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(共23張PPT)
第5節(jié) 探究——使用機(jī)械是否省功
第九章 機(jī)械和功
要把一堆沙子運(yùn)到樓上，你有哪些方法
新課導(dǎo)入
直接提升物體做功，與使用機(jī)械提升物體做功相同嗎？
1.了解什么是有用功、額外功和總功。
2.能說(shuō)出機(jī)械效率的含義，知道機(jī)械效率是小于1的。
3.能利用機(jī)械效率的公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。
4.知道什么是斜面。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
對(duì)沙子做功
對(duì)空桶做功
克服自身重力做功
并不需要做但又不得不做的功
對(duì)人們有用必須做的功
3m
3m
他的目的是：
把沙子運(yùn)上三樓
用水桶提沙子上樓
有用功
額外功
有用功和額外功
一
新知學(xué)習(xí)
實(shí)驗(yàn)
（1）如圖甲，用彈簧測(cè)力計(jì)將鉤碼緩慢地提升一定高度，計(jì)算拉力所做的功。
（2）如圖乙，用彈簧測(cè)力計(jì)并借助一個(gè)動(dòng)滑輪將同樣的鉤碼緩慢地提升相同的高度，再次計(jì)算拉力所做的功。
使用動(dòng)滑輪是否省功
G/N h/m W直/J F/N s/m W機(jī)/J
0.49 0.1 0.049 0.37 0.2 0.074
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
有用功
總功
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管使用動(dòng)滑輪會(huì)省力，但由于滑輪本身所受的重力以及摩擦等因素的影響，我們要多做功。
大量實(shí)驗(yàn)表明：使用任何機(jī)械都不省功。
使用機(jī)械時(shí)，對(duì)物體所做的有用的功。
有用功
使用機(jī)械時(shí)，人們額外需要做的功。
額外功
有用功與額外功的總和。
總 功
三種功
W總=W有用+W額外
小明要把重100N的沙子運(yùn)上三樓。
從做功的角度分析這三種情況的機(jī)械效率。
試一試：
機(jī)械效率
二
計(jì)算三種方法需要做的有用功、額外功和總功
做功方式 有用功 額外功 總功
桶狀，手提上樓 100N×6m (400+20)N×6m 3120J
桶狀，動(dòng)滑輪吊運(yùn) 100N×6m (20+10)N×6m 780J
袋裝，動(dòng)滑輪吊運(yùn) 100N×6m (5+10)N×6m 690J
第3種方法做的額外功最少，選擇第3種方法最好。
我們一定都希望額外功越少越好。
三種不同做功方式中，我們已經(jīng)計(jì)算出有用功、額外功和總功。下面來(lái)算算三種不同方式的機(jī)械效率。
（一）機(jī)械效率
1.定義： 有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率。
2.公式：
3.意義：
表示機(jī)械做功時(shí)，有用功在總功中所占的比例，是機(jī)械性能的重要指標(biāo)。
4.特點(diǎn)： 因?yàn)?W有用 < W總，所以，η < 1。
1.用百分?jǐn)?shù)表示。總小于1，無(wú)單位。
注 意
2.物理意義：機(jī)械效率表示機(jī)械性能高低的物理量， 機(jī)械效率越高，機(jī)械性能越好。
3.機(jī)械效率和功率的區(qū)別:
機(jī)械效率指有用功占總功的比值；功率表示做功的快慢。二者沒(méi)有任何內(nèi)在聯(lián)系性。
一些機(jī)械的機(jī)械效率
汽油機(jī)機(jī)械效率22%~27%
噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)效率50%～60%
起重機(jī)機(jī)械效率40%~50%
特點(diǎn)：省力費(fèi)距離
斜面的定義：
一個(gè)與水平面成一定夾角的傾斜平面，叫斜面，是一種簡(jiǎn)單機(jī)械。
斜面
三
斜面的分析
如左圖，如果不計(jì)物體與斜面之間的摩擦，用力 F 沿斜面把物體勻速推（或拉）上去所做的功，應(yīng)該等于直接將物體舉高所做的功，即：Gh=FL
由此可知推力或拉力F的計(jì)算公式為：F=Gh/L
如果不計(jì)摩擦，斜面長(zhǎng)是斜面高的幾倍，拉力或推力就是物體
所受重力的幾分之一，所以說(shuō)斜面是一種省力機(jī)械。
將玩具車升高20公分，說(shuō)說(shuō)誰(shuí)費(fèi)力誰(shuí)省力。
甲最費(fèi)力，丙最省力，由此可知斜面越緩和越省力。
斜面的應(yīng)用
螺旋——特殊的斜面
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。
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。
各種形式的螺旋
螺旋式千斤頂
盤山公路
探究使用機(jī)械是否省功
機(jī)械效率
有用功和額外功
額外功：為了達(dá)到工作目的，不得不做的功
定義：有用功跟總功的比值
有用功：為了達(dá)到工作目的，必須做的功
總功：動(dòng)力所做的所有功
W總 = W有 + W額
公式： ， 總小于 1
課堂總結(jié)
斜面：一個(gè)與水平面成一定夾角的傾斜平面
例 題
1.用 500 N 的力拉著滑輪組繩子的自由端移動(dòng) 8 m，可將滑輪組懸掛的重為
1 500 N 的物體勻速提高 2 m，則機(jī)械效率是（ ）
A.25% B.75% C.15% D.85%
課堂練習(xí)
2.下列機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是（　　）
A．機(jī)械效率可以提高到100%
B．額外功與總功之比越小，機(jī)械效率越大
C．功率大的機(jī)械機(jī)械效率高
D．機(jī)械效率越高，有用功就越多
A
B
3.起重機(jī)把質(zhì)量為 0.5 t 的重物勻速提升3 m，而它的電動(dòng)機(jī)所做的功是3.4×104 J，起重機(jī)的效率是多少？g 取 10N/kg。
已知：m=0.5 t=500 kg h=3 m W總=3.4×104 J
求：η=？
解：
G=mg=500 kg×10 N/kg=5×103 N
∵勻速提升重物 ∴F=G=5×103 N
W有用=Fh=5×103 N×3 m=1.5×104 J
η＝ ＝ ≈ 44.1%　　　　　　　　　　
W有用
W總
1.5×104 J
3.4×104 J
答：起重機(jī)的效率為44.1%。

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