《八年级物理下册 第九章 五 探究——使用机械是否省功 北师大版.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《八年级物理下册 第九章 五 探究——使用机械是否省功 北师大版.ppt（37页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、五探究使用机械是否省功体验体验 使用动滑轮提升钩码使用动滑轮提升钩码活动活动:把重为把重为G G的钩码提升一定的高度的钩码提升一定的高度h h。活动活动1:1:用弹簧测力计将钩码提升一定高度用弹簧测力计将钩码提升一定高度h,h,记下弹簧测力计的记下弹簧测力计的示数示数G G。活动活动2:2:用动滑轮将钩码提升相同的高度用动滑轮将钩码提升相同的高度h,h,记下弹簧测力计的示记下弹簧测力计的示数数F F。(1)(1)活动中活动中,我们做功的目的是我们做功的目的是 。(2)(2)计算拉力做的功。计算拉力做的功。活动活动1 1中中,拉力做的功是拉力做的功是;活动活动2 2中中,拉力做的功是拉力做的功是
2、,比直接用弹簧测力计提比直接用弹簧测力计提升钩码做的功升钩码做的功。提示：提示：(1)(1)将钩码提升一定高度将钩码提升一定高度(2)W=(2)W=GhGhW=FW=F2h2h多多1.1.使用机械可以省功吗使用机械可以省功吗?2.2.什么是有用功、额外功、总功什么是有用功、额外功、总功?它们之间有什么关系它们之间有什么关系?3.3.什么是机械效率什么是机械效率?计算公式是什么计算公式是什么?探究探究1 1 使用机械是否省功使用机械是否省功结合结合“体验体验”中的活动中的活动,思考以下问题思考以下问题:1.1.在活动中在活动中,为什么使用动滑轮提升钩码做的功大于直接提升为什么使用动滑轮提升钩码做
3、的功大于直接提升钩码做的功钩码做的功?提示：提示：用动滑轮提升钩码时用动滑轮提升钩码时,除了对钩码做功除了对钩码做功,还需要克服动滑还需要克服动滑轮的重力和滑轮之间的摩擦做功轮的重力和滑轮之间的摩擦做功,而用弹簧测力计直接提升钩而用弹簧测力计直接提升钩码时码时,只对钩码做功只对钩码做功,故小于使用动滑轮提升钩码做的功。故小于使用动滑轮提升钩码做的功。参考答案：参考答案：克服动滑轮重和绳重、绳与滑轮之间的摩擦克服动滑轮重和绳重、绳与滑轮之间的摩擦,多做多做了一部分功。了一部分功。2.2.综合以上分析综合以上分析,可得出什么结论可得出什么结论?参考答案：参考答案：使用任何机械都不能省功。使用任何机
4、械都不能省功。探究探究2 2 机械效率机械效率结合体验和探究结合体验和探究1,1,思考以下问题思考以下问题:1.1.分析有用功、额外功和总功分析有用功、额外功和总功:(1)(1)对提升钩码做的功是对我们对提升钩码做的功是对我们要做的要做的,这部分功叫这部分功叫做做,用用W W有用有用表示表示,且且W W有用有用=。(2)(2)在用动滑轮提升钩码时在用动滑轮提升钩码时,还需要克服摩擦、绳重、动滑轮重还需要克服摩擦、绳重、动滑轮重做一部分功做一部分功,这部分功叫做这部分功叫做,用用W W额外额外表示。表示。(3)(3)总功总功W W总总=+,即使用机械做功时即使用机械做功时,拉力做的拉力做的功功,
5、用公式表示用公式表示W W总总=。提示：提示：使用动滑轮时使用动滑轮时,必须要做的功是提升物体所做的功必须要做的功是提升物体所做的功,即有即有用功用功W W有用有用=GhGh;如果摩擦忽略不计如果摩擦忽略不计,则克服动滑轮重和绳重做的功则克服动滑轮重和绳重做的功是不得不做的功是不得不做的功,即额外功即额外功W W额外额外=(G=(G动滑轮动滑轮+G+G绳绳)h;)h;使用机械做的使用机械做的功为总功功为总功W W总总=Fs=Fs。参考答案：参考答案：(1)(1)有用的有用的,必须有用功必须有用功GhGh(2)(2)额外功额外功(3)W(3)W有用有用W W额外额外F Fs s2.2.在物理学中
6、在物理学中,机械效率是指机械效率是指,用公式用公式表示。表示。提示：提示：在所做有用功一定的情况下，人们希望额外功越少越在所做有用功一定的情况下，人们希望额外功越少越好，即额外功在总功中所占的比例越少越好，将有用功跟总好，即额外功在总功中所占的比例越少越好，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用公式功的比值叫做机械效率，用公式 表示。表示。参考答案：参考答案：有用功跟总功的比值有用功跟总功的比值 3.3.机械效率可以大于或等于机械效率可以大于或等于1 1吗吗?为什么为什么?提示：提示：使用任何机械都不可避免地要做额外功使用任何机械都不可避免地要做额外功,其有用功总会其有用功总会小于总功小于总功,
