12.4机械效率 课件-2025-2026学年八年级物理人教版下册

第4节　机械效率第十二章　简单机械1. 有用功、额外功和总功定　　义：（1）为了达到某一目的必须做的功，叫作 　　有用功　。（2）并非我们需要但又不得不做的功，叫作 　　额外功　。（3）有用功与额外功之和叫作 　总功　。关　　系：W总＝W有＋W额。区　　别：要判断某一部分功是有用功还是额外功，要看做功的目的。例如从井里打水时，对水做的功为有用功，对桶做的功为额外功；打捞掉入井中的水桶时，若桶中带了水，则对桶做的功为有用功，对水做的功为额外功。有用功　额外功　总功　2. 机械效率定　　义：物理学中，将有用功与总功的 　比值　叫作机械效率。 理　　解：机械效率通常是一个百分数，没有单位，因为有用功总是小于总功，所以机械效率必然小于1。提高方法：提高机械效率的方法：（1）尽量减少额外功，采取减轻机械自重和加润滑油的办法减小摩擦。（2）当额外功一定时，在机械能承受的范围内，尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 比值　 类型之一　有用功、额外功和总功的区别 小明在超市从货架上拿起一个水杯并购买。到家他用这个水杯喝水，在水杯里倒满水后，他从桌面上拿起水杯。则他两次拿起水杯的过程中（　C　）C类型之二　机械效率的意义及计算 [2024·苏州]某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80％。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取10N/kg。求：（1）克服钢板重力做的功W有。解：（1）钢板重力：G钢板＝m钢板g＝3600kg×10N/kg＝3.6×104N；提升钢板的有用功：W有用＝G钢板h＝3.6×104N×10m＝3.6×105J。（2）钢丝绳的拉力F。 （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 类型之三　探究滑轮组的机械效率 [2024·雁塔区校级模拟]实验小组在测滑轮组机械效率的实验中，实验装置如图所示，得到的数据如表所示。　　（1）通过表中数据可分析出第2次实验是用图 　乙　所示装置做的实验。（2）小组同学再用甲装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为 　83.3％　（百分号前保留一位小数）。（3）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越 　高　。（4）采用图丙装置提升同一物体，改变动滑轮重G动进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁所示的图像。分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 　3　N。（忽略绳重和摩擦）乙　83.3 ％高　3　（5）另一创新小组使用甲装置，用重为4N、6N的物体进行了两次实验，每次测得的机械效率均大于表中数据，该小组测量值偏大的原因可能是 　C　（填字母）。C　1. 清晨，清河河畔聚集了很多钓鱼爱好者，若某位师傅不小心把水桶弄进水里，捞上桶时发现桶里带些水。在打捞水桶的过程中，下列关于做功的说法正确的是（　D　）D2. [2024春·通州区期中]提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想。猜想一：滑轮组的机械效率与承担动滑轮重力和物重的绳子段数有关；猜想二：提升物体所受重力越大，滑轮组的机械效率越高。根据猜想，利用弹簧测力计以甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，每个滑轮质量相等。（1）为了完成猜想一，晓鹏选用甲、乙装置进行实验，而晓米则认为应选择乙、丙装置进行实验，你认为 　晓米　（填“晓鹏”或“晓米”）方案错误，理由是 　没有保持动滑轮重相同、提升物体的重力相同　。晓米　没有保持动滑轮重相同、提升物体的重力相同　（2）晓鹏在完成猜想二实验时，测得实验数据如下表所示，有个别数据没有填写完整，请你帮他补充η＝ 　90.9％　。根据实验数据，可验证猜想二是 　正确　（填“正确”或“错误”）的。（G表示钩码所受重力，T表示滑轮组对钩码的拉力，h表示物体移动距离，F表示绳端拉力，s表示绳端移动距离，η表示机械效率）90.9％　正确　3. [2024·扬州]如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250N，窗玻璃上升的高度为10m，用时50s。求：（1）所做的有用功W有。解：（1）由题意可知，克服窗玻璃的重力做的功即为有用功：W有＝G物h＝400N×10m＝4000J。（2）工人所用拉力的功率P。 （3）动滑轮的机械效率η。  知识点1　有用功、额外功和总功的区别1. 小明同学的体重为500N，他用重为10N的水桶提着重100N的水登上5m高的教室使用，在这一过程中，他做的有用功和额外功分别是 （　B　）B2. 小红用如图所示的滑轮向左匀速拉动物体A，下列说法正确的是（　C　）C知识点2　机械效率的意义及计算 3. 如图所示是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人。