第5节 机械效率(教案+ppt课件+练习（含答案）+视频）-2022新沪科版八年级下册《物理》.rar

机械效率教案机械效率教案【教学目标】【教学目标】1、知识与技能、知识与技能(1)了解什么是有用功、额外功、总功。(2)理解机械效率的概念，会利用公式=W 有用/W 总进行有关计算，知道机械效率小于 1.(3)知道提高机械效率的意义和主要方法。2、过程与方法、过程与方法从生活实际出发，培养探究物理学的有关知识，深入认识事物的能力。3、情感态度和价值观、情感态度和价值观（1）让学生关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。（2）通过探究活动，进行充分的交流与合作，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。【教学重点】【教学重点】有用功、额外功、总功、机械效率概念教学和对影响机械效率的因素探究；【教学难点】【教学难点】在实例中有用功、额外功、总功的确定，对影响机械效率的因素的理解。【教学方法】【教学方法】实验探究、启发诱导【课前准备】【课前准备】刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约 2m 的细绳。【课时安排】【课时安排】1 课时【教学过程】【教学过程】一、导入新课一、导入新课如图用弹簧测力计将 G=4N 的两个钩码匀速提升 1m 的高度，两次拉力所做的功相同吗？为什么？不相同。使用动滑轮的弹簧测力计其拉力所做的功会多一些。这是因为使用了动滑轮，不仅要克服钩码的重做功，还要克服动滑轮的重力和绳子与滑轮之间的摩擦做功，所以其拉力所做的功会多一些。21cnjycom可见使用机械做功时，尽管它会给我们带来如省力，或者省距离等有利因素，也会给我们带来一些不利的一面，机械存在着效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。二、讲授新课二、讲授新课（一）、机械效率1、有用功、额外功、总功（1）有用功：使用机械时对人们有用的功例如：克服重力所做的功就是有用功。W有=Gh(2)、额外功：人们不需要但又不得不做的功例如：克服动滑轮重力和绳子与滑轮之间的摩擦所做的功。思考：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?目的：提水 提水所做的功是有用功;对绳子和水桶所做的功为额外功(3)、总功：有用功与额外功的总和叫总功。W总=W有+W额如图：手的拉力所做的功就是总功 思考：1、如图所示，用滑轮组拉动物体由 A 到 B，物体前进了一段距离 S。所做的功哪部分是有用功?哪部分是额外功?哪部分是总功？www.21-cn-解析：（1）要拉动物体，必须克服物体与支持面间的摩擦力，所以克服支持面与物体间的摩擦力做的功，就是有用功。【来源：21世纪教育网】（2）而克服绳与滑轮间的摩擦力做的功是额外功。（3）动力 F（即拉力）做的功是总功。思考 2:如果桶掉到水里,从水里捞桶的时候,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?哪部分是总功?21世纪*教育网目的：捞桶 提水桶所做的功是有用功;提水所做的功是额外功。捞桶过程中拉力所做的功为总功2、机械效率（1）定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率。机械效率通常用百分率表示没有单位。（2）表达式为：思考:机械效率会大于 100%吗？为什么？有用功总小于总功，所以机械效率总小于 100%即：1滑轮组的械效率是 80%，它表示什么意思？使用滑轮组提升重物时所做的有用功跟总功的比值是 80%，也可以说有用功在总功中占有 80%，另外的 20是额外功 例题：用一动滑轮，将 200N 的物体匀速提升 2m 高，拉力 F 为 120N，此滑轮的机械效率是多少？已知：G=200N、h=2m、F=120N、s=2h=4m求：解：W有=Gh=200N2m=400W总=Fs=120N4m=480答：滑轮组的机械效率约为 83.3%（二）、实验探究：机械效率总是一定的吗？