初中人教版（2024）第十二章 简单机械第4节 机械效率导学案

这是一份初中人教版（2024）第十二章 简单机械第4节 机械效率导学案，共5页。
1．了解有用功、额外功和总功概念。
2．会进行机械效率的计算。
eq \a\vs4\al(学习内容一)
有用功、额外功和总功
自主预习
1．有用功：在工作时，对人们有用的功。用符号W有用表示。
2．额外功：在工作时，对于额外负担所不得不做的功。用符号W额外表示。
3．总功：有用功与额外功的和。用符号W总表示。
合作探究
1．各小组分工合作，完成下面实验：
(1)如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功W1。
(2)如图乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉力所做的功W2。
(3)比较W1、W2的大小并分析原因。
2．讨论：
(1)有没有一种简单机械只做有用功，不做额外功？
没有。
(2)使用不同的简单机械做功，完成相同的有用功时，所做的总功是否相同？这说明什么？
不同，这说明额外功不同。
(3)额外功在总功中占的比例越多越好，还是越少越好？
额外功在总功中占的比例越少越好。
(4)一定的总功中，额外功少意味着什么？
有用功多。
学习点拨
在使用机械时，我们总是希望额外功在总功中所占的比例尽量少些，这样可以让机械处于一个高效率的状态，以尽可能少的消耗，取得尽可能多的效益。
巩固练习
1．用桶从井中提水的时候，对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功。
2．如果桶掉进井里，从井里捞桶时，捞上来的桶带有一些水，这时对桶做的功是有用功，对水做的功是额外功。
3．工人利用如图所示的滑轮组将沙子从地面提升到距地面6 m高的三楼，沙子的质量为50 kg，装沙子的桶的质量为8 kg，动滑轮的质量为2 kg，工人匀速拉绳子的力为300 N(忽略摩擦和绳重，g取10 N/kg)
求：(1)工人做的总功；
(2)工人做的额外功。
解：(1)拉力做功：W总＝Fs＝300 N×2×6 m＝3 600 J；
(2)忽略摩擦和绳重，故W额外＝(G桶＋G动)h＝
(m桶＋m动)gh＝(8 kg＋2 kg)×10 N/kg×6 m＝600 J。
eq \a\vs4\al(学习内容二)
机械效率
自主预习
1．在使用机械时我们最关心的是所做的这些总功中，有用功究竟占了多少。为此我们引入一个新的物理量，叫作机械效率，它表示的是有用功与总功的比值。用符号η表示，读作“依塔”(yita)。
2．机械效率的计算公式：η＝eq \f(W有用,W总)。
合作探究
1．用一动滑轮把重40 N的物体匀速提高20 cm，所用的拉力是25 N，则拉力的作用点移动的距离是多少？动滑轮的机械效率是多少？
解：拉力的作用点移动的距离：
s＝2h＝2×0.2 m＝0.4 m，
有用功：W有用＝Gh＝40 N×0.2 m＝8 J，
总功：W总＝Fs＝25 N×0.4 m＝10 J，
动滑轮的机械效率：
η＝eq \f(W有用,W总)＝eq \f(8 J,10 J)＝80%。
2．结合上题计算结果和课本中起重机、抽水机的大致机械效率范围。思考：为什么机械效率总小于1?
利用滑轮组做功时，不可避免地要做额外功，使有用功总比总功小，而机械效率等于有用功除以总功，所以滑轮组的机械效率总小于1。
学习点拨
1．机械效率η是个百分数，一定小于100%，没有单位。
2．机械效率是描述机械性能优劣的物理量，机械效率高的机械性能优良。机械效率的高低与所使用的机械工作时是否省力、及省力多少无关；与机械工作时的快慢程度无关；与机械工作时所完成的功的数量多少也无关。
巩固练习
1．关于功率和机械效率的说法中，正确的是( D )
A．功率大的机械，做功一定多
B．做功多的机械，机械效率一定高
C．机械效率高的机械，功率一定大
D．做功快的机械，功率一定大
2．用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400 N的货物抬高20 cm，手向下压杠杆的力是240 N，手下降的高度是多少cm？这个杠杆的机械效率是多少？
解：手下降的高度：h手＝2h物＝2×0.2 m＝0.4 m，
有用功：W有用＝Gh物＝400 N×0.2 m＝80 J，
总功：W总＝F动h手＝240 N×0.4 m＝96 J，
则此杠杆的机械效率：
η＝eq \f(W有用,W总)＝eq \f(80 J,96 J)＝83.3%。