北师大八年级物理下册 （探究-使用机械是否省功）机械和功教育课件

第五节探究——使用机械是否省功

情景导入问题与猜想为什么要使用这些工具？思考：使用机械是否能省功？新课探究猜想与假设使用机械不能省功。制定计划直接用弹簧测力计吊起一个重物，弹簧测力计的拉力对重物做的功为W1。再用弹簧测力计通过一个动滑轮吊起重物，使重物上升相同的高度，弹簧测力计的拉力做的功为W2。比较W1、W2就可以知道使用机械是否省功。收集证据按照上图所示的过程进行实验。实验中保持重物缓慢上升。用弹簧测力计测量拉力。记录重物和绳子自由端的始、末位置。将以上数据及计算结果填入表中。力/N移动距离/m力做的功/JF=G=3h=0.2W1=Fh=0.6F′=2s=0.4W2=F's=0.8由实验结果可知，W2___W1。＞收集证据想一想，这是为什么？分析与结论直接用弹簧测力计匀速提升重物，拉力要对重物做功。拉动绳子使动滑轮上升时，拉力在对重物做功的同时也要对动滑轮做功，同时还要克服动滑轮上的摩擦做功。因此使用动滑轮并不省功。思考：使用其他机械能省功吗？大量实验表明：使用任何机械都不能省功。有用功、额外功和总功在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体所做的功是有用的，是必须做的，这部分功叫作___________________。（W有用）有用功提升重物时，不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦做功，这部分功叫作________________。额外功（W额外）有用功与额外功的总和叫作________________。总功（W总）W总=W有用+W额外交流讨论如图所示是某地区的供水系统发生故障后，居民利用滑轮提水的情景。在这个情景中，人所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？克服水的重力做的功为有用功，克服水桶、绳子重及摩擦所做的功为额外功。我们希望在总功中有用功所占的比例越大越好。有用功的比例大，说明机械的工作效率高。机械效率我们用有用功跟总功的比值来描述机械的这种特性，称之为机械效率。机械效率（η）表示为有用功是总功的一部分，所以W有用<W总。因此η总小于1。功率与机械效率的对比例：用一个动滑轮，将200N的物体匀速提升2m，所用的拉力F为120N，此动滑轮的机械效率是多少？已知：G=200N，h=2m，F=120N，s=2h=4m.求：η解：W有=Gh=200N×2m=400J;W总=Fs=120N×4m=480J.答：动滑轮的机械效率约是83.3%。交流讨论怎样提高滑轮组的机械效率？由机械效率的公式可以看出，提高机械效率的方法有两种：①在有用功一定的情况下，尽量减小额外功。如减轻动滑轮和绳子的重力、加润滑油减小摩擦等。②在额外功一定的情况下，增大有用功。如在机械所能承受的范围内，增加被提升物体的重力等。斜面是一个与水平面成一定夹角的平面。是简单机械的一种。斜面斜面：是一个费了距离但能省力的简单机械。螺旋——特殊的斜面螺旋可以看作是绕在圆柱上的斜面。饮料瓶瓶盖、木螺丝、螺杆、螺母等都是利用螺旋的装置。螺旋除了省力，还可以将螺旋运动与沿轴向的运动进行相互转化。课堂小结机械效率三种功有用功（W有用）额外功（W额外）总功（W总）机械效率公式：η＝W有用W总随堂练习1.建筑工地上，起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果人直接用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是（）。A.起重机的功率大，做功多B.起重机的机械效率高，做功慢C.起重机的功率大，做功快D.起重机的机械效率高，做功多C2.一台机械做功时，下列说法正确的是（）。A.机械做的额外功越少，机械效率就越高B.机械做的有用功越多，机械效率就越高C.机械做的总功越多，机械效率就越高D.机械做的有用功在总功中占的比例越大，机械效率就越高[解析]机械效率是有用功占总功的比例，其比例越大，机械效率越高。D3.起重机把质量为0.6t的重物提升3m，其电动机所做的功是2.94×104J，起重机的机械效率是多少？解：起重机做的有用功W有用=Gh=mgh=0.6×103kg×3m=1.764×104J，其机械效率4.在日常生活中还有很多场合涉及“效率”的概念，如学习效率等，你还能举出其他例子吗？说明你所列举的这个“效率”的意义是什么，并与同学交流。办事效率：个人能力的一种体现，即常说的执行能力。工作效率：一般指工作产出与投入之比，通俗地讲就是在进行某任务时，取得的成绩与投入的时间、精力、金钱等的比值。第9章·机械和功探究-使用机械是否省功北京师范大学出版社八年级

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下册

匀速提升重物同样高度Why？将100N重物匀速提升1mF1=100NF2>50N从图中的数据中发现，使用机械后，做的功并没有减少，所以使用机械做功只是为了省力或省距离，但不能省功总结：使用任何机械都不能省功一、三种功利用机械时，动力所做的功（动力功）目的：提升重物G

相当于不用机械，直接用手所做的功2.有用功（）：达到人们目的而做的对人们有用的功1.总功3.额外功():使用机械时无用，但不得不做的功如：克服机械自重或摩擦做功举例：找出下列机械工作时的有用功、总功和额外功小明同帮妈妈到井边打水，当他用水桶在井中打水时，对

做的功是有用的，对

做的功是额外功。打完水后，由于不小心，小明同学的水桶掉进井里，他把掉到井底的水桶打捞上来时，桶内也装了一些水，这时小明同学对

做的功是有用的，对

做的功是额外的。水桶水桶人们使用动滑轮提升重物时：重物滑轮拉力对

做的功是有用的功对

做的功是额外功

做的功是总功例1.利用动滑轮将重物提升2m,已知物重180N,人对绳的拉力为100N,求此过程中：（1）（拉力）做的有用功（2）拉力做的总功（3）拉力做的额外功思考：1、有没有一种简单机械只做有用功，不做额外功？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？为什么？3、有用功在总功中占的比例是越多越好？还是越少越好？1、定义：有用功和总功的比值2、公式：二、机械效率（）计算例1中使用动滑轮的机械效率（2）由于总功总是大于有用功，所以机械效率总是小于1注：（1）是比值，没有单位，用百分数表示

（3）机械效率反映机械性能好坏，从根本上取决于有用功和额外功（4）变形式（1）

的例2.（2）20%800J200J1200J160J请你判断：甲乙两种机械的效率分别为70%和60%1.使用甲机械省力（）2.使用甲机械做功快（）3.使用甲机械做的有用功多（）4.甲机械额外功占总功的比值大（）××××例3、工人师傅用250N的力将重400N的物体在10s内匀速提升1m。求此过程中(1)工人师傅做的有用功(2)工人师傅做的总功(3)滑轮组的机械效率(4)拉力的功率例4.用25N的拉力将重为100N的物体匀速拉到4m高，20m长的斜面顶端，所用时间为20s