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1、八年级 下第十二章 简 单 谜语荟萃 泵 打一成语 谜底 水落石出 第 节 机 械 效 率 学 习 目 标 导 航 能说出什么是有用功 额外功和总功 能说出机械效率的概念 会计算某种简单机械的机械效率 能举例说明提 高机械效率的方法 能设计实验 测定某种简单机械的机械效率 教 材 知 识 详 析 要点 有用功 额外功和总功 有用功 指人们为了达到目的而必须做的功 额外功 是指人们为了达到一定的目的 并不需要但又不得不做的功 总功 即有用功和额外功之和 W总 W有用 W额外 关键提醒 有用功实质上就是不用机械而直接用手完成的功 总功的实质是人 们对机械实际做的功 例 用桶从井里打水 提水做的功是
2、 提桶做的功是 木 桶掉进井里打捞时桶里带上些水 把桶提上来做的功是 把桶中的水提上 的功是 精析 前一过程做功的目的是提水 所以从井里打水时 提水做的功是有用功 第 节 机 械 效 率 学而不已 阖棺乃止 韩婴 名言大观 提桶做的功是额外功 后一过程做功的目的是打捞水桶 所以从井里打捞水桶时 提桶做的功是有用功 提水做的功是额外功 由此可见有用功和额外功都是相对于 做功目的而言的 解答 有用功 额外功 有用功 额外功 如何区分有用功和额外功 关键在于弄清相对于做功目的来说 哪部 分功是需要的 哪部分功是不需要但又不得不做的 例 如图所示 工人利用滑轮组将沙子从地面提升到 距地面 m高的三楼
3、沙子的质量为 k g 装沙子的桶的质 量 k g 动滑轮的质量为 k g 工人匀速拉绳子的力为 N 忽略摩擦和绳重 g取 N k g 求 工人做的总功 工人做的额外功 精析 由图知 承担物重的绳子股数n 拉力端移 动的距离s h 利用公式W F s求拉力做功 由于忽略摩擦和绳重 提升动滑轮和桶做的功为额外功 利用W G h求工 人做的额外功 解答 由图知 n 拉力端移动的距离s h m m 拉力做功 W总 F s N m J 忽略摩擦和绳重 W额 G桶 G动 h m桶 m动 g h k g k g N k g m J 答 工人做的总功为 J 工人做的额外功为 J 本题考查了使用滑轮组时有用功和
4、额外功的计算 知道忽略摩擦和绳 重 提升动滑轮和桶做的功为额外功是本题的关键 要点 机械效率 物理学中把有用功与总功的比值叫做机械效率 其表达式是 W 有用 W总 关键提醒 机械效率是有用功与总功的比值 它只有大小 没有单位 通常用百 分数表示 由于机械自重 摩擦力等因素的存在 致使机械在使用过程中不可避免 地要做额外功 有用功总小于总功 所以机械效率总小于 有关滑轮组机械效率的计算 常见题型及解答方法 所有额外功均不考虑 不计绳重 摩擦和动滑轮重 此为理想机械 实际并不存在 因为W有用 W总 其机械效率为 可以用功 理求解 八年级 下第十二章 简 单 谜语荟萃 黑板报 打一成语 谜底 白字连
5、篇 所有额外功均要考虑 克服绳重 摩擦和动滑轮重所做的额外功都不能 忽略 W 有用 W总 G h F s G h F n h G n F 只考虑部分额外功 不计绳重和摩擦 但动滑轮重不可忽略 W 有用 W总 W有用 W有用 W额外 G h G h G动h G G G动 有关斜面机械效率的计算 用斜面提升重物时 物体克服重力所做的功有用功 人对物体沿斜面向上的 拉力所做的功为总功 计算公式 W 有用 W总 G h F s 斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度和粗糙程度有关 粗糙程度相同时 斜面 越倾斜 其机械效率越高 倾斜程度相同时 斜面越光滑 其机械效率越高 例 如图所示 用相同的滑轮不同的绕法提起
6、相同的 重物 摩 擦 力 可 以 忽 略 不 计 在 物 体 匀 速 上 升 的 过 程 中 A 甲图省力 机械效率甲图大 B 甲图省力 机械效率一样大 C 乙图省力 机械效率乙图大 D 乙图省力 机械效率一样大 精析 分析甲图可知 n 则s h 摩擦力可以忽略不计 F G G动 W 有用 W总 G h G h G动h G G G动 分析乙图可知 n 则s h 摩擦力可以忽略不计 F G G动 W 有用 W总 G h G h G动h G G G动 由此可知 F F 所以甲图省力 机械效率一样大 解答 B 例 用如图所示滑轮组匀速提升重为 N的物体 人对绳 的拉 力 为 不计绳重和摩擦 滑轮组的
