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第6节 制作简易升降机
第九章 机械和功
总功：有用功和额外功的总和。W总
a.克服机械自重、容器重等做的功；
b.克服摩擦力做的功。
W总 = W有 + W额
产生原因：
有用功和额外功
一
复习旧识
有用功：为了达到目的必须做的功。W有
对人们有用的必须要做的功
额外功：为了达到目的不需要但又不得不做的功。W额
并非我们需要但又不得不做的功
机械效率
二
机械效率：有用功与总功的比值。用η表示。
思考
机械效率会大于1吗？为什么？
机械效率η一般用百分数表示，总小于1，无单位。
读作yita
有
用
额
外
总功
尽可能减小额外功
在机械能承受的范围内，尽可能增加有用功
提高方法
一、物理观念：了解我国机械发展的历史及现代建筑工程机械的原理及应用，使学生理解机械优势和简单机械的工作原理，加深对杠杆、滑轮、功、机械效率等基本物理概念的认识。
二、科学思维：培养学生分析问题和解决问题的能力，通过设计，制作和测试简易升降机的过程，学习如何应用物理原理解决实际问题。通过对升降机结构和工作原理里的分析，培养学生的模型建构和逻辑推理能力。
三、科学探究：经历制作简易升降机的实践过程，发现机械运作中勺问题并寻求解决方案，通过对实验数据的分析与理，对实验过程的反思评估，总结归纳出影响滑轮组机械效率的因素，提高学生的应用实践能力和操作能力。
四、科学态度与责任：在实验中经历小组同学合作的过程，体会合作交流勺重要作用与意义，培养严谨认真、实事求是的科学态度。
学习目标
情境导入
日常生活中，人们经常利用机械搬运物体。
我国古代劳动人民利用简单机械制作了升降机，以方便搬运人和物品。
我国古代用于军事瞭望的巢车
请你利用简单机械设计并制作一个能搬运物体上下移动的升降机，从中体会简单机械的原理在实际生产生活中的应用。
嫦娥六号探测器
嫦娥六号在月背采样
任务一 了解我国机械发展的历史
功能需求：能竖直上下搬运物体，以 0.3 kg 的重物作为搬运的目标物体，竖直搬运高度不小于 10 cm。为了实现这些功能，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？
任务二 利用简单机械设计并制作升降机
基于上述功能需求，选择简单机械
设计升降机。设计时需要注意以下几点：
(1)升降机搬运物体需要用到轿厢，轿厢可以有个性化的设计。
(2)升降机需要有竖直支架，支撑轿厢上下运行。
(3)升降机在运送物体的过程中要能省力，且机械效率尽可能高。
测量升降机的机械效率，需要测出有用功和总功。有用功和总功又该如何测量呢？在动手测量之前，我们需要思考以下问题。
（1）在提升过程中，有用功和总功分别是哪个力做的功？
（2）如何测量物体上升的高度？
（3）如何测量绳子自由端的拉力和绳子自由端移动的距离？
（4）记录数据的表格应该怎样设计？
任务三 测量升降机的机械效率
G动/N G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η
1 0.6 1 0.1 0.8 0.3 0.1 0.24 42%
2 0.6 2 0.1 1.2 0.3 0.2 0.36 56%
3 1.4 2 0.1 1.5 0.3 0.2 0.45 44%
弹簧测力计、刻度尺、
铁架台、滑轮、细线、钩码。
竖直向上，缓慢匀速拉动测力计。
实验原理：
实验器材：
注意事项：
η＝
W有
W总
＝
Gh
Fs
进行实验：匀速拉动重物G，将数据记录下表格
测量滑轮组的机械效率
（1）用同一滑轮组提升不同的重物，重物越重，机械效率越高。
G动/N G/N h/m F/N s/m W有/J W总/J η
1 0.6 1 0.1 0.8 0.3 0.1 0.24 42%
2 0.6 2 0.1 1.2 0.3 0.2 0.36 56%
3 1.4 2 0.1 1.5 0.3 0.2 0.45 44%
（2）用不同滑轮组提起同一重物，动滑轮越重，机械效率越低。
结论：
分析滑轮组机械效率的影响因素
G动不变，G物越大，η越高
G物不变，G动越小，η越高
影响η的因素
滑轮组
考虑所有的额外功时：
不考虑绳重和摩擦力，只考虑动滑轮重时：
滑轮组机械效率
典型例题 如图1所示, 重1000N的物体与地面间的滑动摩擦力为 f=300N,为了使物体以v=0.2m/s匀速前进必须在绳端加以F=120N的水平拉力,
（1）求5s内拉力做功是多少？
（2）拉力的功率是多少？
（3）则滑轮组的机械效率
(3)W有=f s物=300N×1m=300J
W总=Fs=120N×3m=360J
有图知n=3,
s=3s物=3×1m=3m
(1)
解：
答：
（1）求5s内拉力做功是360J
（2）拉力的功率是72W
（3）滑轮组的机械效率83.33%
(2)
72W
斜面
h
l
f
F
G
N
W有用=G·h
W总=F·l
W额外=f·l
不做功
斜面的机械效率
典型例题 在斜面上拉一个重4.5N的物体到高处（如图），沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长8m、高2m。求这个斜面的机械效率。
解：
W有用=Gh=4.5N×2m=9J
W总= Fs=1.8N×8m=14.4J
答：这个斜面的机械效率为62.5%
请同学们分组讨论如何提高机械效率？
如何提高机械效率
在有用功一定时，尽量减小额外功的大小
课堂小结：重点
测量滑轮组的机械效率
原理：
＝
G物h
Fs
η＝
W有
W总
布置作业：
3、完成《学习之友》
1、用如图所示的滑轮组提升重物，已知物体重为100N，动滑轮的重为50N，5s内可使物体匀速上升2m，不计绳重和摩擦。求：
（1）拉力所做的功；
（2）拉力的功率；
（3）滑轮组的机械效率。
2、如何提高机械效率。
4、自我检测4题和1题选做。
下 课
Thanks!
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