2025年春新北师大版物理八年级下册课件 第九章 机械和功 第五节 探究使用机械是否省功

第九章机械和功第五节探究使用机械是否省功北师·八年级物理下册情境导入工人通过滑轮组、定滑轮和轮轴提升竖井中的重物。工人为什么不直接提起重物，而是将这么多的简单机械进行组合呢？使用这些简单机械的优势是什么？探究新知省力省距离使用机械能省功吗？同时同时知识点1使用任何机械都不省功实验探究探究使用动滑轮是否省功【提出问题】人们使用杠杆、轮轴、滑轮等机械，有的可以省距离，有的可以省力。那么,使用机械能够省功吗【猜想假设】使用机械不能省功。【实验设计】直接用手通过弹簧测力计匀速竖直提起一个重物，测算出拉力对重物做的功为W1。再用弹簧测力计通过一个动滑轮提起这个重物，使重物匀速上升相同的高度，测算出对绳端的拉力做的功为W2。比较W1、W2的大小就可以探究使用动滑轮是否省功。【进行实验】按如图所示的过程进行实验。实验中保持重物缓慢匀速竖直上升，用弹簧测力计测量拉力，记录将实验数据及计算结果填入表中。重物和绳子自由端的始、末位置。由表中记录的实验数据可知，W2___W12【收集数据】＞0.10.21.20.22.4实验结果说明：_______________________________。动滑轮可以省力，但不能省功想一想，这是为什么？为什么借助动滑轮提升重物做功，拉力做的功要更多一些?克服摩擦力所做的功提升动滑轮所做的功提升绳子所做的功使用动滑轮做功时，由于还要克服动滑轮重、绳重及滑轮内部的摩擦做功，需要额外多做一些功。【分析讨论】大量实验表明：使用任何机械都不能省功使用其他机械能省功吗？练习工人师傅把重500N的货物用绳子直接匀速提升到2m高的工作台上，动力对货物做的功为______J。若他用如图所示的滑轮组提升此货物到2m高的工作台上，所用拉力为200N，动力做的功为______J。两种情况对比，说明使用机械______（选填“能或“不能”）省功。10001200不能知识点2有用功、额外功和总功用动滑轮提升重物目的：把重物提升一段距离对重物做功Gh：提升绳子所做的功提升动滑轮所做的功克服摩擦力所做的功实际做的所有功不需要但又不得不做的功有用、必须做的功有用功额外功总功(1)有用功(W有)：为了达到目的，必须做的功。(2)额外功(W额)：为了达到目的，并非我们所需

要但又不得不做的功。(3)总功(W总)：实际做的所有功。W总=W有用+W额外指出图中杠杆的有用功、额外功和总功有用功总功额外功：克服杠杆自重及摩擦所做的功W额外=G杠杆h杠杆练习甲用桶从井中提水，其中对______做的功是有用功，对______做的功是额外功。乙从井中捞水桶，桶中带有部分水，则对______做的功是有用功，对______做的功是额外功。（均选填“水”或“桶”

）水桶桶水知识点3机械效率在使用机械工作时，我们希望有用功在总功中所占的比例越大越好。它反映了机械的一种性能，物理学中表示为机械效率。点击图片播放视频定义：有用功跟总功的比值，通常用符号η表示。机械效率

η

：机械效率W有用：有用功W总：总功意义：机械效率是反映机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能就越好。机械效率是一个比值，没有单位通常用百分数表示机械效率与功率有用功与总功的比值功与做功时间的比值反映机械做功性能的好坏表示物体做功的快慢有用功W有用、总功W总功W、完成此功所用的时间

t机械效率和功率是两个不同的物理量，它们之间没有直接关系无单位，用百分数表示瓦特（W）判断对错：（1）机械效率可以提高到100%。（2）机械效率高的机械，做的有用功多。（3）做功慢的机械，机械效率不一定低。（4）机械越省力，其机械效率越高。（5）有用功一定时，减少额外功能提高机械效率。（）（）（）（）（）练习××√×√例题如图所示，工人利用滑轮组将一桶沙子从地面提升到9m高的楼里，桶和沙子的总质量为118kg，动滑轮的质量为2kg。忽略摩擦和绳重，g取10N/kg。求滑轮组的机械效率。分析：提升桶和沙子所做的功是有用功，提升动滑轮所做的功是额外功。根据桶和沙子的总质量以及动滑轮的质量，可以求出它们所受的重力；又已知它们上升的高度，可以求出有用功和额外功，进而可以求出总功；最后依据机械效率等于有用功与总功之比得出结果。解：桶和沙子所受的总重力G桶沙=m桶沙g=118kg×10N/kg