7、机械效率为多少 如果人的体重为 N 拉动 中绳始终未断裂 他用此滑轮组能提升的最大物重为多少 第 节 机 械 效 率 砥所以致于刃 学所以尽其才也 桓宽 名言大观 精析 滑轮组的机械效率等于有用功除以总功 有用功等于物 体的重力乘以物体上升的高度 总功等于拉力乘以绳子自由端移动的 距离 当绳子的拉力和人的体重相等时 滑轮组所提升物体的物重最 大 不计绳重和摩擦 利用F G物 G动 计算出动滑轮的重力 再 利用F G物 G动 求最大物重 解答 由图可知 s h 则滑轮组的机械效率 W 有用 W总 G h F s G h F h G F N N 在不计摩擦与绳重时 F G物 G动 即 N N G动
8、 所以G动 N 因为人站在地面施加的最大拉力不可能大于自身重力 所以最大拉力为F N F G物 G动 即 N G物 N 最大物重 G物 N 明确s与h的关系后 利用公式求出机械效率 本题的易错点在于 绳 端的最大拉力取决于人的体重 而并非绳子的承受能力 要点 测量滑轮组的机械效率 原理 W 有用 W总 应测物理量 钩码重力G 钩码提升的高度h 拉力F 绳的自由端移动的距 离s 器材 除钩码 铁架台 滑轮 细线外还需刻度尺 弹簧测力计 步骤 必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高 目的 保证测力计示数大小 不变 结论 影响滑轮组机械效率高低的主要因素有 A 动滑轮越重 个数越多 则额外功相对就多 B
9、提升重物越重 做的有用功相对就多 C 摩擦 若各种摩擦 越大做的额外功就多 绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率 例 某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率 记录数据如下表 八年级 下第十二章 简 单 谜语荟萃 翘翘板 打一成语 谜底 此起彼伏 试验 序号 钩码g N 钩码上升 的高度 m 绳端的 拉力 N 绳端移动 的距离 m 机械 效率 实验时 应沿竖直方向 拉动弹簧力计 第 次实验中 拉力做的总功是 J 滑轮组做的有用功是 J 滑 轮组的机械效率 结果保留一位小数 由记录数据分析 两次机械效率不同的主要原因是 精析 实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计 以保证拉力大小恒定 W总
10、 F s N m J W有 G h N m J 有用功 W有 G h 总 功W总 F s F n h 则 滑 轮 组 机 械 效 率 W 有 W总 G h F n h G F n N N 根据第 次和第 次数据可知 提升高度相同时 物重不同 机械效率不 同 可见 机械效率可能与物体的重力有关 解答 匀速 钩码重不同 在使用滑轮组提升重物时 被提升的物重 动滑轮重 绳重以及绳子与 滑轮间的摩擦都是影响滑轮组机械效率的因素 一般情况下 提高机械效率的方 法 一是尽量减少额外功 采取减轻机械自重 改进机械结构 定期进行保养 合理 使用以及减少摩擦等等 二是当额外功一定时 在机械可承受范围内尽可能增多
11、 每次提起物体的质量以充分发挥机械的效能 拉 分 典 例 探 究 综合应用 例 要点 工人师傅用如图所示的滑轮组 在 s内把 N的货物匀 速提高 m 在此过程中 拉力所做的功是 J 求 拉力F移动的距离 工人师傅所做有用功的功率 滑轮组的机械效率 精析 由图可知绳子的有效股数为 已知物体上升的高度 根据s n h求 出拉力F移动的距离 根据W G h求出工人师傅所做的有用功 再根据P W t 求出有用的功率 第 节 机 械 效 率 好问则裕 自用则小 孔子 名言大观 拉力做的功即为总功 根据 W 有 W总 求出滑轮组的机械 效率 解答 拉力F移动的距离 s n h m m 工人师傅所做有用功
