2020八年級(jí)物理下冊(cè)第12章第3節(jié)機(jī)械效率考點(diǎn)手冊(cè)（新版）新人教版

第3節(jié)機(jī)械效率知識(shí)點(diǎn)一有用功與額外功 1．有用功：指人們?yōu)榱诉_(dá)到目的而必須做的功。用W有表示。2．額外功：是指人們?yōu)榱诉_(dá)到一定的目的，并不需要但又不得不做的功。用W額表示。3．總功：有用功與額外功之和，即W總＝W有＋W額?？偣Φ扔谧饔迷跈C(jī)械上的動(dòng)力與動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離的乘積，即W總＝Fs。使用任何機(jī)械時(shí)，人們所做的功，都不會(huì)少于不用機(jī)械時(shí)所做的功，也就是使用任何機(jī)械都不省功。eq\a\vs4\al(例1)從井中提水時(shí)，常常會(huì)發(fā)生吊水桶落入井里的事情。用物理知識(shí)分析下列說法，其中錯(cuò)誤的是()A．用吊水桶向上提水，人對(duì)桶和水做的功都是有用功B．用吊水桶向上提水，人對(duì)桶做的功是額外功C．吊水桶掉在井里，打撈水桶時(shí)桶里會(huì)帶些水，這時(shí)人對(duì)水做的功是額外功D．吊水桶掉在井里，打撈水桶時(shí)，人對(duì)桶做的功是有用功解析：用吊水桶向上提水，目的是提水，所以對(duì)水做的功是有用功，但是對(duì)桶又不得不做功，則對(duì)桶做的是額外功，故A錯(cuò)誤、B正確；吊水桶掉在井里，打撈水桶時(shí)，目的是提桶，所以對(duì)桶做的功是有用功，但是對(duì)水又不得不做功，則對(duì)水做的功是額外功，故C、D正確。答案：A知識(shí)點(diǎn)二機(jī)械效率 精練版P561．機(jī)械效率的定義：通常用有用功在總功中所占的百分比來表示機(jī)械效率，即有用功與總功的比值叫做機(jī)械效率。2．機(jī)械效率的計(jì)算公式機(jī)械效率＝eq\f(有用功,總功)×100%，用η表示機(jī)械效率，W有表示有用功，W總表示總功，則機(jī)械效率的公式為η＝eq\f(W有,W總)×100%。3．影響機(jī)械效率高低的主要因素機(jī)械效率的高低由有用功和總功兩個(gè)因素決定，因此分析機(jī)械效率高低時(shí)，不能只考慮一個(gè)因素，如：有用功多，機(jī)械效率高或總功大，機(jī)械效率低。(1)當(dāng)有用功一定時(shí)，機(jī)械所做的總功越少，那有用功與總功的比值越大，即機(jī)械效率越高；額外功越少，額外功與有用功比值越小，機(jī)械效率越高。(2)當(dāng)額外功一定時(shí)，機(jī)械所做的有用功越多，有用功與總功比值越大，機(jī)械效率越高；額外功越少，額外功與總功比值越小，機(jī)械效率越高。4．提高機(jī)械效率的方法(1)減小額外功來提升機(jī)械效率。根據(jù)額外功的來源，從以下兩方面提高機(jī)械效率：①盡量減小機(jī)械本身的重力；②加潤滑油等方法減小機(jī)械零部件間的摩擦。(2)額外功一定時(shí)，在機(jī)械能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，增大有用功來提升機(jī)械效率。知識(shí)拓展(1)有關(guān)機(jī)械效率的計(jì)算公式：①總功計(jì)算方法a．W總＝FS b．W總＝W有＋W額c．W總＝eq\f(W有,η) d．W總＝eq\f(W額,1－η)②有用功的計(jì)算方法a.W有＝Gh(豎直結(jié)構(gòu)機(jī)械)W有＝fs(水平結(jié)構(gòu)機(jī)械)b．W有＝W總－W額W有＝W總·η③額外功的計(jì)算方法a．克服機(jī)械重力做功W額＝G機(jī)·h克服機(jī)械零部件摩擦做功W額＝fsb．W額＝W總－W有c．W額＝(1－η)W總(2)對(duì)使用任何機(jī)械都不省功的理解：①不計(jì)機(jī)械自重以及機(jī)械零部件之間的摩擦?xí)r，即理想機(jī)械，此時(shí)，額外功為零，有用功等于總功，機(jī)械效率為100%。②在使用機(jī)械的實(shí)際情況下，機(jī)械自重以及機(jī)械零部件間的摩擦無法消除，額外功不可避免，因此，有用功總小于總功，機(jī)械效率總是小于1。(3)三類簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率的計(jì)算：①杠桿：重物重為G，重物提升高度為h，動(dòng)力為F，動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)距離為s，則η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Gh,Fs)。②滑輪或滑輪組：a.用滑輪或滑輪組提升重物：重物重為G，重物提升高度為h，F(xiàn)是動(dòng)力，繩子自由端移動(dòng)距離為s，則η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Gh,Fs)＝eq\f(G,nF)。b．用滑輪或滑輪組水平勻速拉物體，物體所受摩擦力為F，物體移動(dòng)距離為s，拉力為F，繩子自由端移動(dòng)距離為s繩，則η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(fs,Fs繩)＝eq\f(f,nF)。③斜面：物體重為G，斜面高為h，斜面長為l，拉力為F，則η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Gh,Fl)。