=1180N。动滑轮所受的重力G动

=m动g=2kg×10N/kg=20N。提升过程中的有用功W有用=G桶沙h=1180N×9m=10620J。提升过程中的额外功W额外=G动h=20N×9m=180J。拉力所做的总功W总=W有用+W额外

=10620J+180J=10800J。滑轮组的机械效率答：滑轮组的机械效率为98.3%。

1.使用滑轮组提升重物时，影响其机械效率的因素有哪些？被提升物体的重力、动滑轮的重力、绳重及摩擦等。

2.如图为某公司的一幅广告宣传画，一个巨大的滑轮提起一个小皮箱，宣传文字写着“事无大小，必尽全力”。请你分析滑轮组机械效率与物重的定性关系，并结合这个关系谈一谈你对这幅广告宣传画中观点的看法。事无大小必尽全力2.用滑轮组将重物提升相同高度，物重增大，则有用功增多，而克服动滑轮重、绳重做的额外功不变，克服摩擦做的额外功与有用功等比例增加，故滑轮组的机械效率提高，即机械效率随物重的增大而提高。事无大小必尽全力宣传画中动滑轮很重，手提箱较轻，滑轮组的机械效率很低，这将导致工作成效与投入不成比例，得不偿失。练习建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示。在匀速吊起重为4.8×103N的物体时，物体4s内上升了6m，在此过程中，拉力F

为2×103N。则滑轮组的机械效率为______，拉力F的功率为________W。80%9×103生活中的机械效率生产生活中，人们利用多种方式提高机械效率，但都不能使其达到100%，如起重机的机械效率一般为40%~50%，皮带传动的机械效率一般为90%~98%。知识点4斜面与螺旋点击图片播放视频如图所示的斜面中，理想情况下（即不考虑斜面的摩擦），力F与重物的重力G满足：Fl=Gh，则沿斜面向上的力。

由此可知，在斜面高度一定时，斜面越长越省力，即斜面的倾斜角度越小越省力。指出图中斜面的有用功、额外功和总功有用功总功额外功：克服斜面与物体之间的摩擦所做的功W额外=fs练习如图所示，在斜面上，用与斜面平行的拉力将质量为2kg的物块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为8N，斜面长1.2m、高0.3m，斜面的机械效率为_______，斜面间的摩擦力为_____N。（g取10N/kg）62.5%3查阅资料，了解人类使用机械的历史，写一份调查报告或制作一期壁报，并与同学交流。自我检测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小时。对于这一过程，下列说法正确的是（）起重机的功率大，机械效率高起重机的机械效率高，做功慢起重机的功率大，机械效率不一定高起重机的机械效率高，做功多C2.关于一台机械做功，下列说法正确的是（）机械做的额外功越少，机械效率就越高机械做的有用功越多，机械效率就越高机械做的总功越多，机械效率就越高机械做的有用功在总功中占的比例越大，机械效率就越高D3.小明家新建的房子准备装修。为了把水泥从地面送上楼，他在楼上安装了一个滑轮组。每个滑轮的质量约为4kg，他每次将一袋50kg的水泥提升4

m，已知克服绳重和摩擦所做的额外功为250J，g

取10N/kg。求：（1）每次提升水泥做的有用功。（2）该滑轮组的机械效率。解：（1）每次提升水泥做的有用功W有用=G水泥h=mgh=50kg×10N/kg×4m=2×103J（2）克服动滑轮重做的额外功W额外

=G动h+W绳、f

=4kg×10N/kg×4m+250J=410J4.用1000N的力通过滑轮组把4750N的重物竖直提升起来。如果提升过程中滑轮组的机械效率为95%，则：（1）这个滑轮组最少由几个滑轮组成？请根据计算，在虚线框中画出相应的滑轮组。（2）小红通过计算判定，这个滑轮组的动滑轮所受的重力一定为250N，你同意她的看法吗？说明你的理由。解：（1）滑轮组的机械效率则即动滑轮上承担物重的绳子有5段，则这个滑轮最少由4个滑轮组成，且绳子起始端应连在动滑轮上，如图所示。解：（2）不同意小红的看法。则动滑轮的重力若考虑绳重和摩擦，则克服