使用機(jī)械是否省功培訓(xùn)課程

§9.5探究——使用機(jī)械是否省功一、實(shí)驗(yàn)探究提出問(wèn)題——制定計(jì)劃——收集證據(jù)——分析與結(jié)論要把這個(gè)物體運(yùn)到高處，有哪些方法？問(wèn)題：采用機(jī)械提升重物相比于直接提升重物，是否省功？s=?hFF定性實(shí)驗(yàn)：尋找規(guī)律定量實(shí)驗(yàn)：收集證據(jù)力F/N距離/m力做的功W/JF1=G=h=W1=F1h＝F2=s=W2＝F2s

=W2

W1

在使用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，實(shí)際拉力的功W2

于動(dòng)滑輪提升重物的功W1，這是因?yàn)閃2中還包括了

的功以及

的功。分析與結(jié)論大提升動(dòng)滑輪做克服摩擦做FG物對(duì)有用功、額外功、總功的理解人提沙子做功1、對(duì)沙子做功2、對(duì)桶做功3、克服自重做功人拉滑輪做功1、對(duì)沙子做功2、對(duì)桶做功3、對(duì)動(dòng)滑輪做功人拉滑輪做功1、對(duì)沙子做功2、對(duì)口袋做功3、對(duì)動(dòng)滑輪做功3、總功：有用功與額外功的總和1、有用功：機(jī)械對(duì)物體做的功 2、額外功：克服機(jī)械自重和摩擦所做的功（達(dá)到目的額外做的功）F有用功總功W總＝W有＋

W額外二、機(jī)械效率：（動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功）（看目的）有用功F總功F1F1使用機(jī)械做功認(rèn)識(shí)W有、W額、W總不使用機(jī)械，直接用手所做的功有用功總功GhFs＞F1h=GhTTs=2hhFFF1有用功

豎直使用滑輪組勻速提升重物時(shí)，有用功為G物h，水平使用滑輪組時(shí)，怎樣求有用功呢？FaFG物hfLF1=G物F1F1F1=f4、機(jī)械效率η：有用功跟總功的比值。

無(wú)單位，小于1，用百分?jǐn)?shù)形式表示。

在總功中有用功所占的比例越

越好。大理想情況下-----η＝1“等功”

實(shí)際情況下-----η＜1“費(fèi)功”