如果前面例题中用动滑轮提起的物体重是 400N，那么机械效率还是 83.3%吗？也就是说，对一个机械来说，它的机械效率是恒定不变的吗？21 教育网下面我们通过测滑轮组的机械效率的实验来探究一下。实验：测滑轮组的机械效率1、实验原理:2、实验器材：刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约 2m 的细绳。3、实验步骤：（1）、把滑轮组安装好，测出钩码 G 的值，并记录表中。（2）、匀速拉动弹簧秤使钩码升高到某一位置处，从弹簧秤读出拉力 F 的数值；细绳自由端通过的距离（s）钩码上升的高度（h）（3）、分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。www-2-1-cnjy-com（3）、分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。（4）、再换成两个钩码重复上面的实验记录结果。4、测滑轮组的机械效率视频5、记录数据的表格，并做好记录。拉力F/N弹簧测力计上升的距离 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0.60.30.181.00.10.155.6%0.80.450.362.00.150.383.3%请计算出总功、有用功、和机械效率6、实验结论：同一滑轮提升重物时，重物越重，滑轮的机械效率就越高。在生产中，人们利用多种方式提高机械效率但都不能使其达到 100%，皮带传动的机械效率是 94%-98%。怎样提高机械效率呢？2-1-c-n-j-y（1）.减少机械自重.（2）.减少机械的摩擦等来减小额外功.（3）.在额外功一定时,增大有用功（三）、斜面的机械效率探究 斜面的机械效率1、猜想：（1）斜面的机械效率可能和斜面的倾斜程度有关。（2）斜面的机械效率可能和斜面的粗糙程度有关。2、实验器材：斜面、小木块、棉布、毛巾、弹簧测力计、刻度尺、铁架台实验步骤：测量小木块的重量，记录数据；把小木块用弹簧秤沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力 F、木块沿斜面移动的距离 S、木块上升的高度 h。改变斜面的倾斜程度，重复步骤。改变斜面的粗糙程度铺上棉布、毛巾，重复步骤。注意事项：要匀速拉动物体；拉力要与斜面平行；及时记录数据。（3）视频（4）填入下表斜面倾斜程度斜面材料木块重量/N斜面高度/m有用功/J拉力/N斜面长/m总功/J机械效率 较缓木板1N0.10.10.20.70.1471.4%较陡木板1N0.1750.1750.30.70.1483.3%木板1N0.240.240.40.70.2885.7%棉布1N0.240.240.50.70.3568.6%很陡毛巾1N0.240.240.60.70.4257.1%结论：斜面越陡，越不省力，机械效率越高。斜面的倾斜程度相同斜面越光滑,机械效率越高.斜面机械效率:练习:某斜面长为 S，高为 h，有一重力为 G 的物体被拉力 F 沿斜面从底端匀速移至顶端。若物体所受阻力为 f，则此时的有用功为 _，总功为 _，额外功为 _，机械效率为 _。21cnjy答案：个、Gh；Fs；fs；Gh/FS三、课堂练习三、课堂练习1、起重机将 0.9 t 的货物匀速提升 10 m 的过程中所做的额外功是 6104 J。该过程中起重机对货物做的功是()J,起重机机械效率是()。(g 取 10 N/kg)答案：9104 60%2、关于机械效率,下列说法中正确的是()A.机械做功越快,机械效率越高B.机械所做的总功越少,机械效率越高C.机械做的有用功在总功中占的百分比越大,机械效率越高D.使用机械时,所用动力跟物重的比值越小,机械效率越高答案：C3.如果把一个定滑轮改成动滑轮使用,如图所示，不计摩擦,下列说法中正确的是()A.可以省力,但不能省功B.可以省力,且提高机械效率C.可以省力,机械效率不变 D.