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初中物理苏科版九年级全册5 机械效率授课课件ppt
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这是一份初中物理苏科版九年级全册5 机械效率授课课件ppt，共47页。PPT课件主要包含了机械效率，功的概念，想一想，③变形公式，W有W总η，②计算公式，①杠杆，④斜面，有用功，额外功等内容，欢迎下载使用。
W = Fs 单位是焦（J）
①使用动滑轮最多能省一半的力；②使用动滑轮不能改变用力的方向；③使用动滑轮拉力（绳末端）移动距离S是钩码上升高度h的2倍。 s=2h
2. 动滑轮工作时的特点
现在将一箱书搬上楼，小明和小华分别提供了两种方法：小明的方案是把所有的书一起搬上楼；小华的方案是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设他们上楼的速度相同，则用这两种方案搬书的功率有什么不同? 效率有什么不同?你搬的话，选用哪种方案？
1.按左图将滑轮安装好，用弹簧测力计沿竖直方向匀速缓慢拉动重为G的钩码；
分别测出拉力F，绳子自由端移动的距离S，和钩码上升的高度h；
2. 改变钩码的数量，重复上述测量步骤；
3. 将测量数据填入表中.
手拉绳子所做的功和动滑轮对物体所做的功相等吗？若不相等，则哪一个大？你能找出其中的原因吗？
不相等。影响因素：动滑轮的自重和摩擦的存在。
1. 有用功、总功和额外功
①有用功将钩码提升一定的高度是我们的目的，所做的功叫做有用功，记为W有用.
②额外功在使用动滑轮提升钩码时，除需克服摩擦力做功外，还要克服动滑轮的重力做功，这两部分功虽然并非我们所需要的，但又不得不做，叫作额外功，记为W额外.
③总功手拉绳所做的功叫作总功，记为W总.
总功等于有用功与额外功之和W总= W有+ W额
用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。
如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。
【例题1】用一动滑轮将重150N的沙子提高10m，动滑轮和口袋重50N，求有用功、额外功、总功各是多少？（不计绳重和摩擦）
W有用=G沙h=150N ×10m=1500J W额外=G轮袋h=50N ×10m=500J W总= W有用+ W额外= 1500J + 500J =2000J
视频欣赏——《有用功和额外功》
①物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。
注：机械效率只有大小，没有单位。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。机械效率通常用百分数表示。机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。
④怎样区分有用功和总功 总功W总：动力(人或电动机)对机械所做的功是总功。有用功W有：机械对物体所做的功是有用功，或者说如果没有机械，直接用手移动物体所做的功是有用功。例如：在水力发电站中，水从高处流下来带动发电机，水的重力所做的功Gh是总功，发电机发出的电能是有用功。
在电动抽水机把水提升某一高度时，抽水机消耗的电能(电流所做的功)是总功，水势能的增加量 Gh 是有用功.
④怎样区分有用功和总功.在图中提升物体的过程中，有用功是Gh，总功是Fs。
F’是动滑轮对物体的拉力。
在图中平移物体的过程中，有用功是F’s’，总功是Fs.
