初中物理沪粤版（2024）九年级上册（2024）第十一章 功与机械能11.3 机械效率作业ppt课件

这是一份初中物理沪粤版（2024）九年级上册（2024）第十一章 功与机械能11.3 机械效率作业ppt课件，共67页。PPT课件主要包含了有用功，额外功，对比辨析，机械效率与功率的比较，深度理解，方法技巧，6×103，F－G，被提升物体的重力，动滑轮的重力等内容，欢迎下载使用。
１.现象探究:分析有用功与额外功
三种功之间的关系:Ｗ总＝Ｗ有用＋Ｗ额外。由于存在额外功，即W额外>0，总功必定大于有用功，即W总>W有用。因此，使用任何机械都不能省功。
2.认识总功、额外功和有用功(以上述用滑轮组提起重物为例)
方法技巧 ：如何识别有用功区别有用功与额外功主要看“目的” :为了达到目的必须要做的功就是有用功；与目的无关，但不得不做，并且要尽可能少做的功就是额外功。
对水做的功是有用功，对桶做的功是额外功。额外功虽然对人们没用，但无法避免。
A.最省力的是③B.最省力的是②C.所做有用功最多的是①D.能够省功的是③
3.三种简单机械中三种功的比较
利用简单机械做功时，克服摩擦力所做的功不一定是额外功，如用滑轮(组)拉动水平地面上的物体，此时克服物体和地面间摩擦力所做的功为有用功，即W有用=fs物。
1.机械效率（1）定义:在物理学中，把有用功W有用与总功Ｗ总 之比，叫做机械效率，用η表示。（2）物理意义：表示有用功占总功的百分比。有用功在总功中占的比例越大越好，有用功占的比例越大，说明机械工作的效率越高。（3）公式
（4）对机械效率的理解①特点：使用任何机械时，都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功。因此，机械效率总小于１。②机械效率不是固定不变的，同一机械在不同的做功过程中，机械效率可能会发生改变。③机械效率反映有用功在总功中所占比例的大小，与具体做功多少、是否省力、物体被提升的高度和速度等无关。
2. 三种简单机械中机械效率的计算
3.实验探究：测量滑轮组的机械效率
在实验中，若滑轮组已组装好，不用刻度尺测s和h也可以测算出滑轮组的机械效率，推导过程如下:
不计绳中和摩擦时， ，由此可知，G动不变，物重 G 越大，η 越大；物重 G 不变，G动越小， η 越大。
探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系
4.提高机械效率的方法（1）增加有用功：在机械能够承受的范围内，尽量增大物品运送量，充分发挥机械的作用。（2）减少额外功：改进机械结构，使其更合理、更轻巧；按照技术规程操作，定时保养，及时润滑，使机械始终处于良好的运转状态。
（1）滑轮组将物体提升得越高，做的有用功越多，机械效率也越高。 ( )（2）同一滑轮组的机械效率是不变的。 ( )（3）若不计绳重和摩擦，改变滑轮组的绕绳方式可以改变省力程度，但不能改变机械效率。 ( )
（1）实验时应沿竖直方向__________向上拉动弹簧测力计。（2）分析表中数据可知：第 3 次实验是利用了图_______的装置完成的，它的机械效率η＝_________。（3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是_______(选填“正确”或“错误”)的。
（4）比较__________两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。（5）比较 2、3 两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率_________。
影响滑轮组机械效率的因素
若不计绳重和摩擦，使用动滑轮重相同但绕绳方式不同的滑轮组，将同一重物提升相同高度，则“三功一率”相等，即W有用、W额外、W总、η 都是相等的，即滑轮组的机械效率与绕绳方式无关。
A. 甲方式可以省力B. 乙方式不能改变用力的方向C. 甲、乙两种方式做的有用功相等D. 甲、乙两种方式的机械效率相等
角度1 杠杆的机械效率
例2 如图，使用杠杆提升重物，拉力 F 竖直向下，重物匀速缓慢上升，相关数据如下表。拉力所做的功为______J，拉力做功的功率为_______W，此过程中该杠杆的机械效率为_________。
角度2 滑轮组的机械效率