可以省力,也可以省功答案：A4、不计摩擦和绳子质量,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为 定、动、组则()A.组 动 定B.定 动 组C.动 定 组D.定 组 动答案：A5.下列关于机械效率的说法中,正确的是()A.额外功越小,机械效率越高B.有用功越大的机械,机械效率越高C.有用功总小于总功,所以机械效率总小于 1D.越省力的机械,机械效率越高答案：C四、课堂小结四、课堂小结（一）、机械效率1、有用功:对人们有用的功.2、额外功:对人们没有利用价值而又不得不做的功.3、总功:有用功与额外功的总和.4、机械效率：有用功跟总功的比值.（二）、测滑轮组的机械效率同一滑轮提升重物时，重物越重，滑轮的机械效率就越高。【板书设计】【板书设计】机械效率一、机械效率1、有用功、额外功、总功2、机械效率=有用功总功二、测滑轮组的机械效率 同一滑轮提升重物时，重物越重，滑轮的机械效率就越高。【教学反思】【教学反思】本节主要讲述有用功、额外功、总功与机械效率等方面的内容,初学“机械效率”，往往对这些概念陌生难懂，思维不通、前后矛盾，甚至分析实际问题中把有用功、额外功、总功弄混淆。想要学生理解机械效率的物理含义以及计算机械效率，就必须使学生分清楚那部分功是有用功，那部分功是额外功，或者那个力做的功是有用功，那个力做的功是额外功，那个力做的功是总功。本节教学设计中有用功、额外功、总功所用时间较多。机械做功以及机械效率与实际生活联系比较密切，应从学生熟悉的实例出发引导学生进一步的思考，发现问题，然后通过实例分析揭示问题的本质，所以本节课教学设计应当注重更多地和生活实际相联系，让学生通过学习明确机械的使用就是为了代替人力做功，鼓励学生认真了解和认识身边的机械，而且在教学过程中介绍了各种各样的机器，调动了学生自主学习的积极性和主动性，激发了学生学习的积极性，教学设计注意体现物理学的价值，提高学生理论联系实际、解决实际问题能力，在教与学过程中促进学生科学的价值观和世界观形成。21 世纪教育网版权所有 机械效率练习机械效率练习一、单选题一、单选题1、建筑工人用如图所示的滑轮组,将重 800 N 的重物匀速提高 5 m,拉力所做的功为4 800 J,则该滑轮组的机械效率是().www-2-1-cnjy-comA.67%B.73%C.83%D.100%21*cnjy*com2、小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图所示),分别将同一物体匀速提高到相同高度,滑轮组的机械效率分别为 1,2.下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦)().A.F1F2,1=2 B.F1F2,12 C.F1F2,1=2 D.F12 3、如图所示,拉力 F=125 N,在 10 s 内将重物匀速提升 2 m,滑轮组的机械效率是 80%.则下列说法正确的是().A.绳子自由端移动的距离为 6 m B.物体重是 375 N C.拉力 F 做的功是 250 J D.拉力 F 的功率为 25 W 4、使用滑轮组提升重物,能提高机械效率的做法是().A.增加提升高度 B.增加滑轮的重量 21*cnjy*comC.提起更重的物体 D.三种说法都对 5、如图所示,用拉力 F 使物体竖直匀速上升,下列说法正确的是().A.对物体做的功是额外功 B.拉力 F 做的功是有用功 C.拉力 F 移动的距离是物体移动距离的 2 倍 D.增加物体重力可以提高滑轮组的机械效率 【来源：21cnj*y.co*m】6、两个滑轮组如图所示,已知每一个动滑轮的重相同,均为 G0,摩擦力和绳重不计,用它们匀速提起同一重为 G=5G0的物体时,甲、乙两个滑轮组的机械效率之比为().【出处：21 教育名师】A.6:7 B.7:6 C.5:6 D.5:7 7、利用机械效率不同的三种机械,分别把同一物体提高相同的高度,若 123,则下列关系正确的是().A.W总 1W总 2W总 2W总 3 C.W总 1=W总 2=W总 3 D.无法判断 8、下面关于提高机械效率的说法正确的是().A.