第九章 简单机械　功 第五节　功的原理 -2023-2024学年物理鲁科版（五四学制）八年级下册

第五节　功的原理 一、功的原理 1.内容:使用机械时人们所做的功,都不会少于　　　　　　时所做的功,也就是使用任何机械都　　　　功。  2.适用范围:是一个普遍的结论,对于　　　　机械都适用。  二、功的原理的应用 1.利用光滑斜面提升物体时,斜面越　　　　越省力。  2.对于光滑斜面F=　　　　。  3.使用杠杆、滑轮时,只要省力的,一定会　　　距离。  不用机械　 不省 任何 长 费 功的原理探究实验 [典例1]在“测量提升物体所做的功”的实验中,小李所在的实验小组利用长木板、木块组装,并进行如下实验: 斜面 ①刻度尺测量斜面的长L和高h; ②将小车正放在斜面底端,用弹簧测力计沿　　　　方向　　　　拉动小车至斜面顶端,测量拉力计算做功;  匀速 ③沿　　　　方向匀速提升小车至斜面顶端,使之上升至高度h,测量拉力计算做功;  ④保持斜面高度不变,用不同的长木板改变斜面的坡度,再做1组实 验,并将实验数据填入表中。 竖直 实验 次数 斜面 坡度 斜面 长度 s/m 沿斜 面的 拉力 F/N A 小车 重力 G/N 斜度 高度 h/m B 1 较缓 0.8 0.6 2.0 0.20 2 较陡 0.5 0.9 2.0 0.20 (1)该实验的主要目的是　 。  (2)根据实验目的将表格A、B两处填写完整。 A　 ;  B　 。  (3)根据实验目的,分析测量结果,你认为最合理的结论是　　　。  A.利用斜面提升物体可以省力 B.利用斜面提升物体既可以省力,也可以省功 C.利用斜面提升物体可以省力,但费距离,不省功 D.斜面越陡越不省力,斜面越陡,可以省距离 探究利用斜面提升物体是否省功 沿斜面提升小车做的功W1/ J 竖直提升小车做的功W2/ J C 解析:②实验中,应将小车正放在斜面底端,沿斜面拉动小车时,为使弹簧测力计的示数稳定,应尽量使小车做匀速直线运动,测量拉力计算做功;③沿竖直方向匀速提升小车至斜面顶端,使之上升至高度h,测量拉力计算做功。(1)由表中实验数据可以算出沿斜面拉动小车做功和竖直提升小车做的功,可以通过比较,得出利用斜面提升物体是否可以省功。(2)根据表中数据可知,要探究使用斜面是否省功,需要计算有用功和总功,所以表格A、B两处填写的物理量为:A沿斜面提升小车做的功W1/J;B竖直提升小车做的功W2/J。(3)第1次实验中沿斜面拉动小车做功为W1=F1s1=0.6 N×0.8 m=0.48 J,竖直提升小车做的功为W=Gh=2 N×0.2 m=0.4 J;第2次实验中沿斜面拉动小车做功为W2= F2s2=0.5 N×0.9 m=0.45 J,竖直提升小车做的功为W=Gh=2 N×0.2 m=0.4 J;由以上数据可知,利用斜面提升物体可以省力,但费距离,不省功,故C正确。 [针对训练1] 将重物提高到预定高度,可以用费力杠杆,会费力,但动力移动的距离小(省距离);可以用省力杠杆,会省力,但动力移动的距离变大。总结:两种杠杆都不省功。以图给出了的动滑轮为例,设计实验证明使用机械不省功。 (1)还需要的测量仪器:　　　　　　 　。  (2)实验步骤及要记录的物理量:     　。  弹簧测力计、刻度尺 用弹簧测力计测量出物体的重力G, 用弹簧测力计拉动物体竖直向上移动h (3)用物理量表述“不省功”的依据:   。  提升物体所做的功为W=Gh,拉力所做的功为W′=2Fh,若W≤W′,说明使用动滑轮不省功 [针对训练2] 如图所示,斜面长s=0.6 m,高h=0.3 m,用沿粗糙斜面方向的拉力F,将一个重为G=10 N的小车由斜面底端匀速拉到顶端,运动过程中小车克服摩擦力做了1.2 J的功,则拉力F的大小是　　　N,若要探究斜面能否省功,要比较　　　与　 　　的关系。(请用题中的物理量符号表示)  7 Fs　 Gh 功的原理 [典例2]使用杠杆、定滑轮、动滑轮等简单机械,将同一物体匀速提升相同的高度,若机械的摩擦和自重可以忽略不计,则下列说法正确的是( ) A.因为使用定滑轮不省力,所以使用定滑轮比使用杠杆做功多 B.因为使用动滑轮要费距离,所以使用动滑轮比使用定滑轮做功多 C.因为使用动滑轮要费距离,所以使用动滑轮比使用杠杆做功多 D.使用每一种机械所做的功一样多 D 利用功的原理需注意的问题 (1)若是理想机械(不考虑摩擦和机械自重),人们对机械做的功 (W人=Fs)等于机械对物体做的功(W机=Gh),即W人=W机。 (2)若是实际机械(考虑摩擦和机械自重),人们对机械做的功大于机械对物体做的功,即W人>W机。 [针对训练3] 杠杆的应用非常广泛,如图所示的两种剪刀,正常使用时属于省力杠杆的是　　　　(选填“甲”或“乙”)剪刀,根据功的原理,使用这两种剪刀都　　　(选填“能”或“不能”)省功;工程车上的起重臂就是一个费力杠杆(如图丙所示),使用它的好处是能够省　　　。  甲 不能 距离 1.下列说法正确的是( ) A.使用定滑轮不能省力,但可以省功 B.使用滑轮组可以用小力得到大力,因此可以省功 C.使用费力杠杆可以省距离因此可以省功 D.使用任何机械都不省功 D 2.关于功的原理,下列说法正确的是( ) A.简单机械不能省功,复杂机械能省功 B.功的原理只适用于杠杆和滑轮 C.既省力又省距离的机械是不可能造出来的 D.省力的机械可以省功,但一定费距离 3.工人用3 m长的斜面,把120 kg重物沿斜面向上推,使货物提高1 m,需要的推力是　　　N。(假设斜面光滑,没有摩擦,g取10 N/kg)  C 400 4.如图所示是小明将要攀登的一座海拔400 m的小山的示意图,观察图片,比较南坡、北坡两条攀登路径的情况可知,　　　　　　路径比较省力,理由是　  　。  南坡 做功一定时,费距离的一定省力 5.一个人用杠杆提升一重为500 N的重物时,手下降的高度是1 m时,重物被举高了0.1 m,忽略杠杆自重及摩擦,则该过程中,人做了多少功?人的作用力多大? 答案:50 J　50 N 谢谢观赏！ 18 解析:人对小车做的功W车=Gh=10 N×0.3 m=3 J;人的拉力做的功 W拉=W车+W摩擦=3 J+1.2 J=4.2 J,由W拉=Fs可得,拉力的大小F== =7 N。探究斜面能否省功,就要比较拉力做的功W拉和直接提升重物对重物做功W车的大小关系,即比较Fs和Gh的大小关系。 $$