人教版八年级下册12.3 机械效率学案

这是一份人教版八年级下册12.3 机械效率学案，共4页。

1.能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。（重点）
2.能说出机械效率的含义，知道机械效率总是小于1的。能利用机械效率的公式进行简单的计算。（重点）
3.通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。（难点）
自主学习
1.利用机械工作时，对人们有用的功叫做____ ____，用________表示。
2.利用机械工作时，并非人们需要但又不得不做的功叫做________，用________表示。
3.总功：________与______ __之和，用____ ____表示。总功、有用功、额外功之间的关系为________。
4.物理学中，将_____ ___跟_____ ___的比值叫做机械效率，用字母_____ ___表示，表达式为________。
5.使用任何机械都________要做额外功，有用功总是__ ______总功，所以机械效率总是____ ____1的。机械效率通常用________表示。
6.提高______ __可以充分地发挥机械设备的作用；提高机械效率的主要办法是改进______ __，使它更____ __、更_____ ___。
合作探究

甲 乙
探究点一 认识有用功和额外功
1.通过前面的学习了解到，利用简单机械可以省力，那么利用简单机械可不可以省功呢？
实验：使用动滑轮提升重物是否省功
提出问题 不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体做的功一样吗？
实验1 如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢匀速提升一定高度，读出弹簧测力计的示数并计算出拉力所做的功。
实验2 如图乙，利用动滑轮将同样的钩码缓慢匀速提升相同的高度，读出弹簧测力计的示数并计算拉力所做的功。
分析讨论
总结：利用动滑轮提升重物，比直接用手提升重物________（选填“省功”或“不省功”）。
2.同学们观察，教师用多媒体演示用动滑轮提升沙子的过程，讨论回答：
（1）该过程中，人们的目的是什么？
（2）为了达到人们的目的所做的功怎么计算？
（3）在提升沙子的过程中，你觉得哪部分功是我们不想做的？若要计算，应如何计算？这部分功可以不做吗？
3.总结：人们在利用机械做功的过程中，为了达到某种目的而做的功叫做________（如克服沙子的重力而做的功），不想做而又不得不做的功叫做________（如克服桶重、绳子重而做的功），额外功是________（选填“可”或“不可”）避免的。
4.分析：（1）人们在用水桶从井中提水的过程中，人们所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
（2）打捞掉到井里的水桶，捞上的桶里带了一些水，人们对哪部分做的功是有用功，对哪部分做的功是额外功？
针对练习1 买茶杯的人从货架上拿起茶杯，喝茶水的人从桌面上端起茶杯，就两人克服茶杯重力做功的说法中正确的是（ ）
A.都是有用功
B.都是额外功
C.对喝茶的人来说是有用功
D.对买茶杯的人来说是有用功
探究点二 认识总功
人们在利用机械达到某种目的的时候，实际做的功等于________的总和，称为总功，表达式为________。
针对练习2 某同学不小心把水桶掉进井里，当他把桶从井里捞上来时，桶里带了一些水，下列有关有用功、额外功、总功的说法中正确的是（ ）
A.克服桶的重力做的功是总功
B.克服桶内水的重力做的功是有用功
C.克服桶的重力做的功是有用功
D.克服桶内水的重力做的功是总功
探究点三 机械效率
1.阅读教材第86页“机械效率”内容。
总结：在物理学中，将________叫做机械效率，其表达式为________。
2.思维拓展：由于机械不同，表现出的有用功和总功及额外功的形式也不一样，所以机械效率的计算方法也不同。
（1）杠杆：η=________。
（2）悬挂式滑轮组：η=________。
（3）水平放置式滑轮组：η=________。
（4）斜面：η=________。
针对练习3 （2019·湖北荆州中考）湖北省第二届园林博览会于2019年9月28日在荆州开幕。在某场馆建设中，采用了如图所示的装置提升重物，当工人师傅们用1 000 N的拉力F向下拉绳，使重1 600 N的重物匀速上升了5 m，此过程中克服绳重和摩擦做功500 J，下列说法中正确的是（ ）