⑤计算“活动11.5”中不同情况下动滑轮的机械效率。
一台起重机的机械效率是60% ，它表示什么意义？
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60% ，也可以说有用功在总功中占的比例是60% ，另外的40% 是额外功。
2. 一些机器的机械效率
离心式水泵60～80%
喷气发动机50～60%
3. 怎样提高动滑轮的机械效率
第一，是减小额外功。学生通过讨论可以认识到，保持良好的润滑、减小滑轮的轮与轴之间的摩擦、减小动滑轮的自重等方法都能减小额外功，从而提高机械效率。第二，是增加有用功。当额外功不变时，有用功越大，则机械效率越高。以滑轮组提升重物为例，当动滑轮重和摩擦不变时，提起的货物越重，机械效率越高。
以提水上楼为例：当水桶重不变时，桶中的水越重，效率越高。例如本章p15例题中陈杰同学提水的效率。设水重80N，求有用功、总功和机械效率。
通过讨论和计算发现：同一种机械在不同的条件下，机械效率可能不同，尽量在机械满载的情况下工作，是提高机械效率的方法之一·
W有用=Gh=80N × 3m=240J. W总=Fs=98N ×3m=294J
观看视频——《提高滑轮组机械效率的方法》
其中G为物体的重力，h为物体升高的高度；F为动力，S为动力作用点移动的距离。
4. 一些简单机械的机械效率
②滑轮或滑轮组竖直提升重物
其中G为物体的重力，h为物体升高的高度；n为承担重物的绳子股数，由公式可知：当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。
③滑轮或滑轮组水平拉动物体（不计滑轮、绳重）
其中G为物体的重力，h为斜面的高度，L为斜面的长度。f 为物体与斜面间的摩擦力。
【例题2】现在将一箱书搬上楼，小明和小华分别提供了两种方法：小明的方案是把所有的书一起搬上楼；小华的方案是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设他们上楼的速度相同，则用这两种方案，搬书的功率有什么不同? 机械效率有什么不同?你搬的话，选用哪种方案？
小明的方案功率大，机械效率高。
【例题3】一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是多少?如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？
W有=Gh=360N ×4m=14400J W总=W有+W额=14400J + 9600J =24000J
起重机所做的额外功是由动滑轮、起重臂和钢丝绳所受的重力以及摩擦引起的。
人们不需要但又不得不做的功，记为W额外.
有用功与额外功的总和，记为W总.
W总 = W有用 + W额外
定义: 有用功跟总功的比值.
为达到目的必须要做的对人们有用的功叫做有用功，记为W有用.
减小轮与轴之间的摩擦、减小动滑轮的自重等
WHAT•WHY•WOW
1. 用定滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用的拉力为220N，物体升高的高度为2m。求此过程中的有用功、总功和定滑轮的机械效率(g取10N/kg).
已知：m=20kg，F=220N，h=2m.求： W有用、W总、n.解： G=mg=20kg ×10N/kg=200N， s=h=2m. W有用=Gh=200N × 2m=400J. W总=Fs=220N × 2m=440J
2. 有一种重心在支点处的杠杆，它与转轴间的摩擦较小，因此机械效率很高。若用这种杠杆将质量为18kg的物体匀速提升50cm的过程中，杠杆的机械效率为90%，则提升该物体需要做多少总功(g取10N/kg)?
已知：m=18kg，h=50cm=0.5m.求： W总解： G=mg=18kg ×10N/kg=180N W有用=Gh=180N ×0.5m=90J. W总=Fs=220N × 2m=440J
3. 如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。 已知在匀速起吊600kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%，g取10N/kg.①使物体上升5m，所做的有用功是多少?②使物体上升5m，所做的总功是多少?③绳端的拉力F是多大?
3. 已知在匀速起吊600kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%，g取10N/kg.②使物体上升5m，所做的总功是多少?③绳端的拉力F是多大?
升旗过程中，克服旗的重力做的功是有用功，克服摩擦力做的功是额外功；人对绳子拉力做的功是总功。
1．升旗过程中，克服旗的重力做的功是_________，克服摩擦力做的功是_________；人对绳子拉力做的功是_______.(填“有用功”“额外功”或“总功”)
2．用绳子将钩码提升至一定的高度，如图所示，此过程所做的有用功是（ ）A．提升钩码所做的功 B．克服摩擦力所做的功C．提高绳子所做的功 D．克服动滑轮重力所做的功
用绳子将钩码提升至一定的高度，此过程所做的有用功是提升钩码所做的功。所以选A。
3. 用一个动滑轮在5s内将一重为200N的物体向上提起3m，拉力为150N，这个动滑轮的机械效率是多少？拉力的功率有多大？
W有=Gh W总=FS
4. 工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为 （ ） A．10% B．45% C．80% D．90%
5．关于机械效率，下列说法中正确的是( )A．做有用功多的机械效率一定高 B．做总功多的机械效率一定高C．做额外功少的机械效率一定高 D．在总功中有用功所占比例大的机械效率高
6. 如图所示，为使重为 1 500 N 的物体匀速运动到长 100 m 的斜面顶端，若斜面的高为 10 m。需用 180 N 的推力，则这个斜面的机械效率是多少?