12、W有 G h N m J 功率 P W 有 t J s W 滑轮组的机械效率 W 有 W总 J J 答 拉力F移动的距离为 m 工人师傅所做有用功的功率为 W 滑轮组的机械效率为 归纳 演绎 本题考查有用功 功率和机械效率的计算 关键是对有用功和总 功的理解与应用以及滑轮组绳子有效股数的确定 例 要点 质量为 t的某载重汽车 额定功率为 Kw 车上装有 t 的砂石 汽车先以 k m h的速度 kW的功率 在平直的路面上匀速行驶了 m i n 然后又以额定功率用了 m i n的时间 把砂石从山坡脚下送到了 m高的 坡顶施工场地 求 汽车在平直路面上匀速行驶的过程中 发动机所做的功和汽车受到的 阻
13、力 汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率 精析 已知汽车在水平路面上的功率和行驶时间 可以得到发动机做的功 已知汽车行驶的速度和时间 可以得到通过的路程 已知汽车发动机做的功和通过 的路程 利用F W s 得到发动机的牵引力 因为汽车匀速行驶 所以摩擦力等于牵 引力 已知汽车的额定功率和做功时间 可以得到发动机做的总功 已知沙子的 质量和升高的高度 可以得到克服砂子重力做的有用功 已知有用功和总功 利用 W 有用 W总 得到汽车的效率 解答 汽 车 匀 速 行 驶 过 程 中 做 的 功 为 W P t W s J 汽车行驶的路程为s v t m s s m 汽车水平行驶过程中受到的阻力为f F
14、 W s J m N 爬坡时 汽车做的有用功为W有用 G h m g h k g N k g J 八年级 下第十二章 简 单 谜语荟萃 双手赞成 打一成语 谜底 多此一举 汽车发动机做的总功为W总 P额t W s J 汽车向坡顶运送砂石的效率为 W 有用 W总 J J 答 汽车水平行驶过程中受到的阻力为 N 汽车向坡顶运送砂石 的效率为 技法 规律 在解决机械效率问题时 要明确使用机械完成的任务 以确定有 用功 动力做的功为总功 两者的比值就是机械效率 例 要点 小雪用三个相同的滑轮组成如图所示的滑轮 组 将重为 N的物体匀速提高了 m 若机械效率为 不计 绳重及摩擦 则每个滑轮重为多少 精析
15、 从图中读出滑轮组承担物重的绳子段数n s n h 知道物重和滑轮组的机械效率 利用 W 有 W总 G h F s G n F 求 拉力大小 不计绳重和摩擦 利用F n G物 G动 求动滑轮的重 解答 由图知 n W 有 W总 G h F s G n F F G n N N 不计绳重和摩擦 F拉 G G 动 n 即 N N G 动 则G动 N 技法 规律 本题考查了机械效率的计算 利用好不计绳重及摩擦时拉力F G G动 n 和推导公式 W 有 W总 G h F s G n F是本题的关键 探究创新 例 要点 如图所示 在测定杠杆机械效率的实验中 竖直向上匀速拉动 弹簧测力计 使挂在杠杆O B下
16、面的物块缓慢上升至虚线位置 测力计的示数F为 N 测力计上升的高度s为 m 物块重G为 N 物块上升的高度h 为 m 则杠杆的机械效率为 使用该杠杆做额外功的一个原因是 第 节 机 械 效 率 子不学 则人将笑子 故劝子于学 墨子 名言大观 精析 弹簧测力计的分度值是 N 读数是 N W有用 G h N m J W总 F s N m J W 有用 W总 J J 因为杠杆自身有重力 提升物体的同时也要提升杠杆 即克服杠杆自重做 功 就有了额外功 解答 由于使用杠杆时需要克服杠杆自重 克服摩擦力 等做功 例 要点 在测图示动滑轮机械效率时得到如下数据 绳重和 摩擦不计 实验 序号 物重 G N 拉力 F N 移动距 离s m 钩码升 高h m 第 次实验中拉力做的有用功是 J 动滑轮的机械效率是 若实验时弹簧测力计没有沿竖直方向拉动 则测出的机械效率 填 变大 变小 或 不变 精析 在第 次实验中 W有用 G h N m J W总 F s N m J 动滑轮的机械效率 W 有用 W总 J J 若实验时弹簧测力计没有沿竖直方向拉动 F变大 s不变 W总变大 而 W有用不变 有 W 有用 W总
