資源簡介

(共22張PPT)
第九章　機械和功
制作簡易升降機
第六節
1
了解我國古代機械的智慧，認識簡單機械的實際應用。
2
小組協作設計并制作簡易升降機，培養動手能力和工程思維。
3
通過合作探究掌握滑輪組的省力規律和機械效率的計算方法。
任務一　了解我國機械發展的歷史，并與組內同學分享討論。
(1)這些機械如何體現杠桿、輪軸或滑輪的原理？
記里鼓車
水力鼓風系統
戰國云梯車
對比古代與現代機械，動力和結構有哪些進步？
用滑輪組、支架、繩子等材料設計一臺省力且機械效率高的升降機。
1.要求：能豎直提升物體，提升距離大于10 cm。
2.設計展示：每組用實物投影儀展示設計圖，解釋你們小組選擇的繞線方式。
任務二　制作升降機
任務三　測量升降機的機械效率
1.實驗原理：η=。
2.實驗步驟
(1)用彈簧測力計測出鉤碼所受的重力G，按照圖甲所示安裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端的位置。
(2)如圖乙所示，豎直勻速緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，讀出拉力F的值，并用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s，將這三個量填入表格。
(3)應用公式W有用=Gh、W總=Fs、η=分別求出有用功W有用、總功W總、
機械效率η，并填入表格。
(4)改變鉤碼的數量，再做幾次上面的實驗。
(5)換用圖丙所示的裝置重復實驗步驟(1)~(3)，將實驗數據記入表格。
次數 1 2 3 4
鉤碼重G/N
鉤碼上升高度h/m
有用功W有/J
測力計拉力F/N
繩子移動距離s/m
總功W總/J
機械效率η
3.實驗歸納
(1)用同一滑輪組提升不同重物時，提起的物重越重，機械效率 。
(2)用不同的滑輪組提升同一重物到相同高度時，動滑輪越重，做的額外功越多，機械效率 。
越高
越低
1.(2024·蘇州期末)如圖甲所示是歐洲中世紀使用的吊車，如圖乙所示是我國古人使用的絞車。關于吊車與絞車的認識，下列說法錯誤的是(　　)
A.圖甲的吊車是輪軸與定滑輪的組合
B.圖甲中工人腳踩巨輪走過的距離一定
大于重物上升的高度
C.圖乙的絞車是輪軸與定滑輪、動滑輪
的組合
D.圖乙中的定滑輪改變了施力方向
C
解析　圖甲中，吊車頂端是定滑輪，改變力的方向，中間是輪軸，繞著共同的一個軸轉動，故A正確，不符合題意；
輪軸省力，但是費距離，故工人腳踩巨輪走過的距離一定大于重物上升的高度，故B正確，不符合題意；
圖乙的絞車是兩個定滑輪和輪軸構成的，
故C錯誤，符合題意；
圖乙中，定滑輪只能夠改變力的方向，
不能改變力的大小，故D正確，不符合題意。
2.(2024·武威涼州區開學考)實驗小組探究影響滑輪組機械效率的因素的實驗裝置如圖所示，實驗數據如表。
次數 物理量 1 2 3 4
鉤碼重G/N 4 4 6 6
鉤碼上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.2
繩端拉力F/N 1.4 1.8 2.4 2.4
繩端移動距離s/m 0.5 0.3 0.3 0.6
機械效率η(結果保留整數) 57% 74% 83% η4
(1)實驗使用的測量工具是　　　　和彈簧測力計。
刻度尺
解析　根據功的公式W=Fs可知，需要測量力的大小和通過的距離，故需要刻度尺和彈簧測力計；
(2)在實驗操作中應豎直向上　　　拉動彈簧測力計。通過分析表中數據可知，第2次實驗是用　 　(選填“甲”或“乙”)圖裝置做的。
次數 物理量 1 2 3 4
鉤碼重G/N 4 4 6 6
鉤碼上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.2
繩端拉力F/N 1.4 1.8 2.4 2.4
繩端移動距離s/m 0.5 0.3 0.3 0.6
機械效率η(結果保留整數) 57% 74% 83% η4
勻速
甲
解析　在實驗操作中應豎直向上勻速拉動彈簧測力計，
這樣彈簧測力計處于平衡狀態，其示數才能夠反映拉力
的大小；
實驗2中，h2=0.1 m，s2=0.3 m，繩子自由端通過的距離
是物體上升高度的3倍，則動滑輪上繩子的股數是3股，
故用的是甲圖裝置；
(3)計算第4次實驗的機械效率為　　　，若不計摩擦，比較1和2兩次的實驗數據，可能得出的結論是滑輪組的機械效率與　　　　　　　有關，比較3和4兩次的實驗數據，可以得出的結論是滑輪組的機械效率與_________________無關。試提出一種提高機械效率的方法：　　　　。
83%
動滑輪的重力
物體上升的高度
見解析
解析　第4次實驗的機械效率為：η===≈83%；比較1和2
兩次的實驗數據，實驗1中繩子自由端通過的距離是物體上升高度的5倍，故采用的是滑輪組乙，物體重力相同，動滑輪個數不同，機械效率不同，故結論是滑輪組的機械效率與動滑輪的重力有關；
比較3和4兩次的實驗數據可知，滑輪組相同，物體的重力相同，上升的高度不同，機械效率相同，可以得出的結論是滑輪組的機械效率與物體上升的高度無關；
由1和2兩次的實驗數據可知，減輕動滑輪的重力可以提高機械效率；
(4)在第4次實驗中鉤碼上升的時間是6 s，則該次實驗中拉力F的功率是________W。
次數 物理量 1 2 3 4
鉤碼重G/N 4 4 6 6
鉤碼上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.2
繩端拉力F/N 1.4 1.8 2.4 2.4
繩端移動距離s/m 0.5 0.3 0.3 0.6
機械效率η(結果保留整數) 57% 74% 83% η4
0.24
解析　第4次實驗所做的總功為W=F″s″=2.4 N×0.6 m=1.44 J；做功的功率為：P===0.24 W；
(5)已知每只滑輪重1 N，請計算第2次實驗中由于機械摩擦損耗的功為_______J。
0.04
次數 物理量 1 2 3 4
鉤碼重G/N 4 4 6 6
鉤碼上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.2
繩端拉力F/N 1.4 1.8 2.4 2.4
繩端移動距離s/m 0.5 0.3 0.3 0.6
機械效率η(結果保留整數) 57% 74% 83% η4
解析　第2次實驗做的總功：W總=Fs=1.8 N×0.3 m=0.54 J，
有用功W有=Gh=4 N×0.1 m=0.4 J，
對動滑輪做功W動=G動h=1 N×0.1 m=0.1 J，
則克服摩擦力做功：Wf=W總-W有-W動=0.54 J-0.4 J-0.1 J=0.04 J。

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