北師大八年級(jí)物理下冊(cè) （探究-使用機(jī)械是否省功）機(jī)械和功教育課件

第五節(jié)探究——使用機(jī)械是否省功

情景導(dǎo)入問(wèn)題與猜想為什么要使用這些工具？思考：使用機(jī)械是否能省功？新課探究猜想與假設(shè)使用機(jī)械不能省功。制定計(jì)劃直接用彈簧測(cè)力計(jì)吊起一個(gè)重物，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力對(duì)重物做的功為W1。再用彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)一個(gè)動(dòng)滑輪吊起重物，使重物上升相同的高度，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力做的功為W2。比較W1、W2就可以知道使用機(jī)械是否省功。收集證據(jù)按照上圖所示的過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中保持重物緩慢上升。用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量拉力。記錄重物和繩子自由端的始、末位置。將以上數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入表中。力/N移動(dòng)距離/m力做的功/JF=G=3h=0.2W1=Fh=0.6F′=2s=0.4W2=F's=0.8由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，W2___W1。＞收集證據(jù)想一想，這是為什么？分析與結(jié)論直接用彈簧測(cè)力計(jì)勻速提升重物，拉力要對(duì)重物做功。拉動(dòng)繩子使動(dòng)滑輪上升時(shí)，拉力在對(duì)重物做功的同時(shí)也要對(duì)動(dòng)滑輪做功，同時(shí)還要克服動(dòng)滑輪上的摩擦做功。因此使用動(dòng)滑輪并不省功。思考：使用其他機(jī)械能省功嗎？大量實(shí)驗(yàn)表明：使用任何機(jī)械都不能省功。有用功、額外功和總功在用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，動(dòng)滑輪對(duì)物體所做的功是有用的，是必須做的，這部分功叫作___________________。（W有用）有用功提升重物時(shí)，不可避免地要對(duì)動(dòng)滑輪本身做功和克服摩擦做功，這部分功叫作________________。額外功（W額外）有用功與額外功的總和叫作________________?？偣Γ╓總）W總=W有用+W額外交流討論如圖所示是某地區(qū)的供水系統(tǒng)發(fā)生故障后，居民利用滑輪提水的情景。在這個(gè)情景中，人所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功？克服水的重力做的功為有用功，克服水桶、繩子重及摩擦所做的功為額外功。我們希望在總功中有用功所占的比例越大越好。有用功的比例大，說(shuō)明機(jī)械的工作效率高。機(jī)械效率我們用有用功跟總功的比值來(lái)描述機(jī)械的這種特性，稱(chēng)之為機(jī)械效率。機(jī)械效率（η）表示為有用功是總功的一部分，所以W有用<W總。因此η總小于1。功率與機(jī)械效率的對(duì)比例：用一個(gè)動(dòng)滑輪，將200N的物體勻速提升2m，所用的拉力F為120N，此動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是多少？已知：G=200N，h=2m，F(xiàn)=120N，s=2h=4m.求：η解：W有=Gh=200N×2m=400J;W總=Fs=120N×4m=480J.答：動(dòng)滑輪的機(jī)械效率約是83.3%。交流討論怎樣提高滑輪組的機(jī)械效率？由機(jī)械效率的公式可以看出，提高機(jī)械效率的方法有兩種：①在有用功一定的情況下，盡量減小額外功。如減輕動(dòng)滑輪和繩子的重力、加潤(rùn)滑油減小摩擦等。②在額外功一定的情況下，增大有用功。如在機(jī)械所能承受的范圍內(nèi)，增加被提升物體的重力等。斜面是一個(gè)與水平面成一定夾角的平面。是簡(jiǎn)單機(jī)械的一種。斜面斜面：是一個(gè)費(fèi)了距離但能省力的簡(jiǎn)單機(jī)械。螺旋——特殊的斜面螺旋可以看作是繞在圓柱上的斜面。飲料瓶瓶蓋、木螺絲、螺桿、螺母等都是利用螺旋的裝置。螺旋除了省力，還可以將螺旋運(yùn)動(dòng)與沿軸向的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。課堂小結(jié)機(jī)械效率三種功有用功（W有用）額外功（W額外）總功（W總）機(jī)械效率公式：η＝W有用W總隨堂練習(xí)1.建筑工地上，起重機(jī)幾分鐘內(nèi)就能把所需的磚送到樓頂，如果人直接用滑輪組來(lái)提升則需要幾個(gè)小時(shí)，其原因是（）。A.起重機(jī)的功率大，做功多B.起重機(jī)的機(jī)械效率高，做功慢C.起重機(jī)的功率大，做功快D.起重機(jī)的機(jī)械效率高，做功多C2.一臺(tái)機(jī)械做功時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）。A.機(jī)械做的額外功越少，機(jī)械效率就越高B.機(jī)械做的有用功越多，機(jī)械效率就越高C.機(jī)械做的總功越多，機(jī)械效率就越高D.機(jī)械做的有用功在總功中占的比例越大，機(jī)械效率就越高[解析]機(jī)械效率是有用功占總功的比例，其比例越大，機(jī)械效率越高。D3.起重機(jī)把質(zhì)量為0.6t的重物提升3m，其電動(dòng)機(jī)所做的功是2.94×104J，起重機(jī)的機(jī)械效率是多少？解：起重機(jī)做的有用功W有用=Gh=mgh=0.6×103kg×3m=1.764×104J，其機(jī)械效率4.在日常生活中還有很多場(chǎng)合涉及“效率”的概念，如學(xué)習(xí)效率等，你還能舉出其他例子嗎？說(shuō)明你所列舉的這個(gè)“效率”的意義是什么，并與同學(xué)交流。辦事效率：個(gè)人能力的一種體現(xiàn)，即常說(shuō)的執(zhí)行能力。工作效率：一般指工作產(chǎn)出與投入之比，通俗地講就是在進(jìn)行某任務(wù)時(shí)，取得的成績(jī)與投入的時(shí)間、精力、金錢(qián)等的比值。第9章·機(jī)械和功探究-使用機(jī)械是否省功北京師范大學(xué)出版社八年級(jí)

