内容正文:
第十二章 简单机械
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说明:
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致老师同学们
视频资源
清单
①视频演示——《有用功和额外功》
②视频演示——《测量滑轮组的机械效率》
第十二章 简单机械
第3节 机械效率
我们的周围有各种各样的机械:提升重物的起重机,计时的钟表,甚至小小的瓶起子…现在,机械更进入了太空。2005年7月30日,美国宇航员罗宾逊就在机械臂的辅助下,对“发现号”航天飞机的隔热层进行了维修。
各种各样的机械展现了人类的智慧。有的机械简单,有的机械复杂。不管机械多么复杂,都可以从中找到构成它们的基本元素——杆、轮、链条等。本章我们就从最简单的机械入手,了解它们是如何为人类服务的!
学习内容
01. 有用功和额外功
02. 机械效率
第3节 机械效率
学习目标
第3节 机械效率
1 能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。
2 能说出机械效率的含义,直到机械效率是小于1的,能利用机械效率的公式进行简单的计算。
3 通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关。
01. 有用功和额外功
02. 机械效率
03. 课堂总结
04. 动手动脑学物理
05. 课堂练习
目录导航
第3节 机械效率
课堂导入
1. 想一想
生活中我们常常会遇到“效率”这个词,例如学习效率、工作效率等,你知道它们的含义吗?
用机械帮助我们完成某项任务,也会涉及效率问题,我们称为 “机械效率”,你知道它的物理含义吗?
课堂导入
2. 议一议
要把重100N的大米运上三楼,右图画了三种办法。哪种办法最好,哪种办法最不好?
学习了今天的知识你就明白了。
有关数据
大米重 100 N
人体重 400 N
动滑轮重 10 N
桶重 20 N
口袋重 5 N
第3节 机械效率
一、有用功和额外功
9
1. 使用机械做功与不使用机械做功是否相同
【提出问题】不使用机械直接提升物体做的功,与使用机械提升物体做的功是否相同吗?
【设计实验】参照图所示的方法进行实验。
(1)用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度,如图甲所示,计算拉力所做的功。
(2)用弹簧测力计和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度,如图乙所示,再次计算拉力所做的功。
比较两次弹簧测力计拉力所做的功,你能发现什么?找出原因。
1. 使用机械做功与不使用机械做功是否相同
【进行实验】
(1)用弹簧测力计直接将重为2N的钩码匀速提升0.1m,记下弹簧测力计的示数F1和钩码在F1方向上移动的距离s1。
(2)用弹簧测力计和一个动滑轮将重2N的钩码匀速提升0.1m,记下弹簧测力计的示数F2 和绳子自由端在F2方向上移动的距离s2。
【实验器材】弹簧测力计、钩码、动滑轮、细绳、铁架台。
1. 使用机械做功与不使用机械做功是否相同
做功方式 拉力
F/N 物体升高的
高度h/m 拉力移动的
距离S/m
【数据记录】
直接用弹簧测力计
直接提升2个钩码
用弹簧测力计和一个
动滑轮提升2个钩码
2
0.1
0.1
1.2
0.1
0.2
1. 使用机械做功与不使用机械做功是否相同
①直接用弹簧测力计提升2个钩码所作的功W1=F1S1= 2N×0.1m=0.2J
②用弹簧测力计和一个动滑轮提升2个钩码,所做的功
W2=F2S2= 1.2N×0.2m=0.24J
③ W2> W1
做功方式 拉力
F/N 物体升高的
高度h/m 拉力移动的
距离s/m 拉力做的
功W/J
直接用弹簧测力计
提升2个钩码 2 0.1 0.1
用弹簧测力计和一个
动滑轮提升2个钩码 1.2 0.1 0.2
【分析论证】
0.2
0.24
1. 使用机械做功与不使用机械做功是否相同
【实验结论】
使用动滑轮会省一半的力,但拉力移动的距离增加了一倍,加上动滑轮的自重及摩擦等因素的影响,使用动滑轮提升重物非但不省功,还要费功。
【分析论证】
做功的方式 拉力做的功W/J
直接提升2个钩码
用动滑轮提升2个钩码
0.2
0.24
【实验评估】
使用动滑轮提升重物比直接用手提升重物并不省功
2. 有用功、额外功和总功
一、有用功和额外功
(1)有用功
提升重物时,将重物提升一定高度所做的功,叫做有用功,用W有表示。有用功是为了达到某一目的而必须要做的