小王在室内运动场上试用中发现，该机器人在1min内沿直线匀速清扫的距离为18m。若它在运动中所受阻力为105N，求此过程中：（1）机器人清扫地面时运动的速度。 （2）机器人克服阻力所做的功。解：（2）机器人克服阻力所做的功：W有＝fs＝105N×18m＝1890J。（3）如果机器人在这个过程中消耗的总能量W总＝2.1×103J，该机器人的机械效率。   （2）该滑轮组的机械效率。 （3）拉力F做功的功率。 知识点3　探究滑轮组（斜面）的机械效率5. [2024·淮阴区一模]在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如表所示。（1）第1次数据是由图 　甲　（填“甲”或“乙”）所示的滑轮组测得的。（2）采用图甲装置实验时，应用手竖直向上 　匀速　拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的物体缓慢上升。（3）比较1、2、3次实验数据可判定：在装置相同的情况下，物体越重，滑轮组的机械效率越 　高　。（4）第4次实验中的机械效率为 　66.7％　。（5）采用图甲装置实验时，若弹簧测力计没有竖直向上拉，则测得的滑轮组机械效率将 　偏小　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。甲　匀速　高　66.7％　偏小　6. 斜面是一种简单机械，小明想“探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”。于是他找来木块A、长木板B、三个高度不同的长方体C和弹簧测力计进行实验，如图所示。（1）除上述器材外，小明要完成实验还需要的一种测量器材是 　刻度尺　。（2）在实验过程中，应沿斜面向上拉动木块，使木块做 　匀速直线　运动。（3）实验记录数据如表，则第3次实验时斜面的机械效率为 　71.4％　。（4）分析比较表中的实验数据，可得到结论：斜面越陡，机械效率 　越高　。（5）除了倾斜程度会影响斜面的机械效率，你还能猜想到斜面的 　粗糙程度　也会影响斜面的机械效率。刻度尺　匀速直线　71.4％　越高　粗糙程度　 7. 如图所示，在水平面上的物体重200N，与水平面的滑动摩擦力的大小是48N，当用图示装置水平匀速拉动物体时，F＝20N。若绳子自由端移动的速度为0.6m/s，则（　A　）A8. 如图所示，斜面高为1m，长为3m，现用500N平行于斜面向上的拉力F将重为900N的木箱从斜面底端匀速拉到斜面顶端，此过程中斜面的机械效率为 　60％　，斜面对木箱的摩擦力大小为 　200　N。60％　200　9. [2022·黔东南州]如图所示是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。（忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力。解： （1）物体M上升后，未露出水面时，物体排开液体体积等于物体体积：V排＝V＝a3＝1m3，F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3＝1×104N。（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力。解： （2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面深度：h＝1m＋0.2m＝1.2m，下表面受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2m＝1.2×104Pa，下表面受到水的压力：F＝pS＝1.2×104Pa×（1m）2＝1.2×104N。（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。 10. [2024·永善县一模]小华在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示（分别用图甲、乙、丙、丁所示绕绳方式测量），实验装置如图所示。（1）实验中要竖直向上 　匀速　拉动弹簧测力计，使物体升高。小华同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 　不正确　（填“正确”或“不正确”）。（2）表格中，①②③三处的数据应该是 　0.1　、 　0.4　和 　80％　。（3）通过比较 　甲、乙　（填实验次序）两次实验数据得出结论：使用相同滑轮组提升相同重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。（4）通过比较 　乙、丙　（填实验次序）两次实验数据得出结论：用同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。匀速　不正确　0.1　0.4　80％　甲、乙　乙、丙　（5）有的同学认为，要测量绕法确定的滑轮组的机械效率，钩码上升的高度和绳端移动距离 　可以不测量　（填“可以不测量”或“一定要测量”）。（6）如果第4次试验中，小组同学将钩码提升0.1m用时2s，在此过程中拉力F做功的功率是 　0.5　W。可以不测量　0.5　（7）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可以提高机械效率的是 　C　（填字母）。C