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(共28張PPT)
第九章　機械和功
第五節　探究使用機械是否省功
學習目標-新課導入-新知探究-課堂小結-課堂訓練
北師版-物理-八年級下冊
學習目標
1.通過探究活動，知道使用任何機械都不省功。
2.能夠說出有用功、額外功、總功的定義，能夠指出具體情形中的有用功、額外功和總功。
3.通過探究活動，理解機械效率的概念，會利用公式η＝進行計算。
【重點】有用功、額外功和總功。理解機械效率的概念，會利用公式η＝進行計算。
【難點】理解機械效率。
新課導入
工人通過滑輪組、定滑輪和輪軸提升豎井中的重物。工人為什么不直接提起重物，而是用這么多的簡單機械進行組合呢？使用滑輪組、定滑輪和輪軸這些簡單機械的優勢是什么？
新知探究
人們使用杠桿、輪軸、滑輪等機械是為了達到一定的目的。在使用中，有的機械可以省力，有的機械可以改變作用力的方向或達到“省距離”的效果。那么，使用機械能省功嗎
怎樣判斷使用機械是否省功呢
知識點 探究使用機械是否省功
一
新知探究
實驗：探究使用動滑輪是否省功
實驗思路
實驗器材
重物、鐵架臺、動滑輪裝置、彈簧測力計、皮尺等
比較使用機械和不使用機械兩種情況下，對同一物體完成同一工作任務的過程中，人所做的功的大小關系。
新知探究
進行實驗
（1）直接用手通過彈簧測力計勻速豎直提起一個重物，讀出彈簧測力計的示數，測出重物移動的距離并計算出拉力對重物做的功W1。
新知探究
（2）再用彈簧測力計通過一個動滑輪提起這個重物，使重物勻速上升相同的高度，測算出對繩端的拉力做的功為W2。比較W1、W2的大小就可以探究使用動滑輪是否省功。
新知探究
實驗數據
力F/N 重物移動的距離h/m 力F做的功W1/J 力F’/N 繩子自由端移動的距離s/m 力F’做的功W2/J
實驗結論
W2＞W1，實驗結果說明使用動滑輪不省功。
新知探究
實驗反思
為什么使用動滑輪省力卻不省功
①直接用彈簧測力計勻速豎直提升重物，只需提升重物做功。
②豎直拉動繩子使動滑輪和重物一起上升時，既要提升重物做功，也要提升繩子和動滑輪做功，還要克服動滑輪上的摩擦做功，因此使用動滑輪并不省功。
大量實驗表明:使用任何機械都不能省功。
新知探究
知識點 機械效率
二
在用動滑輪提升重物時，動滑輪對物體所做的功是有用的，這部分功叫作有用功（W有用）。
有用功與額外功的總和即拉力所做的功叫作總功（W總）。
提升重物時，不可避免地要對繩子和動滑輪本身做功，這部分叫作額外功（W額外）。
W總=W有用+W額外
新知探究
用水桶從井中提水的時候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功？
如果桶掉到井里，從井里撈桶的時候，撈上的桶里帶了一些水，這種情況下哪部分是有用功，哪部分是額外功？
提水所做的功是有用功，提水桶所做的功是額外功。
提水桶所做的功是有用功，提水所做的功是額外功。
思考
例題
賣茶杯的人，從貨架上拿起茶杯；喝茶水的人，從桌面上端起盛茶水的茶杯，就兩人克服茶杯重力做功的下列說法中正確的是（　　）
A．都是有用功
B．都是額外功
C．對喝茶的人而言是有用功
D．對賣茶杯的人而言是有用功
新知探究
D
新知探究
有用功在總功中所占的比例越大越好。有用功占的比例越大，說明機械工作的效率越高。
定義：我們用有用功跟總功的比值來描述機械的這種特性，稱之為機械效率。機械效率用符號η表示。
新知探究
機械效率的公式：
用字母表示機械效率：
公式：η＝　　　　
W有用
W總
η 總是小于1 原因：有用功是總功的一部分，W有用注：機械效率一般用百分數表示，沒有單位。
新知探究
對機械效率的理解：