7、根据机械效率的公式可知根据机械效率的公式可知,机械效率总是小于机械效率总是小于1 1。参考答案：参考答案：不可以用任何机械都不可避免做额外功不可以用任何机械都不可避免做额外功,其有用其有用功总会小于总功功总会小于总功,即机械效率即机械效率总是小于总是小于1 1。一、功的原理一、功的原理使用任何机械都不能使用任何机械都不能_。二、机械效率二、机械效率1.1.有用功、额外功和总功有用功、额外功和总功(1)(1)有用功有用功(W(W有用有用)对物体所做的对物体所做的_功。功。省功省功有用的有用的(2)(2)额外功额外功(W(W额外额外)不可避免地对不可避免地对_做的功。做的功。(3)(3)总功总功(
8、W(W总总)_的总和。的总和。即即W W总总=_=_。机械本身和克服摩擦机械本身和克服摩擦有用功与额外功有用功与额外功W W有用有用+W+W额外额外2.2.定义：定义：_跟跟_的比值，即的比值，即=。3.3.规律：有用功总是规律：有用功总是_总功，因此总功，因此总是小于总是小于_。有用功有用功总功总功小于小于1 1【拓展延伸拓展延伸】三种机械效率的计算三种机械效率的计算杠杆杠杆滑轮或滑轮组滑轮或滑轮组斜面斜面提升重物提升重物水平匀速拉物体水平匀速拉物体其中其中G G为提为提升重物的重升重物的重力，力，h h为重为重物升高的高物升高的高度；度；F F为动为动力，力，s s为动为动力作用点移力作用
9、点移动的距离动的距离 不计绳重及摩擦，不计绳重及摩擦，其中其中G G为重物的重力，为重物的重力，h h为重物升高的高度；为重物升高的高度；F F为动力，为动力，s s为绳子为绳子自由端移动的距离，自由端移动的距离，n n为承担物重的绳子为承担物重的绳子段数段数 其中其中f f为物体与为物体与水平面的摩擦力，水平面的摩擦力，F F为拉力。为拉力。s s物物为物体移动的为物体移动的距离，距离，s s绳绳为绳子为绳子自由端移动的距自由端移动的距离，离，n n为承担拉为承担拉力的绳子段数力的绳子段数 其中其中G G为物重，为物重，h h为斜面高度，为斜面高度，L L为斜面长度，为斜面长度，F F为拉力
10、，为拉力，f f为为摩擦力摩擦力 考点考点 机械效率的计算机械效率的计算【典例典例】(2013(2013扬州中考扬州中考)工人用如图所示的装置将重物提高工人用如图所示的装置将重物提高5m,5m,已知物重为已知物重为800 N,800 N,人对绳的拉力为人对绳的拉力为500 N500 N。求此过程中。求此过程中:(1)(1)做的总功。做的总功。(2)(2)做的有用功。做的有用功。(3)(3)滑轮组的机械效率。滑轮组的机械效率。【思路导引思路导引】【精讲精析精讲精析】本题考查机械效率的计算。本题考查机械效率的计算。(1)(1)由题图可知由题图可知,物重和动滑轮重由物重和动滑轮重由2 2段绳子承担段
11、绳子承担,故故s=2h=2s=2h=25m=10 m,5m=10 m,则则W W总总=Fs=500N=Fs=500N10 m=5 000 J;10 m=5 000 J;(2)(2)提升重物做的有用功提升重物做的有用功W W有用有用=GhGh=800N=800N5 m=4 000 J;5 m=4 000 J;(3)(3)滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率答案：答案：(1)5000J(1)5000J(2)4 000 J(2)4 000 J(3)80%(3)80%【方法归纳方法归纳】滑轮组机械效率的计算滑轮组机械效率的计算(1)(1)竖直匀速提升物体时竖直匀速提升物体时:(1)(1)竖直匀速提升物体时
12、竖直匀速提升物体时:有用功：有用功：W W有用有用=GhGh。总功：总功：W W总总=Fs=Fs=F Fnhnh。机械效率：机械效率：(2)(2)匀速水平拉动物体时匀速水平拉动物体时:有用功有用功:有用功在数值上等于摩擦力与物体移动距离的乘积有用功在数值上等于摩擦力与物体移动距离的乘积,即即W W有用有用=fsfs物物。总功总功:拉力拉力F F所做的功所做的功,即即W W总总=Fs=Fs绳绳=F Fnsns物物。机械效率：机械效率：(f(f为摩擦力为摩擦力)。1.(20131.(2013湘西中考湘西中考)学校旗杆顶端装有一个定滑轮学校旗杆顶端装有一个定滑轮,在升旗仪在升旗仪式中式中()()A.
