机械效率导学案

物理备课大师wl.eywedu.net【全免费】“备课大师”全科【9门】：免注册，不收费！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=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,η=总有WW×100﹪=JJ375300×100﹪=80﹪（4）W额外=G动h，G动=h额外W=mJ5.075=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,W有用=fAs=240N×10m=2400J,W额外=W总-W有=3000J-2400J=600J,η=总有WW×100﹪=JJ30002400×100﹪=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η=__________。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800Ｎ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120Ｎ，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___________J．3．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_____________．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（）第2题图第3题图1122第1题图第4题图AA．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：⑴在实验过程中，对钩码做的有用功是多少？⑵滑轮组的机械效率是多少？⑶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。