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第五节《学生实验：探究----使用机械是否省功》
最新最全北师大版初中八年级物理下册第九章《机械和功》
新课教学课件
第九章《机械和功》
§第五节
学生实验：探究---使用机械是否省功
一、复习回忆
1、杠杆的平衡条件：
F1l1＝F2l2
2、杠杆的分类：
若l1＞l2，则F1 F2
若l1＝l2，则F1 F2
若l1＜l2，则F1 F2
＞
＝
＜
省力杠杆
等臂杠杆
费力杠杆
省距离
一、复习回忆
4、功的大小：
☆功等于作用在物体上的力与物体沿力的方向通过的距离的乘积。
☆用F表示力，S表示物体沿力的方向通过的距离，W表示功。
W = FS
3、功的定义：
如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，这个力的作用显示出了成效，我们就说这个力对物体做了机械功，简称为功。
二、问题与猜想
问题1：如图所示，钓鱼竿可以看为一根杠杆，鱼竿这一机械的使用是为了省力，还是为了省距离？
（1）杠杆的动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件，动力大于阻力。
（2）钓鱼竿费力，省距离。
轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成，习惯上把大轮叫轮，小轮叫轴，可看作是杠杆的变形。
F1R=F2r，由于轮半径大于轴半径，所以作用在轮上的力总是小于作用在轴上的力，因此使用辘轳可以省力。
二、问题与猜想
问题2：如图所示，轮轴辘轳可以看为杠杆，辘轳这一机械的使用是为了省力，还是为了省距离？
二、问题与猜想
根据杠杆平衡条件有：
F1L1 = F2L2
又F2 = G
∴F1=F2 / 2=G / 2
L1=2L2=2R
问题3：如图所示，动滑轮可以看为杠杆，动滑轮这一机械的使用是为了省力，还是为了省距离？
在竖直方向拉时，动滑轮的本质是一个动力臂等于阻力臂2倍的省力杠杆
二、问题与猜想
问题4：如图所示的三种机械中，鱼竿省距离，辘轳与动滑轮均省力，那么，使用机械能不能够省功？
猜想：
使用机械不能够省功。
三、制订计划
1、实验器材：
弹簧测力计 ,重物,铁架台,动滑轮，细绳、直尺
2、实验原理：
功的定义式：W=FS
3、设计实验：
直接用弹簧测力计吊起一个重物，计算出拉力做的功W1。用弹簧测力计通过一个动滑轮吊起重物到相同高度，计算出拉力做的功W2。比较这两个力所做功德大小。
四、收集证据
实验1：如图所示，用弹簧测力计直接将重物缓缓吊起，读出弹簧测力计的示数，记录重物自由端的始末位置，在直尺上读出重物移动的距离h。
问题：重物为什么要缓缓吊起？
原因：当重物缓缓吊起时，重物处于平衡状态，受到的是平衡力，弹簧测力计的拉力大小与物体的重力大小相等。
四、收集证据
实验2：如图所示，用弹簧测力计通过一个动滑轮将重物缓缓吊起相同的高度h，读出弹簧测力计的示数，记录竖直拉动的绳子自由端的始末位置，在直尺上读出绳子自由端移动的距离S。
问题：绳子为什么要沿竖直拉起？
原因：当沿竖直方向拉绳时，动滑轮省一半的力，同时，便于读取绳子自由端移动的距离。
四、收集证据
表格记录：
力/N 移动距离/m 力做的功/J
F= h= W1=Fh=
F= S= W2=Fs=
☆由实验数据可知：W2_____W1
>
实验猜想是不是不成立？
4
0.2
0.8
2.1
0.4
0.84
五、分析结论
分析：如图所示，直接用弹簧测力计匀速提升重物拉力仅对重物做功；当通过动滑轮匀速提升重物时，拉力对重物做功的同时也要对动滑轮做功，同时还要克服动滑轮上的摩擦做功，导致通过动滑轮这一机械提升物体时，拉力做的功比直接提升物体做的功大一些。即使用动滑轮并不省功。
实验结论：
使用任何机械都不能省功。
六、实验拓展
情景分析：如图所示，通过动滑轮提升重物到一定高度。
对动滑轮本身做功和克服动滑轮上的摩擦做功，这部分功是无用的。
问题：我们的目的是什么？
将重物提升到一定的高度。
问题：在提升过程中，哪些功是有用的？
动滑轮对物体所做得功是有用的，是必须要做的。
问题：在提升过程中，哪些功是无用的？
六、实验拓展
1、有用功： “W有用” :
机械对外所必须做的有利用价值的功
一、有用功、额外功和总功
2、额外功：“W额外”:
机械克服本身的重力和摩擦力所做的无利用价值的功
3、总功：“W总”:
动力对机械所做的功
4、三者关系：
W总= W有用 + W额外
六、实验拓展
一、机械效率：“ ”
1、概念：
有用功与总功的比值叫做机械效率
2、表达式：
=
W有用
W总
×100 %
3、因为 W有用 < W总
所以， < 1
七、交流讨论
1、讨论怎样提高滑轮组的机械效率，并且动手试一试。
（1）减小摩擦：
在滑轮与绳接触处打蜡。
（2）减小滑轮所受的重力：
使用轻质材料制成的滑轮。
七、交流讨论
2、如图所示是某地区的供水系统发生故障后，居民利用滑轮提水的情景。在这个情景中，人所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
（1）有用功：
桶对水所做功。
（2）额外功：
滑轮对桶所做功与克服摩擦所做功。
1、如图所示用水桶从井中提水时，所做的功中哪部分是有用功，哪部分是额外功？
（1）有用功：
桶对水所做功。
（2）额外功：
人对桶壁与绳子所做功。
2、建筑工地上，起重机几分钟内就能把所需的砖运送到楼顶，如果人直接用滑轮组来提升则需要几个小时，其原因是（ ）
A、起重机的功率大，做功多
B、起重机的机械效率高，做功慢
C、起重机的功率大，做功快
D、起重机的机械效率高，做功多
C
3、一台机械做功时，下面说法中正确的是（ ）
A、机械做的额外功越少，机械效率就越高
B、机械做的有用功越多，机械效率就越高
C、机械做的总功越多，机械效率就越高
D、机械做的有用功在总功中占的比例越大，机械效率就越高
D
4、起重机吧质量为0.6t的重物提升3m，它的电动机所做的功是2.94×104J，起重机的机械效率是多少？
解：

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