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勻速提升重物同樣高度Why？將100N重物勻速提升1mF1=100NF2>50N從圖中的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，使用機(jī)械后，做的功并沒(méi)有減少，所以使用機(jī)械做功只是為了省力或省距離，但不能省功總結(jié)：使用任何機(jī)械都不能省功一、三種功利用機(jī)械時(shí)，動(dòng)力所做的功（動(dòng)力功）目的：提升重物G

相當(dāng)于不用機(jī)械，直接用手所做的功2.有用功（）：達(dá)到人們目的而做的對(duì)人們有用的功1.總功3.額外功():使用機(jī)械時(shí)無(wú)用，但不得不做的功如：克服機(jī)械自重或摩擦做功舉例：找出下列機(jī)械工作時(shí)的有用功、總功和額外功小明同幫媽媽到井邊打水，當(dāng)他用水桶在井中打水時(shí)，對(duì)

做的功是有用的，對(duì)

做的功是額外功。打完水后，由于不小心，小明同學(xué)的水桶掉進(jìn)井里，他把掉到井底的水桶打撈上來(lái)時(shí)，桶內(nèi)也裝了一些水，這時(shí)小明同學(xué)對(duì)

做的功是有用的，對(duì)

做的功是額外的。水桶水桶人們使用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)：重物滑輪拉力對(duì)

做的功是有用的功對(duì)

做的功是額外功

做的功是總功例1.利用動(dòng)滑輪將重物提升2m,已知物重180N,人對(duì)繩的拉力為100N,求此過(guò)程中：（1）（拉力）做的有用功（2）拉力做的總功（3）拉力做的額外功思考：1、有沒(méi)有一種簡(jiǎn)單機(jī)械只做有用功，不做額外功？2、使用不同的簡(jiǎn)單機(jī)械做功，完成相同的有用功時(shí)所做的總功是否相同？為什么？3、有用功在總功中占的比例是越多越好？還是越少越好？1、定義：有用功和總功的比值2、公式：二、機(jī)械效率（）計(jì)算例1中使用動(dòng)滑輪的機(jī)械效率（2）由于總功總是大于有用功，所以機(jī)械效率總是小于1注：（1）是比值，沒(méi)有單位，用百分?jǐn)?shù)表示

（3）機(jī)械效率反映機(jī)械性能好壞，從根本上取決于有用功和額外功（4）變形式（1）

的例2.（2）20%800J200J1200J160J請(qǐng)你判斷：甲乙兩種機(jī)械的效率分別為70%和60%1.使用甲機(jī)械省力（）2.使用甲機(jī)械做功快（）3.使用甲機(jī)械做的有用功多（）4.甲機(jī)械額外功占總功的比值大（）××××例3、工人師傅用250N的力將重400N的物體在10s內(nèi)勻速提升1m。求此過(guò)程中(1)工人師傅做的有用功(2)工人師傅做的總功(3)滑輪組的機(jī)械效率(4)拉力的功率例4.用25N的拉力將重為100N的物體勻速拉到4m高，20m長(zhǎng)的斜面頂端，所用時(shí)間為20s