1、第12章 第3节机械效率人教版 物理 八年级（下）学习目标-新知导入-新知探究-课堂小结-课堂达标学习目标1.1.结合实例，知道什么结合实例，知道什么是是有用功有用功、额外功和总、额外功和总功；功；2.2.掌握机械效率掌握机械效率的含义的含义，知道，知道机械效率是小于机械效率是小于1 1的，能利用机械的，能利用机械效率效率的公式进行的公式进行简单简单的的计算；计算；3.3.通过实验了解通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。【重点】有用功、额外功、总功、机械效率的概念。【难点】滑轮组的机械效率的影响因素。新知导入生活中我们常常会遇到“效率”
2、这个词，利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。知识点 有用功和额外功1新知探究不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体时做的功相同吗？新知探究甲 乙实验探究：使用动滑轮是否省功如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，将数据填入表格。如图乙所示，用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，并记录实验数据。实验步骤新知探究使用动滑轮是否省功新知探究实验手的拉力F/N手移动的距离s/m钩码的重力G/N钩码升高的高度h/m拉力所做的功W/J弹簧测力计直接提升钩码20.120.1通过动滑轮提升钩码1.20.220.10.20.24
3、实验数据新知探究1.弹簧测力计应沿竖直方向匀速向上拉动滑轮或重物。2.通过动滑轮提升重物时，可以只测h数值，利用s=nh求出s数值，此实验中n=2。特别提醒！实验结论：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，但使用动滑轮时拉力做的功要多一些。这说明，尽管使用动滑轮会省力，但由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响，使用动滑轮我们要多做功。新知探究（1）有用功（W有）：为了达到工作目的，必须要做的功。克服物体重力所做的功就是有用功。W有=GhG：物体的重力h：物体提升的高度有用功、额外功、总功新知探究（2）额外功（W额）：对人们没有用但不得不做的功。（3）总功（W总）：利用机械做
4、功时，对机械所做的功叫做总功。W总=W有+W额总功、有用功、额外功的单位都是焦（J）新知探究利用杠杆和斜面做功新知探究典例1 如图所示，一人用100 N的拉力通过滑轮组将重为300N的物体向上提起，绳重和摩擦不计。在拉力的作用下，物体匀速上升了1m，求:(1)人所做的有用功；(2)人所做的总功；(3)人所做的额外功。解析：(1)人提起重物人提起重物(克服重力克服重力)所做的功是有用功所做的功是有用功，W有有=Gh=300 N1m=300 J；(2)拉力移动的拉力移动的距离距离s=4h=41m=4m，人人的拉力所做的总功的拉力所做的总功W总总=Fs=100N4m=400J;(3)人所做的额外功人
5、所做的额外功W额额=W总总-W有有=400J300J=100J。2新知探究知识点 机械效率 在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功在总功中所占的比例越少越好。有用功占总功的比例反映了机械的一项性能，在物理学中用机械效率来表示。（1）定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。W有h=W总（2）公式：用表示新知探究W有h=W总W有h=W有+W额W总=W额1（3）机械效率只有大小，没有单位。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。（4）物理意义机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。新知探究典例2起重机把质量为0.5t的
6、重物匀速提升了3m，而它的电动机所做的功是3.4104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg。因此，起重机的机械效率因此，起重机的机械效率 W有h=W总=0.44=44%1.5104 J3.4104J解：起重机匀速提升重物所用的力与物体所受起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的的 重力重力大小大小相等，相等，F=G=mg=0.5103 kg10 N/kg=5103 N 起重机提升重物所做的功是有用功起重机提升重物所做的功是有用功 W有有=Fh=5 103 N3m=1.5104 J 起重机的电动机所做的功是总功，起重机的电动机所做的功是总功，W总总=3.4104J新知探究如果前面例题中用动
7、滑轮提起的物体重为0.6t，那么机械效率还是44%吗？对一个机械来说，它的机械效率是恒定不变的吗？不是，机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同。下面我们通过测滑轮组的机械效率的实验来探究一下这个问题。思考讨论知识点 测量滑轮组的机械效率3新知探究=W有W总=GhFs刻度尺、钩码、弹簧测力计、滑轮、铁架台、长约2m的细绳。实验原理实验器材新知探究用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。按照图甲安装滑轮组，分别记下钩码和绳端的位置。如图乙所示，匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，用
8、刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。实验步骤甲乙新知探究算出有用功W有、总功W总、机械效率并填入表格。改变钩码的数量，重复上面的实验。拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J钩码重G/N钩码上升高度h/m有用功W有/J机械效率实验数据记录表新知探究测量滑轮组的机械效率实验结论：用同一滑轮组提升重力不同的物体时，机械效率不同，被提升的物体越重，机械效率越高。新知探究思考讨论：如果保持钩码重力一定，且钩码升高相同高度，改变动滑轮重量，动滑轮越重，机械效率怎样变化？FF物重一定，升高相同高度，则有用功不变，动滑轮越重时，额外功越多，根据W有h=W有+W额可知，机械效率
9、越小。新知探究典例3(2019绥化中考节选)如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如表所示。实验次数物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率h h110.10.60.355.6%220.11.00.366.7%340.11.80.3（1）实验过程中，应竖直向上 拉动弹簧测力计。（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是 。（3）分析实验数据可知，同一滑轮组，物重 ，滑轮组的机械效率越高。（4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为 W。匀速缓慢74.1%越大0.54新知探究怎样提高滑轮组机械效率新知探究影响因素分析改进措施（提
10、高效率）被提升物体的重力同一个滑轮组，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动滑轮的自重有用功不变时，减小提升动滑轮时做的额外功，可提高机械效率改进滑轮结构，减轻滑轮自重滑轮组自身部件的摩擦机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低对机械进行保养，保持良 好的润滑，减小摩擦影响滑轮组机械效率的因素和改进措施新知探究拓展延伸在斜面粗糙程度相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，斜面越陡，机械效率就越高。斜面机械效率:=W有W总=GhFl新知探究典例4 用滑轮组提升重物时，下列措施中能提高机械效率的是（）A.增加提升的高度，增大有用功B.增
11、加动滑轮个数，使滑轮组更省力C.增加被提升物体的重力，从而增大有用功D.增大提升的速度，从而减小额外功C增加被提升物体的重力减轻滑轮自重减小摩擦课堂小结机械效率有用功和总功的比值=影响滑轮组机械效率的因素摩擦有用功、额外功和总功机械效率总小于1提升的重物的重力动滑轮的重力基本概念计算公式W有W总规律课堂达标1.不计绳重，用桶从井中提水的时候，对 做的功是有用功，对 做的功是额外功；如果桶掉进井里，从井中捞桶时，捞上来的桶带有一些水，这时对桶做的功是 功，对水做的功是 功。水桶有用额外课堂达标2.(2019福建中考)工人用如图所示的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物:
12、G滑轮=9:1，忽略绳重与摩擦的影响，则该机械的机械效率为（）A.10%B.45%C.80%D.90%D9G滑轮h解析：W有h=W有+W额100%=G物h+G滑轮h100%=9G滑轮h+G滑轮h100%=90%G物h课堂达标3.小华对他的自行车进行维护，其中不能提高机械效率的措施是（）A.给轴承加润滑油 B.调节传动链条的松紧度C.给轮胎打足气 D.更换车把手的塑料套D课堂达标4.一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？W总提示：（1）有用功：W有=Gh=（2）总功W总=W有+W额=W有h=（3）机械效率（4）起重机所做的额外功是由动滑轮、起重臂和钢丝绳所受的重力以及摩擦引起的。14400J24000J60%=