機(jī)械效率公式式的實(shí)際變形形：（1）在空氣中提提升重物；（2）在液體中提提升重物；（3）在水平面上上拉動(dòng)重物；；（4）斜面。F有用功總功（1）在空氣中提提升重物若不計(jì)繩重及及軸的摩擦，，進(jìn)一步有：：F有用功總功已知：G物Fhsv物v繩W有用=__W總=__P有用=__P總=__s=__hv繩=__v物（1）在空氣中提提升重物F有用功總功（2）在液體中提提升重物①在液體中提升升重物，不計(jì)液體的阻阻力，有：②若不計(jì)繩重及及軸的摩擦，，有：有用功F總功（3）水平使用滑滑輪組F1F2已知：G物FfsLv物v繩s=__Lv繩=__v物有用功F總功W有用=__W總=__P有用=__P總=__（3）水平使用滑滑輪組F1LhF已知：G物fFLh（4）斜面斜面斜面是一種省省力機(jī)械無(wú)障礙坡道停車(chē)樓變形斜面某起重機(jī)的機(jī)機(jī)械效率是60％，表示什么么含義？起重機(jī)提升重重物時(shí)所做的的有用功跟總總功的比值為為60％例：用一動(dòng)滑滑輪將重200N的砂子提到9m高的腳手架上上，所用力是是120N，求有用功、、總功、機(jī)械械效率各是多多少？解：（1）減小機(jī)械自自重（2）減小機(jī)械間間的摩擦力。。三、如何提高高機(jī)械效率克服機(jī)械自重重和摩擦所做的功功（3）在機(jī)械強(qiáng)度度允許的范圍圍內(nèi)，增大所所提重物的重重力。判斷以下說(shuō)法法是否正確：：1、有用功越多多，機(jī)械效率率越高；2、額外功越少少，機(jī)械效率率越高；3、物體做功的的功率越低，，機(jī)械效率越越低；4、做總功越多多，機(jī)械效率率越低；5、做相同的有有用功，額外外功越少，機(jī)機(jī)械效率越高高；6、做相同的總總功時(shí)，有用用功越多，機(jī)機(jī)械效率越高高；7、用不同的滑滑輪組，做的的有用功相同同時(shí)，機(jī)械效效率一定相同同；8、因?yàn)橛杏霉π∮诳偣Γ?，所以機(jī)械效效率總小于1；9、做的額外功功一定時(shí)，總總功越少，機(jī)機(jī)械效率越高高；10、有用功在總總功中占的比比例越大，機(jī)機(jī)械效率越高高。1、下列說(shuō)法中中正確的是（（））A、相同時(shí)間內(nèi)內(nèi)做功越多，，功率越大B、功率大的機(jī)機(jī)械做功一定定較快C、功率越大的的機(jī)械，機(jī)械械效率也越高高D、做功相等時(shí)時(shí)，功率大的的所用時(shí)間少少練習(xí)：2、小明為幫助助爸爸搬運(yùn)裝裝修材料設(shè)計(jì)計(jì)了如圖8所示的甲、乙乙兩種方案，，小明采用這這兩種搬運(yùn)方方案分別將地地面上質(zhì)量相相同的材料運(yùn)運(yùn)送到二樓的的過(guò)程中，實(shí)實(shí)際所用拉力力和時(shí)間均相相同。已知每每個(gè)滑輪受到到的重力相同同，繩重與滑滑輪的摩擦均均可忽略不計(jì)計(jì)。則利用甲甲、乙兩種方方案()A．小明所做的的有用功之比比為3:4B．小明所做的的總功之比為為1:1C．滑輪組的機(jī)機(jī)械效率之比比為4:3D．小明施加拉拉力的功率之之比為4:3甲乙圖83、在如如圖所所示的的滑輪輪組中中，動(dòng)動(dòng)滑輪輪的總總重是是200N（繩的的自重重和輪輪軸間間摩擦擦均不不計(jì)））。求：當(dāng)當(dāng)提起起800N的物體體時(shí)，，繩自自由端端拉力力F至少應(yīng)應(yīng)是多多少?滑輪組組的機(jī)機(jī)械效效率是是多大大？F4、有一一重為為800N的物體體，在在水中中受到到的浮浮力為為200N，系在在滑輪輪組的的下端端，如如圖所所示，，若動(dòng)動(dòng)滑輪輪自重重為150N。不計(jì)計(jì)摩擦擦和水水的阻阻力，，求物物體在在水中中勻速速上升升時(shí)滑滑輪組組的機(jī)機(jī)械效效率。。（g=10N/kg）F5、如如圖圖所所示示的的滑滑輪輪組組來(lái)來(lái)拉拉動(dòng)動(dòng)鋼鋼錠錠，，已已知知鋼鋼錠錠與與地地面面間間的的摩摩擦擦力力f為1200N，若若此此時(shí)時(shí)滑滑輪輪組組的的機(jī)機(jī)械械效效率率為為80％。。（1）求求拉拉繩繩子子的的力力F至少少多多大大？？（2）如如果果想想用用更更小小的的力力拉拉動(dòng)動(dòng)鋼鋼錠錠，，請(qǐng)請(qǐng)你你提提出出一一條條可可行行性性建建議議。。Ff6、如如圖圖所所示示，，用用滑滑輪輪和和桶桶組組成成的的裝裝置置來(lái)來(lái)提水水，已已知知滑滑輪輪重重4N，桶桶重重6N，桶桶中中的的水水重重50N，現(xiàn)現(xiàn)將將水水桶桶在在4s內(nèi)勻勻速速提提升升了了5m。不不計(jì)計(jì)繩繩重重和和摩摩擦擦，，求求該該裝置置的的機(jī)機(jī)械械效效率率?