A.拉力F做功为5×103 J
B.缠绕在动滑轮上每股绳的拉力为800 N
C.动滑轮重为300 N
D.滑轮组的机械效率为75%
探究点四 测量滑轮组的机械效率
1.阅读教材第87页“实验”内容，思考以下问题。
（1）用滑轮组提升重物时，有用功和总功分别是什么？
___________ _ ____，_____ ___________。
（2）测量滑轮组的机械效率的原理是什么？
η=________=________。
（3）实验需要测量哪些物理量？
___ _____、___ _____、______ __、_____ ___。
（4）应该选择哪些测量工具？
_____ ___、______ __。
2.按照教材中的实验步骤进行实验。
3.分析教材表格中的实验数据，思考下列问题。
（1）同一滑轮组的机械效率与____ ____有关，同一滑轮组_____ ___越大，滑轮组的机械效率越大。
（2）用不同滑轮组提升同一物体时，其机械效率与动滑轮的_______ _有关，动滑轮___ _____越小，滑轮组的机械效率越大。
（3）提高机械效率的方法：___ _____。
结论：在用滑轮组提升重物时，应________拉动弹簧测力计；影响滑轮组机械效率的因素有：_ _______和______ __。
针对练习4 小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
（1）实验时，小明________竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为0.5 N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10 cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：
（2）小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：________。
（3）该滑轮组的机械效率实际为________。
（4）在实验中，若将钩码的重增加到6 N，则该滑轮组的机械效率将________（选填“变大” “变小”或“不变”）。
参考答案
针对练习
1.D 解析：对于买茶杯的人来说，他的目的是把茶杯从货架上拿下来，且人对茶杯做了功，所以买茶杯的人对茶杯做的是有用功；对于喝茶的人来说，他的目的是喝茶，但人也对茶杯做了功，所以喝茶的人对茶杯做的是额外功，故D正确。
2.C 解析：该同学的目的是捞水桶，所以对桶做的功是有用功，但对水又不得不做功，所以对水做的功是额外功，对水和水桶做的功是总功，故C选项正确。
3.C 解析：由题图知，n=2，拉力端移动的距离s=2h=2×5 m=10 m，拉力F做功为W总=Fs=1 000 N×
10 m=1×104 J，故A错误；
已知绳子末端的拉力F为1 000 N，则缠绕在动滑轮上每股绳的拉力为1 000 N，故B错误；
拉力做的有用功W有=Gh=1 600 N×5 m=8×103 J，
拉力做的额外功W额总=W总-W有=1×104 J-8×103 J=2×103 J，此过程中克服绳重和摩擦做功W额1=
500 J，
提升动滑轮做的额外功W额2=W额总−W额1=2×103 J-500 J=1.5×103 J，
由W=Gh可得动滑轮重：
G轮===300 N，故C正确；
滑轮组的机械效率η===80%，故D错误。
4.（1） 匀速 （2）弹簧测力计提升的高度应该是0.3 m，不等于0.2 m （3）66.7% （4）变大
解析：（1）实验时应匀速竖直向上拉动弹簧测力计，此时绳子拉力大小等于弹簧测力计示数。
（2）由图示滑轮组可知，滑轮组承担钩码重的绳子的段数n=3，已知钩码上升高度h=0.1 m，故弹簧测力计提升的高度s=nh=3×0.1 m=0.3 m，但由表中数据可知，弹簧测力计提升的高度为0.2 m，弹簧测力计提升的高度错误，从而导致滑轮组机械效率错误。
（3）滑轮组的机械效率
η== =≈66.7%。
（4）提升的钩码重增加到6 N，有用功增加，额外功不变，所以有用功在总功中占的比例增大，则滑轮组的机械效率将变大。
钩码重
G/N
弹簧测力计提升的高度s/m
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率
η
1
0.2
0.1
0.1
100%