广西崇左市大新县全茗镇中学八年级物理下册12.3机械效率导学案无答案新版新人教版
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广西崇左市大新县全茗镇中学八年级物理下册12.3机械效率导学案无答案新版新人教版
第三节 机械效率 学习要求1经历使用动滑轮的实验探究过程,了解什么是有用功、额外功和总功。理解三者之间的数量关系。2 理解什么是机械效率。学会用机械效率的公式进行有关问题的简单计算。3 了解常用机械的效率,通过讨论、分析,了解影响机械效率的因素。4 通过对机械效率的了解,认识到做所有的事情都要讲究效率。5 了解使用机械的历史过程,认识机械的使用对社会发展的作用。学习指导1有用功、额外功、总功。正确认识机械效率,关键是弄清有用功、额外功和总功的含义。有用功是对人们有用的功,无论采用什么机械,有用功的数量是不变的。若使用机械的目的是提升物体,那么克服物体的重力所做的功就是有用功,即W有用=Gh;若目的是在水平面上平移重物,那么克服物体与水平面间的摩擦力所做的功就是有用功,即W有用=fs。额外功是指由于使用机械而额外多做的功,机械的摩擦和机械的自重往往是产生额外功的原因。2机械效率总小于1。使用不同的机械做功,需要做的额外功是各不相同的,额外功在总功中所占的比例越小越好,或者说有用功在总功中所占的比例越大越好。机械效率是有用功跟总功的比例,即h=W有用/W总功。由于W额外是不可避免的,因此W有功<W总,机械效率总小于1。曲型范例例1用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组来匀速提升重物G,如图所示。已知物重G=600N,拉力F=250N,求重物升高0.5m时,拉力所做的有用功、额外功及机械效率。若不计绳重和摩擦力,求动滑轮的重。精析:竖直方向提升物体过程中,有用功W=Gh,在不计绳重和摩擦力的情况下,克服动滑轮重所做的功就等于额外功,既W额外=G动h全解:(1)W有用=Gh=600N×0.5m=300J.(2)S=3h=1.5m,W=Fs=250N×1.5m=375J.(3)W额外=W总-W有=375J-300J=75J,= ×100=×100=80(4)W额外=G动h,G动=150N点评:对动滑轮重的求解还可用3F=G物+G动,故G动=3×250N-600N=150N.例2如图所示,用一滑轮组将重为400N的物体A沿水平方向匀速拉动10m,物体A与地面间的摩擦力是240N,水平拉力F为100N,求总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。精析:水平方向拉动物体过程中,克服物体与地面间的摩擦力所做的功为有用功W有用=fAs,额外功是克服滑轮轴间摩擦力所做的功。全解:绳子自由端移动距离S=3SA=3×10m=30m,AW有用=fAs=240N×10m=2400J,W额外=W总-W有=3000J-2400J=600J,= ×100=×100=80点评:以上两题均为求滑轮组的机械效率,做题的关键在于分析有用功,第一题在提升物体过程中是克服物体受的重力做功,所以W有用=Gh:第二题在匀速拉动物体前进过程中是克服物体与地面间的摩擦做功,所以W有用=fAs。同学们一定要注意区分。思考与练习一、填空题1如图所示,用一个动滑轮把重200N的物体提高了1m,所用的拉力为125N,则动滑轮所做的有用功W有用=_J,它的机械效率=_。若不计摩擦,被提升的物重增加时,滑轮组的机械效率将_(选填“变大”、“变小”或“不变”)2如图所示,在50N的水平拉力F作用下, 重800的物体沿水平地面做匀速直线运动, 物体与地面间的滑动摩擦力为120,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 _ J3小红同学在利用如图所示的滑轮组做“测滑轮组的机械效率”的实验中,用弹簧测力计匀速竖直拉起重3N的物体,物体升高了0.2m,弹簧测力计的示数是_N,在实验过程中对物体所做的有用功是_J,滑轮组的机械效率是_第2题图第3题图1122第1题图第4题图二、选择题4用如图所示的滑轮组匀速提升600N的重物时,人手实际需提供的拉力应该是( )A小于200NB等于200NC大于200ND大于300N5.利用如图所示的滑轮组,工人师傅用500N的力,在100s内把800N的重物匀速提升10m.在此过程中( )A.他做的有用功是8000WB.他做的总功是1000JC.他做功的功率是80WD.滑轮组的机械效率是80%6.一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度,改进后与改进前相比( )A.有用功减少,总功减少 B有用功增加,总功增加C.有用功不变,总功不变 D有用功不变,总功减少三、实验题7在测定滑轮组机械效率的实验中,小刚同学测得的数据如下表所示:钩码重/N弹簧测力计读数/N钩码移动的距离/m弹簧测力计移动的距离/m有用功/J总功/J机械效率31.20.10.3(1)在表中空白处分别写出有用功、总功和机械效率的值;(2)在右边方框中画出滑轮组及绕法;(3)实验时,应使弹簧测力计做 运动。小刚同学在用弹簧测力计静止时进行读数,则他这样得出的机械效率与实际值相比 。(选填“偏小”、“偏大”或“相等”)。四、计算、论述题8张明同学用如图所示的滑轮组做“测滑轮组的机械效率”的实验时,拉线的绕法如图所示。钩码重为2N,将钩码匀速向上提升20cm,弹簧测力计移动的距离为60cm,弹簧测力计的示数为1N,问:在实验过程中,对钩码做的有用功是多少?滑轮组的机械效率是多少?为什么总功总是大于有用功?相关链接 你知道起重机的构造吗?在建筑工地上我们经常看到,那巨大的起重机吊起上吨重物,你知道它们的结构吗?钢丝绳是起重机的重要零件之一,用于提升机构、变幅机构、牵引机构,有时也用于旋转机构。起重机系扎物品也采用钢丝绳。此外,钢丝绳还用作桅杆起重张紧绳,缆索起重机与架空索道的支承绳。在起重机的提升机构中,滑轮起着省力和支承钢丝绳并为其导向的作用。滑轮的材料采用灰铸铁、铸钢等。卷筒在提升机构或牵引机构中用来卷绕钢丝绳。将旋转运动转换为所需要的直线运行。卷筒有单层卷绕与多层卷绕之分。一般起重机大多采用单层卷绕的卷筒。单层卷绕筒的表面通常切出螺旋槽,以增加钢丝绳的接触面积,并防止相邻钢丝绳互相摩擦,从而提高钢丝绳的使用寿命。