；嗇喗M組η看鉤鉤子子，，下下面面有有什什么么，，都都算算作作有有用用功功F裝置置（（滑滑輪輪組組提提升升水水的的））η，看目目的的7、某某工工地地用用圖圖8所示示的的裝裝置置提提升升貨貨物物，，固固定定在在水水平平工工作作臺(tái)臺(tái)上上的的卷卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)機(jī)（（其其內(nèi)內(nèi)部部有有電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)提提供供動(dòng)動(dòng)力力））通通過(guò)過(guò)滑滑輪輪組組勻勻速速提提升升貨貨物物時(shí)時(shí)拉拉動(dòng)動(dòng)繩繩子子的的功功率率恒恒定定。。第第一一次次提提升升質(zhì)質(zhì)量量為為480kg的貨物物上升升4m，卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)對(duì)對(duì)繩子子的拉拉力為為F1，提升貨貨物的的機(jī)械械效率率為80%；第二二次提提升質(zhì)質(zhì)量為為360kg的貨物物時(shí)，，卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)對(duì)對(duì)繩子子的拉拉力為為F2。已知知?jiǎng)踊喪苁艿降牡闹亓α?40N，取g=10N/kg，繩重重及滑滑輪的的摩擦擦均可可忽略略不計(jì)計(jì)。則則以下下結(jié)論論正確確的是是（）A．前后后兩次次提升升貨物物過(guò)程程中貨貨物豎豎直向向上運(yùn)動(dòng)的的速度度之比比為4:5B．卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)對(duì)對(duì)繩子子的拉拉力F2的大小小為1280NC．第一一次工工作過(guò)過(guò)程中中拉力力所做做的總總功為8000JD．利用用此裝裝置第第二次次工作作過(guò)程程中滑輪組組的機(jī)機(jī)械效效率為95%圖8卷?yè)P(yáng)機(jī)工作臺(tái)提升架貨物ADB選項(xiàng)是是怎么么算出出來(lái)的的？C選項(xiàng)是是怎么么算出出來(lái)的的？圖8卷?yè)P(yáng)機(jī)工作臺(tái)提升架貨物.如圖22所示，，AB是一杠杠桿，，可繞繞支點(diǎn)點(diǎn)O在豎直直平面面內(nèi)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，，AO：OB=2：3，OD：DB=1：1，滑輪輪重為為100N。當(dāng)在在B點(diǎn)施加加大小小為F的豎直直向下下的拉拉力時(shí)時(shí)，杠杠桿在在水平平位置置平衡衡，邊邊長(zhǎng)為為0.2m的正方方體M對(duì)水平平地面面的壓壓強(qiáng)為為7500pa；當(dāng)在在D點(diǎn)施加加大小小為F的豎直直向下下的拉拉力時(shí)時(shí)，杠杠桿在在水平平位置置平衡衡，正正方體體M對(duì)水平平地面面的壓壓強(qiáng)為為15000pa。（若若不計(jì)計(jì)杠桿桿重、、繩重重和摩摩擦，，圖中中各段段繩子子所受受拉力力均沿沿豎直直方向向）則則拉力力F的大小小為。答案：：200N8、質(zhì)量為為60kg的小明站站在水平平地面上上，利用用如圖29所示裝置置提升物物體A。物體A的質(zhì)量mA為72kg，底面積積SA為2×10-2m2。當(dāng)小明明施加豎豎直向下下的拉力力為F1時(shí)，物體體A未被拉動(dòng)動(dòng)，此時(shí)時(shí)物體A對(duì)地面的的壓強(qiáng)p為5×103Pa，小明對(duì)對(duì)地面的的壓強(qiáng)為為p1；當(dāng)小明施加加豎直向下的的拉力為F2時(shí)，物體A恰好勻速上升升，小明對(duì)地地面的壓強(qiáng)為為p2，且p1：p2=16:15。已知B、C、D、E四個(gè)滑輪的質(zhì)質(zhì)量相同，不不計(jì)繩重和摩摩擦，g取10N/kg。求：（1）當(dāng)小明施加加豎直向下的的拉力F1時(shí)，物體A對(duì)地面的壓力力FN；（2）每個(gè)滑輪所所受的重力G0；（3）當(dāng)小明施加加豎直向下的的拉力F2時(shí)，整個(gè)裝置的機(jī)機(jī)械效率η。圖29DECBA///提示：兩根繩繩，每根繩上的的力不同，不不能直接套用用公式！常見(jiàn)的錯(cuò)誤解解法：（典型型錯(cuò)誤）圖29DECBA2TBFNGA+G0A和BF1F支1G人人2F1G0CTB關(guān)于解方程h2h仿照以上公式式，結(jié)合本題題，如何整理理出正確的η表達(dá)式h第（3）問(wèn)，其它正正確解法：斜面的機(jī)械效效率：理想斜面（光光滑）Lh非理想：要使物體升高高相同的高度度，斜面越越省力。長(zhǎng)斜面的機(jī)械效效率與斜面的的長(zhǎng)度、粗糙糙程度有什么么關(guān)系？