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(共28张PPT)
第九章　机械和功
第五节　探究使用机械是否省功
学习目标-新课导入-新知探究-课堂小结-课堂训练
北师版-物理-八年级下册
学习目标
1.通过探究活动，知道使用任何机械都不省功。
2.能够说出有用功、额外功、总功的定义，能够指出具体情形中的有用功、额外功和总功。
3.通过探究活动，理解机械效率的概念，会利用公式η＝进行计算。
【重点】有用功、额外功和总功。理解机械效率的概念，会利用公式η＝进行计算。
【难点】理解机械效率。
新课导入
工人通过滑轮组、定滑轮和轮轴提升竖井中的重物。工人为什么不直接提起重物，而是用这么多的简单机械进行组合呢？使用滑轮组、定滑轮和轮轴这些简单机械的优势是什么？
新知探究
人们使用杠杆、轮轴、滑轮等机械是为了达到一定的目的。在使用中，有的机械可以省力，有的机械可以改变作用力的方向或达到“省距离”的效果。那么，使用机械能省功吗
怎样判断使用机械是否省功呢
知识点 探究使用机械是否省功
一
新知探究
实验：探究使用动滑轮是否省功
实验思路
实验器材
重物、铁架台、动滑轮装置、弹簧测力计、皮尺等
比较使用机械和不使用机械两种情况下，对同一物体完成同一工作任务的过程中，人所做的功的大小关系。
新知探究
进行实验
（1）直接用手通过弹簧测力计匀速竖直提起一个重物，读出弹簧测力计的示数，测出重物移动的距离并计算出拉力对重物做的功W1。
新知探究
（2）再用弹簧测力计通过一个动滑轮提起这个重物，使重物匀速上升相同的高度，测算出对绳端的拉力做的功为W2。比较W1、W2的大小就可以探究使用动滑轮是否省功。
新知探究
实验数据
力F/N 重物移动的距离h/m 力F做的功W1/J 力F’/N 绳子自由端移动的距离s/m 力F’做的功W2/J
实验结论
W2＞W1，实验结果说明使用动滑轮不省功。
新知探究
实验反思
为什么使用动滑轮省力却不省功
①直接用弹簧测力计匀速竖直提升重物，只需提升重物做功。
②竖直拉动绳子使动滑轮和重物一起上升时，既要提升重物做功，也要提升绳子和动滑轮做功，还要克服动滑轮上的摩擦做功，因此使用动滑轮并不省功。
大量实验表明:使用任何机械都不能省功。
新知探究
知识点 机械效率
二
在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体所做的功是有用的，这部分功叫作有用功（W有用）。
有用功与额外功的总和即拉力所做的功叫作总功（W总）。
提升重物时，不可避免地要对绳子和动滑轮本身做功，这部分叫作额外功（W额外）。
W总=W有用+W额外
新知探究
用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？
提水所做的功是有用功，提水桶所做的功是额外功。
提水桶所做的功是有用功，提水所做的功是额外功。
思考
例题
卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯；喝茶水的人，从桌面上端起盛茶水的茶杯，就两人克服茶杯重力做功的下列说法中正确的是（　　）
A．都是有用功
B．都是额外功
C．对喝茶的人而言是有用功
D．对卖茶杯的人而言是有用功
新知探究
D
新知探究
有用功在总功中所占的比例越大越好。有用功占的比例越大，说明机械工作的效率越高。
定义：我们用有用功跟总功的比值来描述机械的这种特性，称之为机械效率。机械效率用符号η表示。
新知探究
机械效率的公式：
用字母表示机械效率：
公式：η＝　　　　
W有用
W总
η 总是小于1 原因：有用功是总功的一部分，W有用注：机械效率一般用百分数表示，没有单位。
新知探究
对机械效率的理解：
某机械的机械效率为60％的意思是什么？
说明：使用这台机械提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60％，也可以说有用功在总功中占有60％，另外的占比做的是额外功。
新知探究
1.额外功不变时，增加有用功，如，增加钩码的重力，上升相同高度时，有用功增加，机械效率增加。
2.有用功不变时，减少额外功，如，同一钩码被提升相同高度，有用功一定，可以通过减少额外功，机械效率也会增加。
经常保养、定时润滑以减小滑轮的轮与轴之间摩擦，减小动滑轮的自重，减小绳子的重力等方法。
分析如何提高机械效率：
新知探究
思考：此图中克服摩擦力做功是有用功还是额外功？
使物体匀速直线运动是目的，克服物体与水平面之间的摩擦力做功能达到目的，所以做的功是有用功。
W有用＝
fs物
新知探究
例：求滑轮组的机械效率。
桶和沙子所受的总重力G桶沙 =m桶沙g=118 kg ×10 N/ kg =1180N。
动滑轮所受的重力G动=m动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。
忽略摩擦和绳重，提升动滑轮做的功是额外功W额外 =G动h =20N×9m=180J。
拉力所做的总功W总=W有用+W额外=10620J+180J=10800J。
滑轮组的机械效率 = =98.3%。
新知探究
交流讨论：
1.使用滑轮组提升重物时，影响其机械效率的因素有哪些
重物所受重力；动滑轮所受重力；绳子所受重力；绳子与滑轮之间的摩擦等等。
新知探究
2.某公司的一幅广告宣传画，一个巨大的滑轮提起一个小皮箱，宣传文宇写着“事无大小，必尽全力”。请你分析滑轮组机械效率与物重的定性关系，并结合这个关系谈一谈你对这幅广告宣传画中观点的看法。
新知探究
拓展阅读
斜面与螺旋
工人在将较重的货物搬到货车上时，往往会借助斜面，这样就会轻松许多。斜面是与水平面成一定角度的平面，也是简单机械的一种。
把三角形纸片绕在一支长铅笔上，就可以体会到斜面变形成为螺旋的过程。
新知探究
螺旋有一个特点，可以将绕轴的旋转运动与沿轴的直线运动，进行相互转化，所以螺旋有许多巧妙的应用。
木螺丝
螺杆
螺旋斜面引桥
新知探究
一般来说，斜面的倾斜角度越小越省力，机械效率越低。
影响斜面
机械效率的因素
斜面的倾斜程度
斜面的粗糙程度
例题
关于机械效率的说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械，效率越高
B．做有用功越多的机械，效率越高
C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高
D．做功越快的机械，效率越高
新知探究
C
课堂小结
探究使用机械是否省功
使用任何机械都不能省功
机械效率
三种功：有用功、总功、额外功
有用功跟总功的比值
机械效率总小于1
W有用
W总
η＝
课堂训练
1.生产和生活中经常使用各种机械，在使用机械时，下列说法中正确的是（　　）
A．可以省力，同时也可以省功
B．可以省力或省距离，但不能省功
C．只有在费力情况时才能省功
D．可以省距离，同时也可以省功
B　
课堂训练
2.如图所示，用甲、乙两个滑轮组分别将不同的物体A和B匀速提升相同的高度，滑轮完全相同且不计绳重和摩擦，若滑轮组甲的机械效率较大，则下列判断正确的是（　　）
①A物体比B物体轻
②提升A的拉力较大
③提升A所做的额外功较少
④提升B做的总功较少
A．只有①③ B．只有②④
C．只有②③ D．只有①④
B
课堂训练
3.如图所示，在的水平拉力作用下，使的物块沿水平地面匀速直线向左运动。已知拉力做的额外功为12J，滑轮组的机械效率为80%，，不计绳子和滑轮的重量。则在上述过程中，拉力做的总功为 J，物块与水平地面的滑动摩擦力大小为 N。
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