9.5 探究——使用机械是否省功 --2023-2024学年 初中物理北师大版八年级下册

第九章 机械和功 第5节 探究——使用机械是否省功 省力 省距离 使用机械是否能省功？ 新知导入 学习目标 1.了解有用功和额外功； 2.了解机械效率并会进行简单的计算； 3.认识什么是斜面。 如图甲所示，用弹簧测力计将重物缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。设物重为G ，提高的高度为h。所做的功：W1=G·h （此时 F=G ） 如图乙所示，利用动滑轮把同一个重为G的物体，提高 h 的高度。动力所做的功：W2=F′·s 研究使用动滑轮是否省功 实验 甲 乙 【实验设计】 有用功和额外功 一 新知学习 所以：W1= W2 结论：使用机械做的功和直接用手做的功相等。 甲 乙 【理论分析】 如果忽略动滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦： 但实际上，在使用动滑轮的时候，还得克服动滑轮的重力，以及绳子与滑轮之间的摩擦做功。所以，使用机械不能省功，还需要额外多做一部分功。 大量实验表明：使用任何机械都不能省功。 1.有用功（W有）：为了达到目的，人们必须做的对人们有用的功。 若用滑轮组提升钩码，不得不克服动滑轮本身所受的重力以及 摩擦力等因素的影响而做功（对目的没有用，但不得不做的功）。 W有=G·h 在上面的实验中，克服钩码的重力所做的功就是有用功： 2.额外功（W额） ：人们并不需要但为了达到目的又不得不做的功。 3.总功（W总）：有用功跟额外功的总和叫总功。 （使用机械时，动力所做的功）。 W总=W有+W额 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？ 提水所做的功是有用功；提水桶所做的功是额外功。 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？ 提水桶所做的功是有用功；提水所做的功是额外功。 判断有用功和额外功，一定要弄清楚目的。 想想议议 在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好。即额外功在总功中所占的比例越少越好。物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 【小结】 （1）机械效率通常用百分数表示，没有单位。 1. 定义：有用功跟总功的比值叫机械效率（η） （2）机械效率总小于1 。 （因为有用功总小于总功） 2. 公式： 3. 特点： 机械效率 二 使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是50%，也可以说有用功在总功中占的比例是50%，另外的50％是额外功。 起重机的机械效率是50%，它表示什么意义？ 物理意义：机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好。 一些机械的机械效率 抽水机 60%～80% 起重机 40%～50% 喷气发动机 50～60% 柴油机: 28%～40% 例题：一台起重机将重3600 N的货物提高5 m。求： (1) 起重机做的有用功是多少？ (2) 如果额外功是12000 J，起重机的机械效率是多少？ 解：(1) W有＝Gh＝3600 N×5 m＝18000 J； (2) 如果额外功是12000 J，则总功为： W总＝W有+W额＝18000 J+12000 J＝30000 J； 起重机的机械效率： W有用 W总 ×100%＝ η＝ 1.8×104 J 3×104 J ×100%＝60%。 斜面也是一种简单机械，使用斜面能够省力。 1.斜面 斜面 三 一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。 斜面的应用 螺旋——特殊的斜面 螺旋可以看作是绕在圆柱上的斜面。饮料瓶瓶盖、木螺丝、螺杆、螺母等都是利用螺旋的装置。 有用功跟总功的比值叫做机械效率 探究使用机械是否省功 有用功 对人们有用的必须要做的功 并非我们需要但又不得不做的功 有用功与额外功的总和 机械效率总小于1 机械效率 额外功 总功 课堂总结 斜面：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面 1.如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升 2m，所用拉力 F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为 80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。 320 课堂练习 2.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 C 3.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ） A.甲图省力 机械效率甲图大 B.甲图省力 机械效率一样大 C.乙图省力 机械效率一样大 D.乙图省力 机械效率乙图大 C 4.用一个动滑轮，将200N的物体匀速提升2m，所用的拉力F为120N，此动滑轮的机械效率是多少？ 已知：G =200N，h =2m，F =120N，s =2h=4m。 求：η。 解：W有 =Gh = 200N×2m = 400J； W总 =Fs = 120N×4m = 480J。 $$