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第九章 机械和功
第六节
制作简易升降机
观察与思考
生活中会有搬运重物到高处的情景，同学们有什么办法呢？
思考：
古代人们又是怎么解决的呢？
学习目标
了解我国机械发展的历史。
1
会利用简单机械设计并制作简易升降机。（重点）
2
会利用实验测量升降机的机械效率，知道如何提升升降机的效率。 （重难点）
3
我国是世界上发明机械较早的国家之一，机械技术历史悠久，成就辉煌。
以下这些机械在动力的利用和机械结构的设计上都各具特色：
用来舂米的碓
汲水的桔槔
天平
投石车
任务一 了解我国机械发展的历史
随着制作原料的种类和动力的来源越来约丰富，机械发明和制造也越来越丰富，机械发明和制造也越来越复杂。
以下机械不仅在动力使用上从人力转向畜力、水力等，而且在结构方面出现了齿轮、凸轮和曲柄连杆等复杂的传动机构：
记里鼓车
水力鼓风系统
战国云梯车
任务一 了解我国机械发展的历史
随着铸造技术的出现，我国古代机械技术得到极大的发展。
水碾
水力机械：
舂车
机械介绍相关书籍：
机械制造家：
马钧
郭守敬
《农书》
任务一 了解我国机械发展的历史
任务一 了解我国机械发展的历史
现代机械
2020年12月，我国自主研发的嫦娥五号探测器成功着陆月球表面，并顺利完成我国首次月表采样工作。
嫦娥五号机械臂
任务二 利用简单机械设计并制作升降机
升降机的设计
我们要设计的升降机的功能需求有：
能竖直上下搬运物体；
以0.3kg的重物作为搬运的目标物体；
竖直搬运高度不小于10cm。
为了实现这些需求，升降
机需要包括哪几部分？每部分应如何设计？设计时，我们需要注意什么？
制作简易升降机可使用的简单机械
任务二 利用简单机械设计并制作升降机
升降机的设计
（1）升降机搬运物体需要用到轿厢，我们可以结合自己的想法设计个性化的轿厢。
（2）升降机需要支架，我们可以选用铁架台作为支架，并在铁架台上固定滑轮，并将滑轮和轿厢组装在一起。
（3）选用滑轮和细绳时，尽量选用密度小的材料做成的。
制作简易升降机可使用的简单机械
任务三 测量升降机的机械效率
实验原理：
η=
实验思路：
测量滑轮组的机械效率需要知道滑轮组工作时的有用功和总功,然后求出二者的比值。可以用弹簧测力计测量拉力和物体的重力,用刻度尺测出绳端和物体移动的距离,再通过计算得出机械效率。
任务三 测量升降机的机械效率
实验过程：
步骤1：用弹簧测力计测量钩码所受的重力G 并填入表格。
步骤2：缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力 F 的数值，用刻度尺测出钩码提升的高度 h 和绳端移动的 距离s,将这三个量填入表格。
步骤3：算出有用功 W有用、总功 W总、机械效率 η，并填入表格。 改变钩码的数量,重复上面的实验。
任务三 测量升降机的机械效率
实验表格：
次数 钩码所受 的重力G/N 提升高 度 h/m 有用功 W有用 /J 拉力 F/N 绳端移动的 距离s/m 总功 W总/J 机械
效率η
1
2
3
任务三 测量升降机的机械效率
演示：测量滑轮组机械效率
任务三 测量升降机的机械效率
实验结论：
(1)①动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高；②物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。
(2)提高滑轮组的机械效率的主要方法有：尽可能地增加物重；减小动滑轮重；减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦等。
任务三 测量升降机的机械效率
影响滑轮组机械效率的因素
1.摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间）
（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）
如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳
2.物重
（物重增加，机械效率提高）
3.动滑轮重
（动滑轮重减小，机械效率提高）
例
在探究“影响滑轮组机械效率的因素”时，小明同学用图所示甲、乙两个相同的滑轮组来验证的猜想是：滑轮组的机械效率可能与（　　）
A
甲
乙
A．被提升物体重力有关
B．动滑轮重力有关
C．物体被提升的高度有关
D．承重绳子的段数有关
练一练
在如图所示的滑轮组装置中，所挂重物的重力G＝50 N，当施加在绳子自由端的拉力为F＝30 N时，重物恰好匀速上升，绳重及一切摩擦均可忽略不计。由此可知（　　）
A．该装置的机械效率为60%
B．该装置的机械效率为55.6%
C．该装置中动滑轮重为5N
D．该装置中动滑轮重为10N
D
例
在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如下表：
（1）此实验所用滑轮的个数至少是____个，其中动滑轮有_____个。
（2）第一次实验测得滑轮组的机械效率为________，第二次实验时滑轮组的机械效率______（选填“大于”“小于”或“等于”）第一次的机械效率。
次数 钩码重/N 钩码上升高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm
1 2 10 0.8 40
2 5 5 1.5 20
3
2
62.5%
大于
任务三 测量升降机的机械效率
拓展：测量斜面的机械效率
实验猜想
斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关
注意事项
要匀速拉动物体，拉力要与斜面平行。
实验器材
弹簧测力计、刻度尺、长木板、木块
实验原理
W有用
W总
Gh
Fs
＝
η＝　　　　　　　　　　
任务三 测量升降机的机械效率
拓展：测量斜面的机械效率
1.测量木块的重力，记录数据；
2.把木块用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉；分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离s、小车上升的高度h；
3.改变斜面的倾斜程度，重复步骤2。
实验过程
任务三 测量升降机的机械效率
拓展：测量斜面的机械效率
记录数据：
斜面的倾斜程度 木块重 G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长 s/m 有用功 W有/J (Gh) 总功 W总/J (Fs) 机械效率η
较缓
较陡
最陡
0.06
1.7
1.7
1.7
0.1
0.14
0.4
0.5
0.6
0.82
0.82
0.82
0.1
0.17
0.24
0.33
0.41
0.49
30 ％
41％
49 ％
制作简易升降机
课堂小结
测量升降机的机械效率
测量斜面的机械效率
动滑轮重
摩擦、绳重等
物重
利用简单机械设计并制作简易升降机
了解我国机械发展的历史
随堂训练
1．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（　　）
C
A．在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子
B．由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子
的绕法无关
C．由②③可知：同一滑轮组提起物重越大，
机械效率越低
D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律
随堂训练
2．如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F＝50N，则该装置的机械效率为（　　）
A．40%
B．50%
C．80%
D．100%
A
随堂训练
3．有一个螺旋形滑梯高为3m，螺旋轨道滑行的距离为5m（如图）。把质量为30kg的小孩从滑梯的底部沿着螺旋轨道匀速推上滑梯的顶端。如果小孩受到的摩擦力为30N，则小孩受到沿滑梯向上的推力为　 　N，滑梯的机械效率为　 　。（g取10N/kg）
210
85.7%

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