13、A.该滑轮可以省力该滑轮可以省力B.B.该滑轮可以省功该滑轮可以省功C.C.该滑轮可以改变力的方向该滑轮可以改变力的方向D.D.做的功都是有用功做的功都是有用功【解析解析】选选C C。本题考查滑轮和功的原理。定滑轮不省力。本题考查滑轮和功的原理。定滑轮不省力,但能但能改变力的方向改变力的方向,故故A A错、错、C C正确正确;根据功的原理可知根据功的原理可知,使用任何机使用任何机械都不省功械都不省功,故故B B错错;在升旗过程中在升旗过程中,对旗做的功是有用功对旗做的功是有用功,对绳对绳子及克服摩擦所做的功是额外功子及克服摩擦所做的功是额外功,故故D D错。故本题选错。故本题选C C。2.2.
14、玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁玲玲同学用水桶从水井中提水做清洁,她在把水从井底提上她在把水从井底提上来的过程中来的过程中,下列关于做功的说法中正确的是下列关于做功的说法中正确的是()A.A.对桶所做的功是有用功对桶所做的功是有用功B.B.对水所做的功是额外功对水所做的功是额外功C.C.对水所做的功是有用功对水所做的功是有用功D.D.对水所做的功是总功对水所做的功是总功【解析解析】选选C C。本题考查对有用功、额外功、总功的判断。有。本题考查对有用功、额外功、总功的判断。有用功是我们要达到目的所必须要做的功。要判断什么是有用功用功是我们要达到目的所必须要做的功。要判断什么是有用功,要首先判断使
15、用机械的目的是什么。此题目是用水桶从水井中要首先判断使用机械的目的是什么。此题目是用水桶从水井中提水提水,所以克服水的重力做的功是有用功所以克服水的重力做的功是有用功,对桶所做的功为额外对桶所做的功为额外功功,提水桶的力所做的功为总功。故选提水桶的力所做的功为总功。故选C C。3.3.简单机械的机械效率高是指简单机械的机械效率高是指()()A.A.有用功多有用功多B.B.额外功少额外功少C.C.总功多总功多D.D.有用功占总功的比例高有用功占总功的比例高【解析解析】选选D D。本题考查对机械效率的理解。机械效率是有用。本题考查对机械效率的理解。机械效率是有用功跟总功的比值功跟总功的比值,所以机
16、械效率越高所以机械效率越高,说明有用功占总功的比例说明有用功占总功的比例越高。越高。4.(20124.(2012济宁中考济宁中考)小明同学用如图所示的装置测动滑轮的机小明同学用如图所示的装置测动滑轮的机械效率械效率,当弹簧测力计竖直上拉当弹簧测力计竖直上拉,匀速提升一个钩码时匀速提升一个钩码时,弹簧测弹簧测力计的示数正好等于钩码的重力计的示数正好等于钩码的重,动滑轮的机械效率为动滑轮的机械效率为。【解析解析】本题考查滑轮机械效率的计算。弹簧测力计的示数正本题考查滑轮机械效率的计算。弹簧测力计的示数正好等于钩码重，故好等于钩码重，故F=GF=G。弹簧测力计上升的距离。弹簧测力计上升的距离s=2h
17、s=2h。故用动。故用动滑轮提升钩码时，滑轮提升钩码时，答案：答案：50%50%5.(20135.(2013南充中考南充中考)如图所示如图所示,在测量滑轮组的机械效率的实在测量滑轮组的机械效率的实验装置中验装置中,动滑轮重动滑轮重0.6N,0.6N,物重物重2.4 N,2.4 N,不计绳重和各处摩擦不计绳重和各处摩擦,当当物体匀速提升时物体匀速提升时,绳的自由端在竖直方向上的拉力绳的自由端在竖直方向上的拉力F F为为,此过程滑轮组的机械效率为此过程滑轮组的机械效率为。【解析解析】本题考查滑轮组的机械效率。由题图可知，此滑轮组本题考查滑轮组的机械效率。由题图可知，此滑轮组承担物重的绳子的股数为承