减轻机械自重是提高机械效率的唯一方法 B.增大重物提高的高度可以提高机械效率 C.改变绳子的绕法可以提高机械效率 D.在可能的条件下,增加所提升物体的重量可以提高机械效率 二、填空题二、填空题9.如图所示,工人利用滑轮组以 250 N 的拉力将 400 N 的水泥匀速提高 2 m.则此过程中,工人拉力做的功是 J;该滑轮组的机械效率是;工人对地面的压力与其重力相比要(选填“大”或“小”).21 世纪教育网版权所有10、在图中,重为 500 N 的物体与地面间的摩擦力是 150 N,为使物体匀速移动,必须在绳端加以 60 N 的水平拉力,则滑轮组的机械效率约为;若物体的移动速度为 0.2 m/s,则1 min 内拉力做的功是J.21 教育名师原创作品11、如图,用滑轮组提升一重物,物体的质量为 500 g,钩码在 4 s 内被匀速提升了 2 cm,已知弹簧测力计的拉力 F 为 2.5 N,则提升重物的过程中,拉力 F 的平均功率为W,滑轮组的机械效率为%。(g=9.8 N/kg)三、解答题三、解答题 12、丹东市政府投入巨资,对七经街实施景观改造.施工中,一工人利用如图所示的定滑轮将一桶沙匀速拉到 10 m 高处,沙重 90 N,所用的拉力是 100 N.求:21cnjy(1)有用功是多少.(2)总功是多少.(3)定滑轮的机械效率是多少.13、建筑工人用如图所示的滑轮组把 600 N 的重物匀速提起来,他拉绳自由端的力 F 为250 N(不计绳重和摩擦),求:(1)这个滑轮组的机械效率是多大.(2)若提起 1 000 N 的重物,机械效率为多大.机械效率参考答案机械效率参考答案1、【答案】C【解析】=83%,C 正确.2、【答案】A【解析】F1=(G+G动),F2=(G+G动),1=,2=,则 1=2,A 正确.21 教育网3、【答案】A【解析】由图知,绳段数 n=3,h=2 m,s=nh=32 m=6 m,A 正确;拉力 F 做功为 W总=Fs=125 N6 m=750 J,C 错;其功率为 P=75 W,D 错;=100%=100%,则 G=,G=300 N,B 错.21cnjycom4、【答案】C【解析】机械效率与提升高度无关,由=100%=100%=100%可知与 h 无关,A 错;增加滑轮重量只能多做额外功,减小机械效率,B 错;提起更重的物体可提高机械效率,C 对,D 错.21世纪*教育网5、【答案】D【解析】对物体做功为有用功,A 错;拉力 F 做功为总功,B 错;拉力 F 移动的距离是物体移动距离的 3 倍,因为滑轮组由 3 段绳承担重物,C 错;D 正桷.2-1-c-n-j-y6、【答案】B【解析】F1=(5G0+G0)=3G0,F2=(5G0+2G0)=G0,1=100%=100%=100%=,2=100%=100%=,=,所以 B 正确.【版权所有：21 教育】7.【答案】B【解析】把同一物体提高相同的高度,所以有用功相同,则机械效率越高,有用功在总功中所占的比例越高,总功做的越少.因为 12W总 2W总 8、【答案】D【解析】减轻机械的自重可以提高机械效率,但不是唯一的方法;增加重物的提升高度和改变绳的绕法都不能提高效率;增加所提重物的物重可以提高机械效率,D 正确.9、【答案】1 00080%小【解析】(1)由图可知,n=2,则绳端移动的距离:s=nh=22 m=4 m.工人拉力做的功:W总=Fs=250 N4 m=1 000 J,拉力做的有用功:W有=Gh=400 N2 m=800 J,滑轮组的机械效率:=100%=100%=80%.(2)因工人对地面的压力等于自身的重力减去绳端在竖直方向的分力,所以,工人对地面的压力与其重力相比要小.【来源：21世纪教育网】10、【答案】83.3%2 160【解析】=100%=100%=100%=83.3%.物体移动的速度为 0.2 m/s,则拉绳的速度是其 3 倍,为 0.6 m/s,1 min 内拉绳 s=vt=0.6 m/s60 s=36 m.W=Fs=60 N36 m=2 160 J.11、【答案】2 40075160【解析】本题考查压强、机械效率和机械功率的计算。