W有用 = Gh = 1 500 N×10 m = 15 000 J
W总 = Fs = 180 N×100 m = 18 000 J
∴ η= = = 83.3%
7．如图，小明用滑轮组把质量为54 kg的重物匀速提升了1 m．此过程中，绳子自由端的拉力做功为675 J，绳子自由端的拉力为______N，该滑轮组的机械效率为_______.(g取10 N/kg)
8．工人利用如图所示的滑轮组将重900 N的物体竖直向上匀速提升0.5 m，工人所用的拉力F为600 N，(不计摩擦和绳重)，求：①人的拉力做的功为多少焦？②此滑轮组的机械效率为多少？③用此滑轮组提升重为1500N的物体，拉力F是多少N？
①由图知n＝2，拉力端移动的距离s＝2h＝2×0.5 m＝1 m 拉力做的总功W总＝Fs＝600 N×1 m＝600 J.②工人做的有用功W有＝Gh＝900 N×0.5 m＝450 J 滑轮组的机械效率η＝W有/ W总= 450 J / 600 J ×100%＝75%.
8．工人利用如图所示的滑轮组将重900 N的物体竖直向上匀速提升0.5 m，工人所用的拉力F为600 N，(不计摩擦和绳重)，求：③若用此滑轮组提升重为1 500 N的物体，绳上的拉力是多少牛？
③由于不计摩擦和绳重，拉力F＝(G物＋G动)/2 所用动滑轮的重G动＝2F－G＝2×600 N－900 N＝300 N 若用此滑轮组提升1 500 N的重物，此时拉力F′＝(G物′＋G动)/2＝(1 500 N＋300 N)/2＝900 N.
W = Fs 单位是焦（J）
①使用动滑轮最多能省一半的力；②使用动滑轮不能改变用力的方向；③使用动滑轮拉力（绳末端）移动距离S是钩码上升高度h的2倍。 s=2h
2. 动滑轮工作时的特点
现在将一箱书搬上楼，小明和小华分别提供了两种方法：小明的方案是把所有的书一起搬上楼；小华的方案是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设他们上楼的速度相同，则用这两种方案搬书的功率有什么不同? 效率有什么不同?你搬的话，选用哪种方案？
1.按左图将滑轮安装好，用弹簧测力计沿竖直方向匀速缓慢拉动重为G的钩码；
分别测出拉力F，绳子自由端移动的距离S，和钩码上升的高度h；
2. 改变钩码的数量，重复上述测量步骤；
3. 将测量数据填入表中.
手拉绳子所做的功和动滑轮对物体所做的功相等吗？若不相等，则哪一个大？你能找出其中的原因吗？
不相等。影响因素：动滑轮的自重和摩擦的存在。
1. 有用功、总功和额外功
①有用功将钩码提升一定的高度是我们的目的，所做的功叫做有用功，记为W有用.
②额外功在使用动滑轮提升钩码时，除需克服摩擦力做功外，还要克服动滑轮的重力做功，这两部分功虽然并非我们所需要的，但又不得不做，叫作额外功，记为W额外.
③总功手拉绳所做的功叫作总功，记为W总.