一斜面長(zhǎng)為3m，高為1m，把一重為600N的重物沿這個(gè)個(gè)斜面勻速拉拉上斜面頂端端時(shí)，（1）如果是光滑滑斜面，求拉拉力F；（2）如果實(shí)際所所用的拉力為為250N，求斜面的機(jī)機(jī)械效率。練習(xí)：§9.6測(cè)滑輪組的機(jī)機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)裝置問(wèn)題一：同一滑輪組組掛不同數(shù)量量的鉤碼時(shí)，，機(jī)械效率相相同嗎？（與物重的關(guān)關(guān)系）（“物體上升越高高，機(jī)械效率率越高”的說(shuō)法對(duì)不對(duì)對(duì)？）（同一滑輪組組機(jī)械效率是是否恒定不變變）問(wèn)題二：雙滑輪組和和單滑輪組都都掛相同的鉤鉤碼時(shí)，機(jī)械械效率相同嗎嗎？（不同））問(wèn)題三：提高滑輪組組的機(jī)械效率率的方法是什什么？明確探究問(wèn)題題：實(shí)驗(yàn)測(cè)量滑輪輪組機(jī)械效率率需要測(cè)量：物重：G物；怎么測(cè)？彈簧測(cè)力計(jì)繩端拉力F；鉤碼上升高度度：h；繩端移動(dòng)距離離：s應(yīng)用兩個(gè)位置置坐標(biāo)的差值值求距離應(yīng)用兩個(gè)位置置坐標(biāo)的差值值求距離練習(xí)：1、某實(shí)驗(yàn)小組組在“測(cè)滑輪組機(jī)械械效率”的實(shí)驗(yàn)中得到到的數(shù)據(jù)如下下表所示，第第1、2、3次實(shí)驗(yàn)裝置分分別如圖中的的甲、乙、丙丙所示。次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m有用功W有/J測(cè)力計(jì)拉力F/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s/m總功W總/J機(jī)械效率η120.10.20.90.30.2774.1％240.10.41.60.30.4883.3％340.11.10.50.5501N234501234501N234501234501N2345012345甲乙丙(1)比較第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn)，可得得結(jié)論：使用用同樣的滑輪輪組，提起的的鉤碼越重，，滑輪組的機(jī)機(jī)械效率越。(2)第3次實(shí)驗(yàn)中所做做的有用功是是J，機(jī)械效率是是________。(3)第3次實(shí)驗(yàn)中動(dòng)滑滑輪個(gè)數(shù)比第第2次實(shí)驗(yàn)多。動(dòng)動(dòng)滑輪自重增增大，對(duì)動(dòng)滑滑輪所做的額額外功(選填“增大”或“減小”)，因而，由第第2、3次實(shí)驗(yàn)可知：：滑輪組的機(jī)機(jī)械效率與動(dòng)動(dòng)滑輪自重大大小有關(guān)。次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m有用功W有/J測(cè)力計(jì)拉力F/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s/m總功W總/J機(jī)械效率η120.10.20.90.30.2774.1％240.10.41.60.30.4883.3％340.11.10.50.55結(jié)論1：同一個(gè)滑輪輪組，提升不不同的重物，，機(jī)械效率是不同的．．提升重物多多的機(jī)械效率率就高，因?yàn)轭~外功基基本不變，做做的有用功越越多，機(jī)械效率就越高高。結(jié)論2：不同結(jié)構(gòu)的的滑輪組，提提升相同的重重物，機(jī)械效率一般也也不同。結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)雜的滑輪輪組所做的額外功多，，因此做同樣樣的有用功，，其機(jī)械效率也就低。。圖1FA2、小華用一個(gè)個(gè)動(dòng)滑輪在1s內(nèi)將重800N的貨物沿水平平方向勻速拉拉動(dòng)1m，所用的拉力力為200N，若物體A受到水平面的的摩擦力為250N，則在這一過(guò)過(guò)程中小華所所做的有用功功是_____J，額外功是是J，該動(dòng)滑輪輪的機(jī)械效效率是，他做功的的平均功率率是W。注意各個(gè)物物理量的對(duì)對(duì)應(yīng)關(guān)系，，注意物體體移動(dòng)距離離和繩端移移動(dòng)距離的的倍數(shù)關(guān)系系。圖13、如圖所示示是某工人人用滑輪組組提升重物物，工人用用360N拉力將重為為600N的重物勻速速提升10m，若不計(jì)繩繩重和摩擦擦。求：（1）滑輪組的的機(jī)械效率率是多少？？（2）若將重為為880N的重物勻速速提升10m，工人做功功多少J？此過(guò)程中中的機(jī)械