18、担物重的绳子的股数为n=3n=3。则绳的自由端在竖直方向上的。则绳的自由端在竖直方向上的拉力为拉力为F=(G+GF=(G+G动动)=)=(2.4 N+0.6 N)=1 N(2.4 N+0.6 N)=1 N；此滑轮组的机械效率；此滑轮组的机械效率为为答案：答案：1 N 80%1 N 80%6.6.如图所示如图所示,用平行于斜面、大小为用平行于斜面、大小为1.25 N1.25 N的拉力的拉力F,F,将重为将重为1.8 N1.8 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端的物体从斜面底端匀速拉至顶端,则有用功是则有用功是J,J,机械效率是机械效率是。【解析解析】本题考查了机械效率的计算。克服物体的重力所做本题考
19、查了机械效率的计算。克服物体的重力所做的功为有用功：的功为有用功：W W有有=GhGh=1.8 N=1.8 N0.2 m=0.36 J0.2 m=0.36 J拉力拉力F F所做的功为总功：所做的功为总功：W W总总=Fs=1.25 N=Fs=1.25 N0.4 m=0.5 J0.4 m=0.5 J机械效率：机械效率：答案：答案：0.36 72%0.36 72%7.7.小明利用如图所示的滑轮组提升重小明利用如图所示的滑轮组提升重900N900N的物体的物体,所用拉力是所用拉力是500 N,500 N,物体在物体在10 s10 s内匀速上升内匀速上升1 m1 m。(1)(1)在此过程中在此过程中,
20、拉力做的功为多少拉力做的功为多少?(2)(2)拉力的功率为多大拉力的功率为多大?(3)(3)该滑轮组的机械效率是多少该滑轮组的机械效率是多少?【解析解析】本题考查功、功率、机械效率的综合计算。本题考查功、功率、机械效率的综合计算。(1)(1)绳子自由端移动距离绳子自由端移动距离:s=3h=3s=3h=31m=3 m,1m=3 m,人拉绳子做的总功人拉绳子做的总功:W W总总=Fs=500N=Fs=500N3 m=1 500 J;3 m=1 500 J;(2)(2)拉力的功率拉力的功率:(3)(3)提升物体做的有用功：提升物体做的有用功：W W有有=GhGh=900 N=900 N1 m=900
21、 J1 m=900 J；滑轮组的机械效率：滑轮组的机械效率：答案：答案：(1)1 500 J (2)150 W (3)60%(1)1 500 J (2)150 W (3)60%找找你容易错在哪里找找你容易错在哪里用如图所示的滑轮组将重物匀速提高用如图所示的滑轮组将重物匀速提高2 m,2 m,所用拉力为所用拉力为500 N,500 N,(不计绳重和摩擦不计绳重和摩擦)滑轮组的机械效率为滑轮组的机械效率为80%,80%,仍用该滑轮组仍用该滑轮组,提提升升1 200 N1 200 N的重物的重物,则所用拉力为多少则所用拉力为多少?【学生自答学生自答】解：滑轮组的机械效率：解：滑轮组的机械效率：所以所以F=750 NF=750 N。答案：答案：750 N750 N【教师点评教师点评】正确之处：能区分有用功、总功，会推导计算机械效率。正确之处：能区分有用功、总功，会推导计算机械效率。错误之处：认为机械效率是不变的。错误之处：认为机械效率是不变的。【标准解答标准解答】解：解：W W额外额外=(1-)W=(1-)W总总=(1-80%)=(1-80%)500 N500 N2 22 m=400 J2 m=400 J，由，由W W额外额外=G=G动动h h，得，得=700 N=700 N。答案：答案：700 N700 N