苏科版九年级上册物理11.5《机械效率》导学案（一）

九年级物理 11.5《机械效率》导学案（一） 学习目标: 1.结合实例了解什么是有用功、额外功、总功； 2.理解机械效率的概念，知道机械效率小于 1； 3.会利用公式η=W 有用/W 总进行有关计算。 学习重难点：理解有用功、额外功、总功和机械效率的概念及简单计算。 学习过程 ： 在建筑工地上，有 200N 的沙子要运到 6m 高的楼上，给建筑工人使用。 1.体重 500N 的小明用 50N 的铁桶装着沙子，直接走到楼上…… 2.小华用 50N 的铁桶装着沙子，然后利用 5N 的动滑轮把沙子拉到楼上…… 3.小红用 3N 的塑料袋装着沙子，然后利用 5N 的动滑轮把沙子拉到楼上…… 讨论： 在这个过程中，我们的目的是什么？有没有都达到目的？ 什么叫没有达到目的，例如只装了 190N 的沙子；把沙子运到 5m 的楼上；运上了 300N 的沙 子等等…… 你能够算一算三个人各自做了多少功吗？ 其实每个人所做的功都可分为两个部分，其中一部分是要达到目的所做的功，这一部分功， 是对人们有用的，所以叫有用功（W 有用）； 另一部分有用吗？所以我们可以想方设法，尽量减少这一部分功，想一想，是不是可以完全 消除这一部分没有用的功？ 不能完全消除，这是因为这些功来自于机械自重，或者摩擦力，所以这些功虽然没有用，但 是我们不得不做，这些功我们称为额外功（W 额外）； 在做功过程中，我们动力对机械所做的功（包括有用功和额外功）就叫做总功（W 总）。 再看课本探究活动“再探动滑轮” 活动一：探究“手拉绳子做的功与动滑轮对钩码做的功之间的关系 如图所示，用手通过一个弹簧测力计沿 方向 拉一个动滑轮，使挂在它下面重 为 G 的钩码缓缓上升。 在下面空白处设计好实验表格，将实验数据填入表中（课本）。 实验分析：手拉绳做的功和动滑轮对钩码所做的功相等吗？哪个大？找一找其中的原因，与 同学们交流一下。 讨论：上述实验中哪部分功对我们是有用的，是必须做的？哪部分功对我们没有用但又不得 不做的？哪部分功是总功？有用功、额外功和总功三者之间有何关系？ 讨论：在生活中，我们能不能再举一些例子，分析其中的有用功、额外功和总功…… 例如斜面…… 汽车…… 小结： 一、有用功： ； 额外功： ； 总功： 。W 总= 。 再来分析小明小华小红做的功，虽然都达到了目的，但是他们做的功还是有区别的，其中做 功效率最高的是 ，最低的是 。你是如何作出判断的？ 这里我们是相同有用功比较总功，也可以相同总功比较有用功，例如两台功率相同的起重机 工作相同时间，它们的总功是相同的，但是它们运到 6m 高的楼上的沙子，假设一个是 1t， 另一个是 0.8t，所以它们的做功效率也是不同的。 我们用机械效率来表示机械的这种性能。 二、机械效率等于有用功与总功的比值。 η= ×100% 你可以利用上面的三功关系，推导出机械效率的其它表达式吗？ 讨论：你认为机械效率有没有单位？它会不会达到或超过 1？某机械的机械效率为 50%，它 表示什么物理意义？ 练习：1、下列有关机械效率的概念的叙述中，正确的是（ ） A．做功越多的机械，机械效率一定越高 B．做功快的机械，机械效率一定越高 C．省力多的机械，机械效率一定高 D．机械效率越大，有用功占总功的比值越大 2、做值日时，小阳将一桶水从一楼提到二楼．此过程中，关于做功的说法正确的是（ ） A．对桶做的功是有用功 B．对水做的功是有用功 C．对水做的功是额外功 D．克服自身重力做的功是总功 3、两台机械，甲机械效率为 80％，乙机械效率为 60％，下列说法正确的（ ） A．甲机械一定比乙机械省力 B．乙机械一定比甲机械省力 C．甲机械做的有用功一定比乙机械的多 D．有用功相同时，乙机械所做的总功多 4、甲的机械效率高于乙的机械效率，那么（ ） A．甲的功率比乙的功率大 B．甲做的有用功比乙做的有用功多 C．甲做的额外功比乙做的额外功少 D．甲做的有用功在总功中所占的比例比乙做的有用功在总功中所占的比例大 5、一台机器的机械效率为 80%，当它完成 1000J 的总功时，所做的有用功为（ ） A．1000J B．800J C．400J D．200J 6、分别用杠杆、动滑轮和滑轮组将同一物体举到相同的高度，做的有用功（ ） A．杠杆最多 B．动滑轮最多 C．滑轮组最多 D．一样多 7、对于实际机械，由于________功的存在，机械的机械效率总________(大于/等于/小 于)100%. 讨论：对于我们使用的机械，都希望它的机械效率越高越好，那么怎样才能提高机械的机械 效率？ 