例 3 某建筑工地用起重机将质量为 3.6 t 的货箱以 0.5 m/s的速度匀速提升，吊臂上的滑轮组如图所示，若忽略绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为 80%。( g取10 N/kg )求:（1）货箱在 10s 内上升的高度。（2）货箱的重力。（3）吊臂上电动机拉力 F 的大小。（4）依然利用此机械提升质量为 4.1t 的货箱时，滑轮组的机械效率。
（1）货箱上升的高度h=vt，代入数据计算。（2）货箱的重力可由公式G=_______求得，注意3.6t=_________kg。（3）根据机械效率 ，可求得 F =__________。（4）若忽略绳重和摩擦，则拉力 ，动滑轮G动=__________。更货箱后，G动 不变由 可求出此时滑轮组的机械效率。
解 :（1）货箱在 10s 内上升的高度 h=vt＝0.5m/s×10s＝ 5m。（2）货箱的重力G = mg = 3.6×103kg×10N/kg=3.6×104N。（3）由图可知，吊起动滑轮的绳子段数为 3，该滑轮组的机械效率。 ，即 解得 F=1.5×104N，即吊臂上电动机的拉力为1.5×104N
（4）忽略绳重和摩擦，由 F = (G+G动)可得，动滑轮的重力G动=3F－G = 3×1.5×104N－3.6×104N=9×103N。依然利用此机械提升质量为 4.1t 的货箱，此时货箱的重力G ' =m ' g = 4.1×103kg×10N/kg =4.1×104N，则滑轮组的机械效率
滑轮组机械效率的推导公式
（1）竖直方向使用： ；不计绳重和摩擦时，
（2）水平方向使用： 。
解：（1）甲工人做的功W甲=P甲t=30W×10s=300J。（2）甲工人的推力 ，因为货物在水平路面上被匀速推动，所以货物受到的推力和摩擦力是一对平衡力，货物受到的摩擦力 f =F甲 =150N。乙工人使用滑轮组拉动货物在同样的路面上匀速移动3m，由图知，连在动滑轮上的绳子段数 n = 3，拉力端移动的距离s乙=ns2=3s2，滑轮组的机械效率
角度3 斜面的机械效率
例 4 [东莞一模]天门山盘山公路(如图)共计 99 道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长约 10 km，海拔落差高度约 1000 m。现有一辆满载的新能源客车，以 80kW的恒定功率、4m/s的速度沿盘山公路从山脚匀速行驶至山顶。(客车满载时总质量为 6 000kg，行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g 取10 N/kg)请回答下列问题:（1）整个过程中，电动机对客车做的有用功为多少?（2）盘山公路的机械效率为多少?（3）整个过程中，客车受到的阻力为多少?
解：（1）客车满载时的重力 G = mg＝6000 kg×10 N/kg=6×104N，电动机对客车做的有用功W有用 = Gh＝ 6×104N×1000m=6×107J。（2）客车从山脚到山顶所用的时间 ，电动机做的总功W总=Pt =80×103W×2.5×103s=2×108J，盘山公路的机械效率
（3）额外功 W额外=W总－W有用= 2×108J－6×107J=1.4×108J，由W额外= fs可得，客车受到的阻力 。
角度1 测量滑轮组的机械效率
例 5 在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小明利用同一滑轮组先后提升不同重力的物体进行实验，如图甲和乙所示，不计空气阻力。实验测量的数据记录在表格中:
（1）表格中的横线上应填的数据为__________。（2）分析实验数据，可初步得出实验结论：同一滑轮组的机械效率与__________________________有关。
（3）小明在实验操作中发现：一边拉动弹簧测力计一边读数，非常不方便，因为这样示数不稳定。为了方便读数，小明认为可以让弹簧测力计保持静止时读数，照此操作，则所测出的机械效率与其真实值相比将_________(选填“偏高”“偏低”或“不变”)。
（4）如果不计绳重和摩擦，只是按照如图丙所示的绕绳方法组装滑轮组，并利用图丙方案提升相同重力的物体，对比图甲和图丙所示的滑轮组的机械效率，可知 η甲_______(选填“>”“