W有 1800J 100% 83.3%
W总 2160J
知识小结
一、机械的三种功：
有用功——有利用价值的功。 总功——动力对机械所做的功。
W总 W有用 W额外
额外功——对人们无利用价值而又不得不做的功。
二、机械效率：
1、定义：有用功与总功的比值。
公式 :
W 有用
100%
W 有用
Gh
W
W W
Fs
总
有用
额外
W额外 0(实际存在)所以 1
练习
2.一台起重机将重600N的货物提高4m.如果额外功是 9600J，起重机的有用功是多少？总功是多少？ 机械效率是多少？
3、所拉物体的重力有关：
1 ．如图所示，建筑工地上，工人用一个 动滑轮将重720N的重物匀速提升5m，工人所 用拉力为450N，求：
（1）工人做的总功 （2）该动滑轮的机械效率 （３）不考虑摩擦，求动滑轮的重 （４）提升的物体重为９００Ｎ， 该动滑轮的机械效率为多少？
F甲 G 甲
F乙
G 乙
2.用它们分别将重相同的甲、乙两物体匀速提 升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙， 它们的机械效率分别为η甲、η乙。则F甲 _____F乙 η甲_____η乙（选填“＞”、“＜” 或“＝”）
直接提升物体做功，与使用机械提升物体做 功相同吗？
G/N h/m W钩码/J F/N s/m W拉/J 2 0.1 0.2 1.2 0.2 0.24
结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。 推论：使用任何机械不省功。
一、有用功、额外功、总功
想一想：有哪些办法可以将沙子运上三楼？
方法1
3m 3m
⑷注意事项：实验时拉力的方向应尽量 __竖_直__向_上__，且应在钩码__匀__速_移__动___的过 程中读取拉力的大小。
1．图为测量滑轮组机械效率的实 验装置，钩码总重6 N。
（1）实验时要竖向上_缓__慢___
拉动弹簧测力计，由图可知拉力
大小为___2_.4___N，若钩码上升的 高度为8cm,则弹簧测力计向上移动__2_4___cm,该滑轮 组的机械效率为___8_3_._3_%_。
率低。
探究动滑轮的机械效率
一、影响动滑轮的机械效率的因素
1、动滑轮自重、滑轮摩擦、绳重
2、提升的物体重力
二、如何提高动滑轮的机械效率
减轻动滑轮自重 减小滑轮转轴间的摩擦力 减轻绳重 增加提升的物重。 滑轮组的机械效率与提升的高度、绳子的股数无关。
如何提高动滑轮的机械效率
方法一 提高提升的物重。
方法二
议一议： 另两种提沙方法中做的有用功、额外功、
总功分别是哪些？
动滑轮提水桶提沙子
方法2
方法3
• 对砂子做功 W有
} 方法2：• 对空桶做功
W总
} • 对动滑轮做功 W额
动滑轮提口袋提沙子
方法3：
} } • 对砂子做功
• 对口袋做功
W有
W额 W总
• 对动滑轮做功
砂子重100N 人重400N
桶重20N 地面到三楼高6 m
4、公式推导： W有 100%
W总
5、理解：
(实际情况)W额外 0…… 1
随堂小练习
请你判断：下面说法中是否正确？
1．有用功越多，机械效率越高（ × ） 2．额外功越少，机械效率越高（ × ） 3．物体做功越慢，机械效率越低（ × ） 4．做总功越多，机械效率越低（ × ） 5．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越 高（ √ ） 6．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越 高（ √ ） 7．机械效率越高，越省力（ × ）
作用在机械上的 动力
动力作用点移动 的距离
5、机械效率公式：
提升
G物 • h F动力 • S动力
W有用
W总 移动 f • S物
F动力 • S
四、测滑轮组的机械效率
实验原理
W有 Gh
F
W总 Fs
实验器材
弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。
注意事项 竖直向上，缓慢拉动测力计。
W额2 =（G桶 + G动）h
= (20N+10N)×6m = 180J
W总2 =（W有2 + W额2）
=600J+180J
= 780J
砂子重100N 动滑轮重10N 口袋重5N 地面到三楼高6 m
方法3：
W有3 = G沙 h = 600J
W额3 =（G袋 + G轮）h
= (5N+10N)×6m
= 90J
手提水桶提沙子
他的目的是：把沙子运上三楼
• 对砂子做功 • 对空桶做功 • 克服自身重力做功
对人们有用 必须做的功
并不需要做 但又不得 不做的功
一、有用功和额外功
1.有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做 的功
2.额外功（W额）：为了达到工作目的，不需要
做但又不得不做的功
3.总 功（W总）：动力所做的所有功 即有用功与额外功的总和
1.把物体拉上斜面 时,额外功是什么? (克服物体与斜面 之间的摩擦力而做 功)
2.探究一下光滑程度一样的斜面,当它的倾斜程度不同 时 斜面的机械效率是否相同.
请思考: 1.怎样计算总功? W总= F S 2.怎样计算有用功? W有用 = G h
3.实验中需要测量哪几个物理量?
改变木板的倾斜程度,再测量两次斜面的机械效率
解： W有 G h 600 N 4m 2400 J
W总= W额+W有 =2400J+9600J=12000J
W有用 100% 2400J 100% 20%
W总
12000J
有用功
无论采取那种方法都必须做的功。 即：为达到目的所必须做的功。
（1）举高重物时：W有用=G物·h
（2）在粗糙水平面上移动物体时：
3．如图所示，在50N的水平拉力F作用下,
重800Ｎ的物体沿水平地面做匀速直线运 动, 物体与地面间滑动摩擦力为120Ｎ. 则滑轮组的机械效率为 _______ ；若物 体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功 为 ______ J，功率为＿＿Ｗ．
• 4. 利用如图所示装置将重为100N的物体 匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面 的长是5m，高是2m，拉力为F=50N，则 该装置的机械效率为（ ）
5、机械效率公式：
W有用
W总
W总 W额外
W总
W有用
W有用 W额外
三.例题
例1.用一动滑轮将货物400N的货物匀速提到
高2m，所用拉力是250N，求有用功、额外功.
总功和动滑轮的机械效率各是多少？
分析：使用动滑轮省了力，却费了距离，货物提高 2m， 绳子的自由端拉力通过的距离为4 m，
械效率（选填“大于”、“小于”或“等于”）
次 钩码重 钩码上升高 弹簧测力计 弹簧测力计移
数 /N
度/cm
示数/N
动距离/cm
1
2
10
0.8
40
2
5
5
1.5
20
斜面也是经常使用的省力机械，那么，斜面的机械效 率要与什么因素有关呢？
猜想：斜面的粗糙程度，斜面的倾斜程度，物体的 重力
探究: 斜面的机 械效率
• A. 40% B. 50% C. 80% D. 100%
减轻动滑轮自重 减小滑轮转轴间的摩擦力加润滑剂
减轻绳重
在测定滑轮组机械效率的实验中：
⑴根据的原理是__η_=_W_有_／__W_总____。
⑵实验中需要的测量工具有__刻__度__尺__和 __弹__簧_测__力_器____。
⑶需要直接测量的物理量有：绳端的拉 力F、_物_体__重_G______、物_体__上__升_距__离_h_和 绳__自_由__端__移_动__距_离__S_。