正方体的边长为 0.5 m,底面积为(0.5 m)2=0.25 m2。质量为 60 kg,所受重力 G=mg=60 kg10 N/kg=600 N。静止在水平地面上,压力等于重。正方体对水平地面的压强 P=2 400 Pa。从图中可以看出,这个滑轮组有 2 段绳子承担重力,即 n=2。滑轮组的机械效率=75%。物体移动的速度为 0.2 m/s,则绳端移动的速度为 20.2 m/s=0.4 m/s。拉力的功率P=Fv=400 N0.4 m/s=160 W。www.21-cn-12、【答案】(1)、900 J；(2)、1 000 J；(3)、90%.【解析】(1)、W有=G沙h=90 N10 m=900 J.(2)、W总=Fs=100 N10 m=1 000 J.(3)、=100%=100%=90%.13、【答案】（1）、80%；(2)、87%【解析】（1）1=100%=100%=100%=80%（2）W1额外=W1总-W1有,G动h=F3h-Gh,G动=3F-G=3250 N-600 N=150 N,2=100%=100%=100%=100%=87%.沪科版八年级下册第十章第5节机械效率机械效率机械效率机械效率导入新课如图用弹簧测力计将G=4N的两个钩码匀速提升1m的高度，两次拉力所做的功相同吗？为什么？F1=4NF2=2.2N不相同。使用动滑轮的弹簧测力计其拉力所做的功会多一些。这是因为使用了动滑轮，不仅要克服钩码的重做功，还要克服动滑轮的重力和绳子与滑轮之间的摩擦做功，所以其拉力所做的功会多一些。可见使用机械做功时，尽管它会给我们带来如省力，或者省距离等有利因素，也会给我们带来一些不利的一面，机械存在着效率问题，这节课，我们就来学习机械效率。新课讲授一、机械效率1、有用功、额外功、总功（1）有用功：使用机械时对人们有用的功例如：克服重力所做的功就是有用功。W有=Gh(2)、额外功：人们不需要但又不得不做的功例如：克服动滑轮重力和绳子与滑轮之间的摩擦所做的功。思考：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?目的：提水 提水所做的功是有用功;对绳子和水桶所做的功为额外功(3)、总功：有用功与额外功的总和叫总功。W总=W有+W额如图：手的拉力所做的功就是总功思考：1、如图所示，用滑轮组拉动物体由A到B，物体前进了一段距离S。所做的功哪部分是有用功?哪部分是额外功?哪部分是总功？解析：（1）要拉动物体，必须克服物体与支持面间的摩擦力，所以克服支持面与物体间的摩擦力做的功，就是有用功。（2）而克服绳与滑轮间的摩擦力做的功是额外功。（3）动力F（即拉力）做的功是总功。思考2:如果桶掉到水里,从水里捞桶的时候,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?哪部分是总功?目的：捞桶 提水桶所做的功是有用功;提水所做的功是额外功。捞桶过程中拉力所做的功为总功2、机械效率机械效率通常用百分率表示没有单位。（1）定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率。=W有W总100%（2）表达式为：有用功总小于总功，所以机械效率总小于100%即：1思考:机械效率会大于100%吗？为什么？使用滑轮组提升重物时所做的有用功跟总功的比值是80%，也可以说有用功在总功中占有80%，另外的20是额外功滑轮组的械效率是80%，它表示什么意思？典型例题例题：用一动滑轮，将200N的物体匀速提升2m高，拉力F为120N，此滑轮的机械效率是多少？已知：G=200N、h=2m、F=120N、s=2h=4m求：解：W有=Gh=200N2m=400W总=Fs=120N4m=480=W总W有100%=400480100%83.3%答：滑轮组的机械效率约为83.3%如果前面例题中用动滑轮提起的物体重是400N，那么机械效率还是83.3%吗？也就是说，对一个机械来说，它的机械效率是恒定不变的吗？下面我们通过测滑轮组的机械效率的实验来探究一下。二、实验探究：机械效率总是一定的吗？