三、提高机械效率的方法 例题：工人师傅要将质量为 100 kg 的木箱搬到 1.5 m 高的车厢里．他将一块 5 m 长的 木板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用 400 N 的拉力在 10 s 内 将木箱从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示．求：(g 取 10 N/kg) (1) 工人所做的有用功、总功和额外功． (2) 工人做功的功率． (3) 斜面的机械效率． 例题：图 1 中力分水平拉动重为 G 的物体 A 在水平路面匀速移动了 s。改用滑轮组拉动 A 在 同一路面匀速移动了 s，拉力为 F2（如图 2）。此过程滑轮组（ ） A.总功为 B. 额外功为 C. 机械效率为 D. 额外功为 巩固练习： 1.利用一个效率为 90%的杠杆做 100 J 的总功，其中有用功是_______J，额外功是_______J. 2.某滑轮组的机械效率为 80%表示的含义是 ________________，当它完成 1 000 J 的总功 时，所做的有用功为________J，若克服动滑轮的重力所做的功是 150 J，则克服摩擦和绳 重所做的功是________J. 3. 体重为 400N 的小明由于找不到其它的机械.只好亲自动手将 100N 重的物体搬到 3 m 高 的二楼上。他对物体做的功是 J，他的效率是 。 4.小明通过机械将重 100 N 的重物在 5 s 内竖直向上匀速提升了 2m，机械效率为 80%.则此 过程中有用功 W 有用＝______J，额外功 W 额外＝______J，小明做功的功率 P＝______W. 5.下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是( ) A. 做功快的机械，功率一定大 B. 功率大的机械，做功一定多 C. 机械效率高的机械，功率一定大 D. 做功多的机械，机械效率一定高 6.两台机械所做的总功之比为 2∶1，它们的机械效率之比为 3∶4，则它们所做的有用功之 比为( ) A. 2∶1 B. 3∶4 C. 8∶3 D. 3∶2 课后作业： 1．下列有关机械效率的概念的叙述中，正确的是 （ ） A．做功越多的机械，机械效率一定越高 B．做功快的机械，机械效率一定越高 C．省力多的机械，机械效率一定高 D．机械效率越大，有用功占总功的比值越大 2．如图所示，在探究动滑轮的实验中，若不计摩擦，则下列说法中正确的是（ ） A．拉起的物体质量越大，机械效率越高 B．动滑轮的质量越大，机械效率越高 C．拉起物体的速度越大，机械效率越高 D．物体被拉起的越高，机械效率越高 3.下列说法正确的是 （ ） A. 额外功跟总功的比值越小，机械效率越大 B. 总功越小，机械效率就越大 C. 有用功越大，机械效率越大 D. 机械越省力，机械效率就越大 4.某滑轮组改进后提高了机械效率，若用它把同一物体匀速提到同样的高度，改进后与改进 前相比较，下列说法中错误的是 （ ） A. 做的有用功增加了 B. 做的总功减少了 C. 做的额外功减少了 D. 做的有用功跟总功的比值增大了 5. 一个工人用如图所示的滑轮组提起 2000N 的货物，所用的拉力是 800N，绳子自由端被拉 下 4m，下面说法正确的是 （ ） A．总功是 3200J，效率是 40％ B．有用功是 8000J，效率是 40％ C．有用功是 3200J，效率是 62.5％ D．总功是 3200J，效率是 62.5％ 6. 如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的 总功为 W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为 W2，机械效率为η2。若不计绳重与 摩擦，则（ ） A. W1 = W2，η1 =η2 B. W1 = W2，η1＜η2 C. W1 ＜W2，η1 ＞η2 D. W1＞W2，η1＜η2 7. 如图，工人师傅用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，50 s 内把重 400N 的箱子匀速 提起 5 m，动滑轮重 80 N，绳重及摩擦不计． (1) 在图上画出绕绳方式． (2) 人对绳子的拉力为多大？拉力的功率是多大？ (3) 该滑轮组的机械效率为多少？