資源簡介

9.5 探究——使用機械是否省功
學習目標
1.經歷探究使用動滑輪不省功的過程,認識使用機械不省功。
2.舉例說明有用功、額外功和總功;說出機械效率的表達式。
3.經歷探究實驗養成實事求是、尊重自然規律的科學態度。
學法指導
1.預習的重點是有用功、總功、額外功和機械效率,探究滑輪組的機械效率和什么因素有關。
2.實驗的設計方案可根據課本內容進行,設計好表格,以備課堂上用。
【預習導學】
　　閱讀課本第112、113頁內容,回答問題。
知識點一 功的原理
1.以動滑輪為例,探究使用動滑輪省功嗎 如何設計實驗 需要哪些器材 需要測量哪些物理量
設計思路:計算出使用動滑輪時對物體做的功和 對重物做的功并進行比較,分析數據得出結論。
需要的實驗器材:動滑輪、鉤碼、細線、鐵架臺、米尺、彈簧測力計。
需要測量的物理量:
需要計算的物理量:
2.大量實驗表明:使用任何機械都 省功。
3.使用簡單機械,下面目的達不到的是 ( )
A.省力　　　　　　　 B.省功
C.改變力的方向 D.少移動距離
【參考答案】
知識點一
1.不使用動滑輪時直接用手提升重物　鉤碼的重力G、鉤碼上升的高度h、繩端的拉力F、繩端移動的距離s　直接用彈簧測力計勻速提升鉤碼,拉力做的功W1;使用動滑輪提升鉤碼時拉力做的功W2
2.不能
3.B
知識點二 機械效率
4.使用機械做功時,對我們有用的,是必須做的,這部分功叫作 ,用符號表示為W有用。由于機械自重和摩擦等因素,對人們無用但又 的功叫作 ,用符號表示為W額外。人們把
所做的功叫作總功,用符號表示為W總。它包括兩部分,可表示為 W總= 。
5.機械效率: 和 的比值稱之為機械效率,用符號表示為η。機械效率的公式: 。因為機械效率是一個比值,所以沒有單位。
6.機械效率為什么小于1
7.*下列關于機械效率的說法中,正確的是 ( )
A.越省力的機械,其機械效率越高
B.做的有用功越多,機械效率越高
C.做的總功越少,機械效率越高
D.額外功在總功中占的比例越小,機械效率越高
8.*用一個動滑輪,將200 N的物體勻速提升2 m,拉力F為120 N,此動滑輪的機械效率是多少
已知:G=200 N,h=2 m,F=120 N,s=2 h=4 m
求:η
【參考答案】
知識點二
4.有用功　不得不做　額外功　動力　W有用+W額外
5.有用功　總功　η=×100%
6.答:由于額外功不可避免,有用功總是小于總功,所以機械效率小于1。
7.D
8.答:W有=Gh=200 N×2 m=400 J
W總=Fs=120 N×4 m=480 J
η=×100%=×100%≈83.3%
答:動滑輪的機械效率約為83.3%。
【合作探究】
任務驅動一 問題思考
功的原理告訴我們,使用任何機械都不能省功,那么,我們為什么還要使用機械
【參考答案】
任務驅動一
答:使用機械雖然不能省功,但可以省力,改變力的方向或省距離,為我們帶來方便。
任務驅動二 實驗探究:使用杠桿省功嗎
實驗步驟:(1)用彈簧測力計測出鉤碼的重力G,將物體提升到h高度;
(2)將杠桿固定在鐵架臺上,鉤碼掛在杠桿上距支點二分之一處,將鉤碼提升h高度,同時用彈簧測力計測出拉力F和動力作用點移動的距離s(如圖所示);將測量的數據填入表格內;
鉤碼重G/N
鉤碼上升的高度h/m
直接用手所做的功W1/J
使用杠桿提升鉤碼的拉力F/N
動力作用點移動的距離s/m
使用杠桿提升鉤碼做的功W2/J
(3)計算利用杠桿提升鉤碼,使用杠桿所做的功F·s和直接用手所做的功G·h。
結論:
【參考答案】
任務驅動二
利用杠桿提升鉤碼,使用杠桿所做的功W2和直接用手所做的功W1相等,即使用杠桿不能省功
任務驅動三 實驗探究:使用動滑輪省功嗎
(1)如圖所示,用動滑輪提起鉤碼,用彈簧測力計測出鉤碼的重力G,繩端的拉力F,用刻度尺測出鉤碼被提升的高度h和手移動的距離s,填入下表。
鉤碼重G/N
鉤碼上升的高度h/m
直接用手所做的功W1/J
使用動滑輪提升鉤碼的拉力F/N
動力作用點移動的距離s/m
使用動滑輪提升鉤碼做的功W2/J
(2)計算出利用動滑輪提起鉤碼,使用滑輪做的功F·s和直接用手所做的功G·h進行比較。
結論:
【參考答案】
任務驅動三
(2)利用動滑輪提升鉤碼,使用動滑輪所做的功W2和直接用手所做的功W1相等,即使用動滑輪不能省功

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