eq\a\vs4\al(例2)如圖是用動(dòng)滑輪運(yùn)送建筑材料A的示意圖，在卷揚(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力作用下，使重800N的建筑材料A在50s的時(shí)間里，勻速豎直上升了10m。在這個(gè)過程中，動(dòng)滑輪提升建筑材料A所做的有用功為W有用，卷揚(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力F做功的功率為200W。繩重可忽略不計(jì)。求：(1)有用功W有用；(2)動(dòng)滑輪勻速提升建筑材料A的機(jī)械效率η。解析：(1)知道物體的重力和提升的高度，根據(jù)W＝Gh求出有用功；(2)根據(jù)η＝eq\f(W有,W總)×100%求出使用動(dòng)滑輪勻速提升的物體A的機(jī)械效率。解：(1)有用功W有用＝Gh＝800N×10m＝8×103J。(2)拉力F做的總功W總＝Pt＝200W×50s＝104J，使用動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(8×103J,104J)×100%＝80%。知識(shí)點(diǎn)三測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 精練版P56實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簳?huì)組裝滑輪組并測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素。實(shí)驗(yàn)原理：η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Gh,Fs)。實(shí)驗(yàn)器材：定滑輪和動(dòng)滑輪組成的滑輪組、彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼、刻度尺。實(shí)驗(yàn)步驟：①按照?qǐng)D甲所示安裝滑輪組，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼所受的重力G，分別記下鉤碼和繩端的位置。②如圖乙所示，勻速豎直緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，讀出拉力F的值，并用刻度尺測(cè)出鉤碼上升的高度h和繩端移動(dòng)的距離s，將這三個(gè)量填入表格。③應(yīng)用公式W有＝Gh、W總＝Fs、η＝eq\f(W有,W總)分別求出有用功W有、總功W總、機(jī)械效率η，并填入表格。④改變鉤碼的數(shù)量，再做兩次上面的實(shí)驗(yàn)，如表格第1～3次實(shí)驗(yàn)。⑤換用圖丙所示的裝置重復(fù)1～3步，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表格，如表格第4次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表格：實(shí)驗(yàn)序號(hào)1234鉤碼所受的重力G/N1.534.51.5提升高度h/m0.40.40.40.4有用功W有/J0.61.21.80.6拉力F/N0.71.21.70.6繩端移動(dòng)的距離s/m1.21.21.22總功W總/J0.841.442.041.2機(jī)械效率η71%83%88%50%實(shí)驗(yàn)分析：由1、2、3次實(shí)驗(yàn)可知，提升的鉤碼重力增加時(shí)，有用功增加，額外功基本不變(克服摩擦力及動(dòng)滑輪重力做的功基本不變)，由η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(W有,W有＋W額)可知，機(jī)械效率會(huì)升高。同一裝置的機(jī)械效率與被提升的物重有關(guān)，物重增大，機(jī)械效率升高。由1、4兩次實(shí)驗(yàn)可知，使用兩個(gè)滑輪組提升相同的鉤碼，做的有用功相同，但滑輪組丙的動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)多，所做的額外功多，由η＝eq\f(W有,W有＋W額)可知，當(dāng)有用功相同時(shí)，額外功越多，機(jī)械效率越低。故滑輪組丙的機(jī)械效率小于滑輪組甲的機(jī)械效率。探究歸納：①同一裝置的機(jī)械效率并不是固定不變的，與被提升的物重有關(guān)，物重增大，機(jī)械效率升高；②機(jī)械效率還和機(jī)械裝置本身有關(guān)，與其結(jié)構(gòu)、輕巧程度以及潤滑程度都有關(guān)系。知識(shí)拓展：探究影響斜面機(jī)械效率的因素。制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：在影響機(jī)械效率的許多因素中，摩擦是一個(gè)重要因素。例如：把物體拉上斜面時(shí)，就要克服物體與斜面之間的摩擦做額外功。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該選擇光滑程度一樣的斜面，如圖所示，用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，比較斜面的傾斜程度不同時(shí)，斜面的機(jī)械效率是否相同。實(shí)驗(yàn)器材：桌面、木塊、木板、小車、刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線等。