初中物理教科版八年级下册4 机械效率优秀ppt课件

4.  机械效率

第2课时  测量滑轮组的机械效率

【教学目标】

一、知识与技能

1.能够设计实验测量滑轮组的机械效率.

2.能利用实验探究的数据计算机械效率，知道机械效率总小于１.

二、过程与方法通过实验探究影响机械效率的因素，找出提高机械效率的方法.

三、情感、态度与价值观在实验中培养合作精神，养成实事求是、尊重实验结果的科学态度.

【教学重点】 　探究滑轮组的机械效率，理解如何提高机械效率.

【教学难点】 　掌握机械效率的计算，掌握影响机械效率的因素.

【教具准备】 　弹簧测力计、细线、刻度尺、杠杆、滑轮、多媒体课件等

【教学课时】   1课时

【巩固复习】教师引导学生复习有用功、额外功、总功、机械效率的概念，并针对性讲解学生所做的课后作业，加强学生对知识的巩固.

【新课引入】

师 往楼顶上搬运较重的货物时，常常看到搬运工人搭上一个滑轮组，就可以把货物轻松地拉上去，这是为什么？

生：滑轮组可以省力……

师 同学们说得很好，那这样是否省功呢？

生：没有，任何机械都不省功.实际上任何机械都要多做额外功，机械效率一定小于

1.

师 我们能用实验来探究说明吗？好，下面我们就一起来探究滑轮组的机械效率.

【进行新课】

测量滑轮组的机械效率

1.教师组织学生参照教材Ｐ88页图11-4-3中的实验步骤，分组设计实验方案、分析实验过程、进行实验、分析数据、得出结论.（教师巡视指导，鼓励和帮助，提醒学生要正确记录数据）

2.老师提醒学生注意：

（1）必须匀速竖直拉动弹簧测力计，否则无法读出拉力大小；

（2）h、s中可以测量一个，用s=nh的关系求出另外一个；也可以都不测量，利用推导式η=W有/W额=Gh/Fs=G/nF计算机械效率；

（3）本实验控制滑轮组相同，改变钩码重，是为了探究滑轮组的机械效率与提升的物重的关系（相同情况下，提升的物重越大机械效率越高）；

（4）还可以控制钩码重相同，换用不同的滑轮组重做几次实验，可以探究滑轮组的机械效率与动滑轮重、摩擦的关系（相同情况下，动滑轮重越大、摩擦越大机械效率越低）.

3.引导学生分析实验数据，得出结论.

影响滑轮组机械效率的主要因素有：动滑轮重、提升重物的重力、机械摩擦.

师 摩擦力越大会使吊起同样重的物体时使用的拉力越大，使机械效率降低；如果动滑轮重不变，物体越重，机械效率越高；如果物体重不变，动滑轮越重，机械效率越低.总的说，滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关.要提高机械效率，应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时，最大限度的增加被吊物体重力（最大限度的意思是在绳子能承受的范围内）.

4.提高机械效率的方法：减轻机械自身重力、减小机械部件间的摩擦、尽可能增加提升的物重.

例题1测滑轮组机械效率时，所用实验装置如图所示.

（1）实验中要竖直向上      拉动弹簧测力计.

（2）表中第1次实验数据有错误，改正后计算其机械效率为       .

（3）比较两次实验的机械效率可得出结论：          .这里用到的研究方法是        .（填字母）

A.类比法  B.控制变量法  C.等效替代法

（4）改变图中滑轮组的绕线方法，提起同一重物时，不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率        （填“变大”、“变小”或“不变”）.

解析：（1）如图，弹簧测力计要竖直向上匀速拉动绳子.

（2）如图，物体有三段绳子承担，s=3h，h=0.1m，所以，s=3×0.1m=0.3m.所以第一次实验中绳自由端上升的距离0.2m是错误的.按s=0.3m代入

（3）第1和2次实验时物体升高的距离，使用的同一个滑轮组，滑轮组提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高.所以，同一滑轮组，提起的物体越重，机械效率越大.在探究滑轮组机械效率时，控制物体升高的距离、动滑轮的重、绳重、摩擦等都不变，只是改变提起的物体重，这种方法是控制变量法.（4）在其它条件相同时，滑轮组的机械效率跟滑轮组的绕法没有关系.

答案：（1）匀速；（2）60.6%；（3）同一滑轮组，提起的物体越重，机械效率越大；B；（4）不变

例题2  为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处.小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置.当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图丙和丁所示.不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向.求：

（1）在2～3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η.

（2）在1～2s内，拉力F做的总功W总及有用功W有.

解析：本题是一道力学综合题，涉及到功、功率、机械效率等物理量的计算，能从题目提供的图中得出每秒内的相关信息是本题的关键.（1）由图象得出在2～3s内的拉力F，由v-t图象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用点下降的速度，利用P=W/t=Fs/t=Fv求拉力做功功率，知道拉力F和物重G大小，以及S与h的关系，利用效率公式求滑轮组的机械效率.（2）由F-t图象得出在1～2s内的拉力F，由h-t图象得出重物上升的高度，求出拉力F的作用点下降的距离，利用W=Fs求此时拉力做的总功，再利用机械效率公式η=W有/W总求出此过程中做的有用功。注意：提升重物的重力没变，滑轮组机械效率不变，（1）问中求得的机械效率可以用在（2）问中，若两次提升物重发生改变，机械效率会改变.解：（1）由图可知在2～3s内，重物做匀速运动，v3=2.50m/s，拉力F3=40N，

∵从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n=3，

∴拉力F的作用点下降的速度v3′=3v3=3×2.50m/s=7.5m/s，

拉力做功功率（总功率）：P总=W总/t=F3s3/t=F3v3′=40N×7.5m/s=300W

滑轮组的机械效率：η=W有/W总=Gh3/F33h3=G/3F3=100/120=83.33%.

（2）在1～2s内，拉力F2=50N，重物上升高度h2=1.25m

拉力F的作用点下降的距离s2=3h2=3×1.25m=3.75m，拉力做的总功W总=F2s2=50N×3.75m=187.5J；有用功W有=η·W总=156.25J.

【教师结束语】

通过这节实验课的探究学习，大家收获确实不少，我们熟悉了测量滑轮组机械效率的方法.进一步熟悉了有用功、额外功和总功的具体含义，加深了对机械效率的理解.从本质中体会到提高机械效率的有效办法.请同学们多关注身边实例，如吊车、建筑工地上的龙门吊、吊篮等工作情景，结合所学的物理知识进行分析，充分发挥你们的聪明才智设计出更高效率的机械，为社会主义建设服务.好，谢谢大家！

【课后作业】

完成练习册中本课时对应练习

教材习题解答

自我评价

1.解：W有用=Gh=100 N×9 m=900 J.s=2h=2×9 m=18 m,W总=Fs=60 N×18 m=1080 J.η=W有用/W总×100%=900 J1080 J×100%≈83.3%.

2.解：W有用=Gh=720 N×10 m=7200 J.因为η=W有用/W总×100%，所以W总=W有用/η×100%=7200 J /60%=12000 J.

W额外=W总-W有用=12000 J-7200 J=4800 J.

3.使用滑轮提升物体虽然不能省功，但是可以省力或改变力的方向.

实验探究过程中可以放开思维，让学生大胆质疑，提出各种猜想假设，分组由他们自己设计、进行实验，分析论证、得出结论.教师也可以参与到学生的实验中.充分发挥学生的主动性、积极性，让学生体会到获取知识的乐趣.