2、实验器材：刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。3、实验步骤：实验：测滑轮组的机械效率1、实验原理:=W有W总100%（1）、把滑轮组安装好，测出物体重力的值，并记录表中。hS（2）匀速拉动弹簧秤使钩码升高到某一位置处，从弹簧秤读出拉力F的数值；细绳自由端通过的距离（s）钩码上升的高度（h）（3）、分别算出有用功和总功、机械效率。记录结果。（4）、再换成两个钩码重复上面的实验记录结果。4、测滑轮组的机械效率视频5、记录数据的表格，并做好记录。拉力F/N弹簧测力计上升的距离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0.60.31.00.10.80.452.00.15请计算出总功、有用功、和机械效率0.180.360.10.355.6%83.3%6、实验结论：同一滑轮提升重物时，重物越重，滑轮的机械效率就越高。在生产中，人们利用多种方式提高机械效率但都不能使其达到100%，皮带传动的机械效率是94%-98%。怎样提高机械效率呢？如何提高机械效率(1).减少机械自重.(2).减少机械的摩擦等来减小额外功.(3).在额外功一定时,增大有用功三、斜面的机械效率探究 斜面的机械效率1、猜想：（1）斜面的机械效率可能和斜面的倾斜程度有关。（2）斜面的机械效率可能和斜面的粗糙程度有关。2、实验器材：斜面、小木块、棉布、毛巾、弹簧测力计、刻度尺、铁架台h实验步骤：测量小木块的重量，记录数据；把小木块用弹簧秤沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离S、木块上升的高度h。hFS改变斜面的倾斜程度，重复步骤。改变斜面的粗糙程度铺上棉布、毛巾，重复步骤。注意事项：要匀速拉动物体;拉力要与斜面平行;及时记录数据。（3）斜面的机械效率视频斜面倾斜程度斜面材料木块重量/N斜面高度/m有用功/J拉力/N斜面长/m总功/J机械效率 较缓 木板 1N0.10.20.7较陡 木板 1N0.1750.30.7很陡木板 1N0.240.40.7棉布 1N0.24 0.50.7毛巾 1N0.240.60.70.10.1750.240.240.140.280.140.350.4271.4%83.3%85.7%68.6%57.1%0.24（4）填入下表结论：斜面越陡，越不省力，机械效率越高。斜面的倾斜程度相同斜面越光滑,机械效率越高.=W有W总=GhFS斜面机械效率:练习:某斜面长为S，高为h，有一重力为G的物体被拉力F沿斜面从底端匀速移至顶端。若物体所受阻力为f，则此时的有用功为_，总功为_，额外功为_，机械效率为 _。GhFSf ShFSGhFS 1、起重机将0.9 t的货物匀速提升10 m的过程中所做的额外功是6104 J。该过程中起重机对货物做的功是()J,起重机机械效率是()。(g取10 N/kg)课堂练习60%91042、关于机械效率,下列说法中正确的是()A.机械做功越快,机械效率越高B.机械所做的总功越少,机械效率越高C.机械做的有用功在总功中占的百分比越大,机械效率越高D.使用机械时,所用动力跟物重的比值越小,机械效率越高C3、如果把一个定滑轮改成动滑轮使用,如图所示，不计摩擦,下列说法中正确的是()A.可以省力,但不能省功B.可以省力,且提高机械效率C.可以省力,机械效率不变D.可以省力,也可以省功A4、不计摩擦和绳子质量,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为定、动、组则()A.组动定B.定动组C.动定组D.定组动A5、下列关于机械效率的说法中,正确的是()A.额外功越小,机械效率越高B.有用功越大的机械,机械效率越高C.有用功总小于总功,所以机械效率总小于1D.越省力的机械,机械效率越高C1、有用功:对人们有用的功.3、总 功:有用功与额外功的总和.2、额外功:对人们没有利用价值而又不得不做的功.4、机械效率：有用功跟总功的比值.一、机械效率二、测滑轮组的机械效率同一滑轮提升重物时，重物越重，滑轮的机械效率就越高。课堂小结谢谢观赏谢谢观赏谢谢观赏谢谢观赏