总功等于有用功与额外功之和W总= W有+ W额
用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。
如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。
【例题1】用一动滑轮将重150N的沙子提高10m，动滑轮和口袋重50N，求有用功、额外功、总功各是多少？（不计绳重和摩擦）
W有用=G沙h=150N ×10m=1500J W额外=G轮袋h=50N ×10m=500J W总= W有用+ W额外= 1500J + 500J =2000J
视频欣赏——《有用功和额外功》
①物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。
注：机械效率只有大小，没有单位。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。机械效率通常用百分数表示。机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。
④怎样区分有用功和总功 总功W总：动力(人或电动机)对机械所做的功是总功。有用功W有：机械对物体所做的功是有用功，或者说如果没有机械，直接用手移动物体所做的功是有用功。例如：在水力发电站中，水从高处流下来带动发电机，水的重力所做的功Gh是总功，发电机发出的电能是有用功。
在电动抽水机把水提升某一高度时，抽水机消耗的电能(电流所做的功)是总功，水势能的增加量 Gh 是有用功.
④怎样区分有用功和总功.在图中提升物体的过程中，有用功是Gh，总功是Fs。
F’是动滑轮对物体的拉力。
在图中平移物体的过程中，有用功是F’s’，总功是Fs.
⑤计算“活动11.5”中不同情况下动滑轮的机械效率。
一台起重机的机械效率是60% ，它表示什么意义？
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60% ，也可以说有用功在总功中占的比例是60% ，另外的40% 是额外功。
2. 一些机器的机械效率
离心式水泵60～80%
喷气发动机50～60%
3. 怎样提高动滑轮的机械效率
第一，是减小额外功。学生通过讨论可以认识到，保持良好的润滑、减小滑轮的轮与轴之间的摩擦、减小动滑轮的自重等方法都能减小额外功，从而提高机械效率。第二，是增加有用功。当额外功不变时，有用功越大，则机械效率越高。以滑轮组提升重物为例，当动滑轮重和摩擦不变时，提起的货物越重，机械效率越高。
以提水上楼为例：当水桶重不变时，桶中的水越重，效率越高。例如本章p15例题中陈杰同学提水的效率。设水重80N，求有用功、总功和机械效率。
通过讨论和计算发现：同一种机械在不同的条件下，机械效率可能不同，尽量在机械满载的情况下工作，是提高机械效率的方法之一·
W有用=Gh=80N × 3m=240J. W总=Fs=98N ×3m=294J
观看视频——《提高滑轮组机械效率的方法》
其中G为物体的重力，h为物体升高的高度；F为动力，S为动力作用点移动的距离。
4. 一些简单机械的机械效率
②滑轮或滑轮组竖直提升重物
其中G为物体的重力，h为物体升高的高度；n为承担重物的绳子股数，由公式可知：当动滑轮的重力一定时，物重越大，机械效率越高。
③滑轮或滑轮组水平拉动物体（不计滑轮、绳重）
其中G为物体的重力，h为斜面的高度，L为斜面的长度。f 为物体与斜面间的摩擦力。
【例题2】现在将一箱书搬上楼，小明和小华分别提供了两种方法：小明的方案是把所有的书一起搬上楼；小华的方案是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设他们上楼的速度相同，则用这两种方案，搬书的功率有什么不同? 机械效率有什么不同?你搬的话，选用哪种方案？
小明的方案功率大，机械效率高。
【例题3】一台起重机将重3600N的货物提高4m，起重机做的有用功是多少?如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？
W有=Gh=360N ×4m=14400J W总=W有+W额=14400J + 9600J =24000J
起重机所做的额外功是由动滑轮、起重臂和钢丝绳所受的重力以及摩擦引起的。
人们不需要但又不得不做的功，记为W额外.
有用功与额外功的总和，记为W总.
W总 = W有用 + W额外
定义: 有用功跟总功的比值.
为达到目的必须要做的对人们有用的功叫做有用功，记为W有用.
减小轮与轴之间的摩擦、减小动滑轮的自重等
WHAT•WHY•WOW
1. 用定滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用的拉力为220N，物体升高的高度为2m。求此过程中的有用功、总功和定滑轮的机械效率(g取10N/kg).
