初中物理 效率与机械效率

效率与机械效率

教学准备

物理方面：

对能量的认识，对一般工具的认识。

数学方面：

基本的四则运算能力。

教学目标

行为目标：

①效率具体指的是什么物理现象。

②正确认识整个做功过程中因做功所产生的各种能量。

认知目标：

理解工具在机械效率中的作用。

教学重难点

重点：

对效率（机械效率）的认识与理解。

难点：

对机械效率中公式的运用。

考情分析

效率一定会出现在大型综合性考试中，一般在4分左右，就知识面而言，不会陷入太多的困难，更多的是结合生活现象对此的理解。

1 效率与工具

1.1工具

随着社会科学技术的发展，人们的劳动技术也在不断被改善，而用来劳动的工具随着实际生产生活问题也在不断被改善。而评价工具使用价值，主要引用“机械效率”这

教师寄语：其文有色，艳于西子；其书有华，秀于百卉！ 1

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一词。

在初中阶段，常见的工具主要有“斜面”、“杠杆”、“滑轮”、“热机”、“家用电器”等，在人们使用工具的过程中，就会伴随着能量的转换，能量的转换效果，一般用“效率”这一物理名词来描述。这也是我们要掌握的内容。

因此，“效率”也可以概括为能量的转换过程。 1.2工具做功中的能量 有用功

使用机械时，人们最终需要的能量，一般指工具的主要作用所产生的能量，用“W 有

用

”表示。

额外功

使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功。一般用“W 额外”表示。 总功

有用功和额外功之和时总功做的功，叫做总功，用“W 总”表示。即满足：

W 总=W 有用+W 额外

eg ：

实际生活类：

如图所示，是家用电动机，该电动机主要产生转动的能量，这种能量就是有功的能量，称之为“有用功”。而电动机本身会因为其材料的性质，在其通电的情况下产生不可避免的热量，这部分热量被称为“额外功（无用功）”。电动机因为其工作而消耗的电能，就是“总功”。

图 1 电动机

题目类

如图所示，一个人用滑轮组匀速提升重物A 的过程，其中人的拉力做的功为总功；重物A 在上升过程中，本身重力做的功，为有用功；在该过程中，动滑轮并不是我们想提起的物体，但它在整个过程中，是不得不被提起的，因此动滑轮重力做的功为无用功（额外功）。

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图 2 滑轮组

1.3机械效率 内容

有用功与总功的比值叫做机械效率，用符号η表示。 表达式

%100⨯=

总

有用

W W η 【例1】从井中提水时，常常会发生吊水桶落入井里的事情．用物理知识分析下列说法，其中错误的是（ ）

A ．用吊水桶向上提水，人对桶和水做的功都是有用功

B ．用吊水桶向上提水，人对桶做的功是额外功

C ．吊水桶掉在井里，打捞水桶时桶里会带些水，这时人对水做的功是额外功

D ．吊水桶掉在井里，打捞水桶时，人对桶做的功是有用功 练习：

1.小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后，感觉好多了．则加上润滑油后，小明做功的（ ） A ．有用功减小，总功不变 B ．有用功增加，总功增加 C ．有用功减小，总功减小 D ．有用功不变，总功减小

2.某机械的机械效率是85%，它的意义是（ ）

A.总功中有85%用来克服额外阻力做功

B.总功中有15%用来克服额外阻力做功

C.总功中有15%用来克服有用阻力做功

D.它只做了85%的功 3.甲、乙两汽车，甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高，这表明（ ） A.甲做功比乙多 B.甲做功比乙快 C.甲消耗的汽油比乙少

D.以相同的牵引力行驶相同的路程，甲耗油比乙少

2 机械效率的应用

【例1】一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20 kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q=4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25％。求小汽车在这段路程中：

（1）运动的时间；

（2）发动机所做的功；

（3）消耗汽油的质量。

【例2】用铁锤打击铁钉，设打击时有80％的机械能转化为内能，内能的50％用来使铁钉的温度升高。问打击20次后，铁钉的温度升高多少摄氏度？已知铁锤的质量为1.2kg，铁锤打击铁钉时的速度是10m/s，铁钉质量是40g，铁的比热是5.0×102J/（kg·℃）。

【例3】某家庭需要将50kg，20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需要烧0.8kg煤气。已知煤气的热值q=4.2×107 J/kg，水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃)。求：

(1)50kg，20℃的水加热到60℃需吸收的热量。

(2)完全燃烧0.8kg煤气放出的热量。

(3)煤气灶烧水的效率。

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【例4】如图所示，一重为750N，密度为5×103kg/m3的金属块A沉在水中的斜面上，.在沿斜面向上的拉力F作用下，物块A以0.2m/s的速度沿斜面匀速上升，斜面的倾角

α=30°，此时斜面的效率为75%，若不计水的阻力，则：

（1）A的浮力大小为多少？

（2）拉力F的功率？

（2）摩擦力f的大小？

【例5】有一辆90马力的汽车,用汽油做燃料,发动机的效率为20%,油箱里装有50kg的汽油,可行驶95km的路程,求汽车的平均速度.（1马力=735W,q汽油=4.6×107J/kg)不计阻力.

3.在我国随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进了很多普通家庭，最近小王家也购买了一辆小汽车．进行了认真的思考，发现汽车上许多地方都用到了物理知识，下面就是他思考的问题，请你帮他补充完整．

（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度看，汽油是能源（选填“可再生”或“不可再生”）；发动机工作时，冲程将内能转化为机械能．（2）汽车上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的较大的性质，如果水箱中装有5kg的水，当水温度升高20℃时，需要吸收的热量为J．

（3）通过查看说明书得知轿车车身质量为1725kg．当车上载有275kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10﹣2m2，轿车对地面的压强为．（g取10N/kg）（4）若汽车油箱的容积为60升（dm3），内装的是密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×107J/kg的汽油，则该油箱中最多可装kg的汽油．若该车以20m/s的速度教师寄语：其文有色，艳于西子；其书有华，秀于百卉！ 1