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(共27张PPT)
第五节　探究使用机械是否省功
第九章 机械和功
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
学习目标
课时讲解
1
课时流程
2
功的原理
机械效率
知识点
知1－讲
感悟新知
1
功的原理
1. 探究——使用机械是否省功
(1)问题与猜想
问题：使用机械是否能省功？
猜想：根据已有的知识与经验进行猜测。
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(2)制订计划
①如图1 甲所示，用弹簧测力计将重物匀速提升h，读出弹簧测力计的示数F，计算出功W1。
② 如图1 乙所示，通过动滑轮用弹簧测力计将重物匀速提升h，读出弹簧测力计的示数F′，计算出功W2。
③ 比较W1 和W2 的大小。
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(3)收集证据
力/N 移动距离/m 力做的功/J
F=4 h=0.1 W1=0.4
F′=2.2 s=0.2 W2=0.44
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温馨提示
1.本实验中应该竖直向上匀速拉弹簧测力计，保持重物匀速上升。
2.本实验中用动滑轮提升重物时，重物匀速上升的高度h，拉力作用点移动的距离s之间存在关系s=2h，所以拉力作用点移动的距离可以不需要测量，而利用s=2h=2×0.1 m=0.2 m计算得到。
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(4)实验结论：W1①用动滑轮提升重物，由于动滑轮受重力，提升重物时存在摩擦，所以W1< W2；
②如果在理想情况下，不考虑动滑轮的重力、绳子的重力和摩擦，则W1=W2。
(5)功的原理：使用任何机械都不能省功。
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2. 斜面
(1)概念：如图2 甲所示，斜面是与水平面成一定角度的平面，也是简单机械的一种。
(2)特点：如图乙所示，若不考虑斜面摩擦，则沿斜面向上的最小推力F= ，即斜
面的长是斜面高的几倍，
最小推力F 就是物重G 的
几分之一。
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拓展延伸
盘山公路相当于斜面。如图3所示，汽车要从A位置到达B位置，由于AB间太陡车辆无法直接开上去，要经过CD才能到达B点，这样做拉长了车的行驶距离l，又AB 之间垂直高度h和车重G一定，由公式F= 知车辆上坡需要的力更小。
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[中考·达州] 如图4 所示，AC、BC 为同一水平面上
的两个光滑斜面，AC ＞ BC，∠ CAB=30°。在相等时间内把重为80 N 的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC 匀速推至C 点，若推力分别为F1、F2，则F1=______F2，P1______P1。
(均选填“＞”“＜”或“=”)
例 1
＜
=
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解题秘方：根据斜面的特点进行解答。
解析：由题知，AC 和BC 是两个光滑的斜面，额外功为0，根据功的原理可知，拉力在两斜面上做功相同为Gh，即W1=W2，由于AC ＞ BC，根据W=Fs 可知，F1 ＜ F2；所用时间相等，根据功率公式 ，可知P1=P2。
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1. 如图甲，上山的公路修成盘山公路，是因为盘山公路相当于简单机械中的______ ，使用它______(填“ 能”或“ 不能”) 省功。如图乙，沿斜面向上匀速拉一个质量为10 kg 的物体到斜面顶端，
斜面长1.0 m，高0.2 m，若
不计摩擦，拉力F 的大小为
______N。(g 取10 N/kg)
斜面
不能
20
知识点
机械效率
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2
1.有用功、额外功和总功
(1)有用功(W有用)人们需要做的功，也就是为了达到目的人们必须做的且对人们有用的功。
(2)额外功(W额外)人们为了达到一定目的时并不需要但又不得不额外做的功。
(3)总功(W 总)：有用功和额外功的总和(W 总)。
即W总=W有用+W额外
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2. 机械效率
(1)定义 有用功跟总功的比值叫作机械效率，用η 表示。
(2)公式 η=。
(3)物理意义 机械效率是反映机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，做的有用功与总功的比值就越大，这个机械的性能就越好。
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(4)可变性 机械效率不是固定不变的，同一机械在不同的做功过程中，机械效率可能会发生改变。
(5)特点 任何机械的机械效率都小于1，只有在理想情况下机械效率才等于1。
(6)注意 机械效率的高低与机械是否省力、滑轮组上绳子的绕法、物体被提升的高度、物体被提升的速度等无关。
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(7)机械效率的计算归类
杠杆 斜面 滑轮(组) 图示
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杠杆 斜面 滑轮组 做功目的 竖直提升物体 水平移动物体
有用功 W 有用=Gh W有用=fs物
总功 W 总=FsF 机械效率
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深度理解
1. 像速度、密度和功率一样，机械效率也是利用比值定义法来定义的。
2. 由机械效率的计算公式知，式子中的分子和分母的单位相同，故算出的机械效率没有单位，机械效率的这一点与速度、密度和功率不同。
3. 机械效率是一个比值，它没有单位，一般用百分数表示。
4. 机械效率、功率和功是三个不同的物理量，它们之间没有直接关系。
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[中考·南京] 如图5 所示，物体重180 N，动滑轮重10 N，小明用100 N 的拉力(方向不变)
将物体匀速提升2 m，用了10 s，则此
过程中有用功是______J，额外功是
______J，拉力的功率是______W，
滑轮组的机械效率是______%。
360
40
40
90
例2
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解题秘方：利用题中条件可直接求出的物理量有W 有用、s、W 总，再利用求出的物理量和已知量进一步分析求解。
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解析：有用功W 有用=Gh=180 N×2 m=360 J。由图知n=2，则绳子末端移动的距离s=2 h=2×2 m=4 m，拉力所做的总功W总=Fs=100 N×4 m=400 J，
拉力的功率P=
额外功W额外=W总－W有用=400 J－360 J=40 J。
滑轮组的机械效率
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2. [中考·广西] 如图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中，车相对树木是______ (填“静止”或“运动”)的，动滑轮上有______段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2 400 N，F 为1 500 N，则该滑轮组的机械效率是______ 。
运动
2
80%
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易错点 不理解机械效率
例3 下列说法中正确的是( )
A. 定滑轮的机械效率大, 因此功率就大
B. 使用同一动滑轮提升不同的物体到相同的高度时, 机械效率是一定的
C. 使用动滑轮对物体做的有用功越多，机械效率就越大
D. 提升相同的物体到达同样的高度时, 若不考虑绳重及摩擦，使用定滑轮比用动滑轮机械效率高
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思路导引：功率是指单位时间内所做的功，而机械效率是指有用功占总功的百分比，两个量之间没有任何关系，故A 错误；同一动滑轮，当提升不同的物体到相同高度时，若不考虑绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的额外功相同，则提起的物体越重, 有用功占的百分比就越大, 即机械效率越高, 故B 错误；
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机械效率是指有用功占总功的百分比，即在总功相同时，有用功越大, 机械效率越大，总功不确定的情况下，无法根据有用功判断机械效率，故C 错误；提升相同物体到达同样的高度时，所做的有用功相同,但使用动滑轮时还需要克服动滑轮重力做功，而使用定滑轮不用克服滑轮重力做功，即有用功相同，使用定滑轮时额外功少, 因此机械效率高, 故D 正确。
答案：D
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诊误区：
不能正确理解机械效率的概念，误认为越省力的机械，其机械效率越高，或功率大的机械，其机械效率越高。而机械效率的高低是由有用功和总功两个因素共同决定的，与机械的功率以及是否省力无关。
课堂小结
探究使用机械是否省功
机械效率
无单位
总小于1
与功率没有
内在联系
特点
有用功
总功
有用功
额外功
总功
功的原理

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