實(shí)驗(yàn)過程：①將木板用一木塊墊起，使其傾斜程度較小，用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面將小車從斜面底端勻速拉到斜面頂端，記下小車移動(dòng)的距離s，并測(cè)出斜面的高度h，拉力F。②改變木板一端墊起的高度兩次，使斜面較陡和最陡，重復(fù)實(shí)驗(yàn)過程①。實(shí)驗(yàn)記錄：將數(shù)據(jù)記錄在下表中，并計(jì)算后填入相關(guān)值，以下為某次實(shí)驗(yàn)的記錄。斜面的傾斜程度小車重力G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長lm有用功W總/J總功W總/J機(jī)械效率η＝eq\f(Gh,Fl)較緩50.21.98111.9851%較陡50.42.92122.9268%最陡50.63.8133.879%分析論證：①從表中數(shù)據(jù)可以看出，斜面的機(jī)械效率和斜面的傾斜程度有關(guān)；②用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面勻速拉動(dòng)小車向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，要克服摩擦力做功，因此斜面的機(jī)械效率不高；③對(duì)于斜面來說，W有＝Gh，W總＝Fl，η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Gh,Fl)<1；④對(duì)于理想斜面，不存在摩擦，η＝100%，Gh＝Fl。得出結(jié)論：斜面的機(jī)械效率與斜面的傾斜程度有關(guān)，斜面越傾斜，機(jī)械效率越高。eq\a\vs4\al(例3)小明同學(xué)做“測(cè)量滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)(如圖所示)。用相同的滑輪組提升不同數(shù)量的鉤碼，記錄數(shù)據(jù)如表所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼的重力G/N鉤碼提升高度h/m拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/m機(jī)械效率η120.10.90.374%240.11.60.383%360.1①0.3②(1)觀察圖中測(cè)力計(jì)的示數(shù)，表格中編號(hào)①的數(shù)值是________，②的數(shù)值是________。(2)小明通過分析表格中的數(shù)據(jù)，得到了提高滑輪組機(jī)械效率的方法，汽車作為一種“機(jī)械”，提高效率對(duì)節(jié)能減排有重要意義，請(qǐng)你指出以下三種提高效率的方法中，方法________是與本實(shí)驗(yàn)同理的。方法一：鼓勵(lì)人們“拼車”出行，使汽車盡量裝滿人員。方法二：汽車制造廠用新材料減輕汽車重量。方法三：經(jīng)常給汽車做保養(yǎng)，保持良好的潤滑。(3)小明發(fā)現(xiàn)繩端移動(dòng)的距離與鉤碼提升高度有固定的倍數(shù)關(guān)系，于是他認(rèn)為鉤碼數(shù)量一定時(shí)，無論將鉤碼提升多高，都不影響該滑輪組的機(jī)械效率。小芳則認(rèn)為：鉤碼提升的高度不同，有用功就不同，機(jī)械效率就變化了，你認(rèn)為________的看法是正確的。解析：(1)由圖知，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.3N；第三次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率：η＝eq\f(W有用,W總)＝eq\f(Gh,Fs)＝eq\f(6N×0.1m,2.3N×0.3m)×100%≈87%；(2)小明通過分析表格中的數(shù)據(jù)知，同一滑輪組，物體越重，機(jī)械效率越高。方法一：鼓勵(lì)人們“拼車”出行，使汽車盡量裝滿人員，是在額外功相同時(shí)，人越多，有用功越多，機(jī)械效率越高，故符合題意；方法二：汽車制造廠用新材料減輕汽車重量，是通過減小額外功來增加機(jī)械效率的，故不符合題意；方法三：經(jīng)常給汽車做保養(yǎng)，保持良好的潤滑。提高滑輪組機(jī)械效率的方法是通過減小摩擦來增加機(jī)械效率的，故不符合題意。故方法一與本實(shí)驗(yàn)同理。(3)根據(jù)η＝eq\f(W有,W總)＝eq\f(Gh,Fs)＝eq\f(Gh,F·3h)＝eq\f(G,3F)知機(jī)械效率與高度無關(guān)，故小明的看法正確。答案：(1)2.387%(2)一(3)小明易錯(cuò)點(diǎn)不能正確理解滑輪組機(jī)械效率的可變性機(jī)械效率是表示機(jī)械對(duì)總功利用率高低的物理量，效率高，表示機(jī)械對(duì)總功利用率高。是否省力、做功的多少、做功的快慢與機(jī)械效率無關(guān)。有的同學(xué)認(rèn)為機(jī)械越省力效率就越高，這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的。eq\a\vs4\al(例4)用四只完全相同的滑輪組成如圖所示的甲、乙兩個(gè)滑輪組，把相同的物體勻速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率，W甲