已知：m=20kg，F=220N，h=2m.求： W有用、W总、n.解： G=mg=20kg ×10N/kg=200N， s=h=2m. W有用=Gh=200N × 2m=400J. W总=Fs=220N × 2m=440J
2. 有一种重心在支点处的杠杆，它与转轴间的摩擦较小，因此机械效率很高。若用这种杠杆将质量为18kg的物体匀速提升50cm的过程中，杠杆的机械效率为90%，则提升该物体需要做多少总功(g取10N/kg)?
已知：m=18kg，h=50cm=0.5m.求： W总解： G=mg=18kg ×10N/kg=180N W有用=Gh=180N ×0.5m=90J. W总=Fs=220N × 2m=440J
3. 如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。 已知在匀速起吊600kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%，g取10N/kg.①使物体上升5m，所做的有用功是多少?②使物体上升5m，所做的总功是多少?③绳端的拉力F是多大?
3. 已知在匀速起吊600kg的物体时，滑轮组的机械效率是80%，g取10N/kg.②使物体上升5m，所做的总功是多少?③绳端的拉力F是多大?
升旗过程中，克服旗的重力做的功是有用功，克服摩擦力做的功是额外功；人对绳子拉力做的功是总功。
1．升旗过程中，克服旗的重力做的功是_________，克服摩擦力做的功是_________；人对绳子拉力做的功是_______.(填“有用功”“额外功”或“总功”)
2．用绳子将钩码提升至一定的高度，如图所示，此过程所做的有用功是（ ）A．提升钩码所做的功 B．克服摩擦力所做的功C．提高绳子所做的功 D．克服动滑轮重力所做的功
用绳子将钩码提升至一定的高度，此过程所做的有用功是提升钩码所做的功。所以选A。
3. 用一个动滑轮在5s内将一重为200N的物体向上提起3m，拉力为150N，这个动滑轮的机械效率是多少？拉力的功率有多大？
W有=Gh W总=FS
4. 工人用如图的机械将物体匀速提升到某一高度，若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1，忽略绳重与摩擦的影响，则机械效率为 （ ） A．10% B．45% C．80% D．90%
5．关于机械效率，下列说法中正确的是( )A．做有用功多的机械效率一定高 B．做总功多的机械效率一定高C．做额外功少的机械效率一定高 D．在总功中有用功所占比例大的机械效率高
6. 如图所示，为使重为 1 500 N 的物体匀速运动到长 100 m 的斜面顶端，若斜面的高为 10 m。需用 180 N 的推力，则这个斜面的机械效率是多少?
W有用 = Gh = 1 500 N×10 m = 15 000 J
W总 = Fs = 180 N×100 m = 18 000 J
∴ η= = = 83.3%
7．如图，小明用滑轮组把质量为54 kg的重物匀速提升了1 m．此过程中，绳子自由端的拉力做功为675 J，绳子自由端的拉力为______N，该滑轮组的机械效率为_______.(g取10 N/kg)
8．工人利用如图所示的滑轮组将重900 N的物体竖直向上匀速提升0.5 m，工人所用的拉力F为600 N，(不计摩擦和绳重)，求：①人的拉力做的功为多少焦？②此滑轮组的机械效率为多少？③用此滑轮组提升重为1500N的物体，拉力F是多少N？
①由图知n＝2，拉力端移动的距离s＝2h＝2×0.5 m＝1 m 拉力做的总功W总＝Fs＝600 N×1 m＝600 J.②工人做的有用功W有＝Gh＝900 N×0.5 m＝450 J 滑轮组的机械效率η＝W有/ W总= 450 J / 600 J ×100%＝75%.
8．工人利用如图所示的滑轮组将重900 N的物体竖直向上匀速提升0.5 m，工人所用的拉力F为600 N，(不计摩擦和绳重)，求：③若用此滑轮组提升重为1 500 N的物体，绳上的拉力是多少牛？
③由于不计摩擦和绳重，拉力F＝(G物＋G动)/2 所用动滑轮的重G动＝2F－G＝2×600 N－900 N＝300 N 若用此滑轮组提升1 500 N的重物，此时拉力F′＝(G物′＋G动)/2＝(1 500 N＋300 N)/2＝900 N.
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