某機械的機械效率為60％的意思是什么？
說明：使用這臺機械提升重物時所做的有用功跟總功的比值是60％，也可以說有用功在總功中占有60％，另外的占比做的是額外功。
新知探究
1.額外功不變時，增加有用功，如，增加鉤碼的重力，上升相同高度時，有用功增加，機械效率增加。
2.有用功不變時，減少額外功，如，同一鉤碼被提升相同高度，有用功一定，可以通過減少額外功，機械效率也會增加。
經常保養、定時潤滑以減小滑輪的輪與軸之間摩擦，減小動滑輪的自重，減小繩子的重力等方法。
分析如何提高機械效率：
新知探究
思考：此圖中克服摩擦力做功是有用功還是額外功？
使物體勻速直線運動是目的，克服物體與水平面之間的摩擦力做功能達到目的，所以做的功是有用功。
W有用＝
fs物
新知探究
例：求滑輪組的機械效率。
桶和沙子所受的總重力G桶沙 =m桶沙g=118 kg ×10 N/ kg =1180N。
動滑輪所受的重力G動=m動g=2 kg×10 N/kg=20N。
提升桶和沙子做的有用功W有用 =G桶沙h =1 180N×9m=10620J。
忽略摩擦和繩重，提升動滑輪做的功是額外功W額外 =G動h =20N×9m=180J。
拉力所做的總功W總=W有用+W額外=10620J+180J=10800J。
滑輪組的機械效率 = =98.3%。
新知探究
交流討論：
1.使用滑輪組提升重物時，影響其機械效率的因素有哪些
重物所受重力；動滑輪所受重力；繩子所受重力；繩子與滑輪之間的摩擦等等。
新知探究
2.某公司的一幅廣告宣傳畫，一個巨大的滑輪提起一個小皮箱，宣傳文宇寫著“事無大小，必盡全力”。請你分析滑輪組機械效率與物重的定性關系，并結合這個關系談一談你對這幅廣告宣傳畫中觀點的看法。
新知探究
拓展閱讀
斜面與螺旋
工人在將較重的貨物搬到貨車上時，往往會借助斜面，這樣就會輕松許多。斜面是與水平面成一定角度的平面，也是簡單機械的一種。
把三角形紙片繞在一支長鉛筆上，就可以體會到斜面變形成為螺旋的過程。
新知探究
螺旋有一個特點，可以將繞軸的旋轉運動與沿軸的直線運動，進行相互轉化，所以螺旋有許多巧妙的應用。
木螺絲
螺桿
螺旋斜面引橋
新知探究
一般來說，斜面的傾斜角度越小越省力，機械效率越低。
影響斜面
機械效率的因素
斜面的傾斜程度
斜面的粗糙程度
例題
關于機械效率的說法中正確的是（ ）
A．越省力的機械，效率越高
B．做有用功越多的機械，效率越高
C．做相同的功，額外功的值越小，效率越高
D．做功越快的機械，效率越高
新知探究
C
課堂小結
探究使用機械是否省功
使用任何機械都不能省功
機械效率
三種功：有用功、總功、額外功
有用功跟總功的比值
機械效率總小于1
W有用
W總
η＝
課堂訓練
1.生產和生活中經常使用各種機械，在使用機械時，下列說法中正確的是（　　）
A．可以省力，同時也可以省功
B．可以省力或省距離，但不能省功
C．只有在費力情況時才能省功
D．可以省距離，同時也可以省功
B　
課堂訓練
2.如圖所示，用甲、乙兩個滑輪組分別將不同的物體A和B勻速提升相同的高度，滑輪完全相同且不計繩重和摩擦，若滑輪組甲的機械效率較大，則下列判斷正確的是（　　）
①A物體比B物體輕
②提升A的拉力較大
③提升A所做的額外功較少
④提升B做的總功較少
A．只有①③ B．只有②④
C．只有②③ D．只有①④
B
課堂訓練
3.如圖所示，在的水平拉力作用下，使的物塊沿水平地面勻速直線向左運動。已知拉力做的額外功為12J，滑輪組的機械效率為80%，，不計繩子和滑輪的重量。則在上述過程中，拉力做的總功為 J，物塊與水平地面的滑動摩擦力大小為 N。
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