9.5 探究使用机械是否省功-2024-2025学年八年级物理下册同步教学课件（北师大版2024）

第五节 探究使用机械是否省功 北师大版八年级下册（2024） 玉兔号月球车 第九章　机械和功 核心素养目标 1.物理观念 2.科学思维 通过实验和科学论证，培养质疑创新能力。 3.科学探究 经历科学探究：使用机械是否省功全过程。问题与猜想、制订计划、收集证据、分析与结论。 4.科学态度与责任 知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。 知道使用机械都不省功。 知道机械效率小于1。 3 教学重点 01 1.功的原理； 2.机械效率； 3.有用功、额外功和总功概念的建立以及三者之间的关系。 教学难点 02 1.探究使用机械是否省功 2.理解在实际使用机械时，虽然可能省力或省距离，但不省功。 3.提高机械效率的措施。 教学重点难点 使用方法： 【更改文字】：将标题框及正文框中的文字可直接改为您所需文字 【更改图片】：点中图片》绘图工具》格式》填充》图片》选择您需要展示的图片 【增加减少图片】：直接复制粘贴图片来增加图片数，复制后更改方法见【更改图片】 【更改图片色彩】：点中图片》图片工具》格式》色彩（重新着色）》选择您喜欢的色彩 下载更多模板、视频教程：http://www.mysoeasy.com 导入新课 一 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，而是将这么多的简单机械进行组合呢? 导入新课 使用滑轮组、定滑轮和轮轴等这些简单机械的优势是什么? 辘轳井视频 使用简单机械的优势 省力 省距离 改变力的方向 导入新课 使用简单机械可以省力、省距离，能省功吗? 探究新知 二 探究任务 一.探究使用机 械是否省功 二.机械效率 三.影响机械效率 的因素 一 探究使用机械是否省功 用机械提升物体与直接提升物体所做的功相同吗？ 直接提升物体 用滑轮提升物体 观察与思考 1 比较用动滑轮和直接提升物体时所做的功 一 探究使用机械是否省功 明确实验目的和实验步骤 2 W1 W2 1.用弹簧测力计将钩码匀速提升一定的高度，计算拉力所做的功W1。 2.用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码匀速提升相司的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功W2。 实验目的 实验器材 3.比较两次做功W1和W2的大小。 弹簧测力计、砝码、动滑轮、线等 实验步骤 2025/6/18 10 ①两次缓慢提升同一物体，且提升相同高度。 ②测力计要在提升过程中读数。 ③测量距离要记录始、末位置的刻度。 一 探究使用机械是否省功 实验探究 3 直接用弹簧测力计提升 用弹簧测力计和一个动滑轮提升 拉力F/N 重物升高的 高度h/m 拉力F做的 功W1 /J 拉力F’ / N 绳子自由端移动的距离s/m 拉力F’做的 功W2 /J 2 0.1 1.2 0.2 实验注意事项： 实验结果表明，虽然在两次实验中钩码被提升了相同的高度，但用动滑轮提升做的功要多一些。即W1 < W2 结论：使用动滑轮提升物体不能省功。 一 探究使用机械是否省功 收集数据 4 直接用弹簧测力计提升 用弹簧测力计和一个动滑轮提升 拉力F/N 重物升高的 高度h/m 拉力F做的 功W1 /J 拉力F’ / N 绳子自由端移动的距离s/m 拉力F’做的 功W2 /J 2 0.1 0.2 1.2 0.2 0.24 省力并不省功 为什么多做功呢？ 二 机械效率 ①有用功：将钩码（重为G）提升一定的高度h是我们的目的，所做的功叫做有用功（即克服物体重力做的功）记为W有用。则:W有用=Gh ②额外功：使用动滑轮提升重物时不可避免地要对绳和动滑轮（G动）本身做功；还要克服摩擦不得不做的功，这部分功叫作额外功，记为W额外。若不计摩擦和绳重，则:W额外=G动h 使用机械做的三种功 1 ③总功：手拉绳所做的功叫作总功，记为W总。总功等于有用功与额外功之和。若绳子自由端移动的距离为s ，手拉绳子的力为F，滑轮重为G动。则: W总=W有用+ W额外 =（G+G动）h = Fs 结论：使用任何机械都不能省功。 如图所示是在生产力比较低下的时期，人们从水井中获取生活用水时使用的辘轳和水桶。 当使用辘轳和水桶从井中提水时，对水桶做的功 ，对水做的功是 ，手的动力所做的功是 。(均填“总功”“有用功”或“额外功”)。 实例分析 2 额外功 有用功 总功 二 机械效率 图为挖土机在挖土的情景，挖土机做哪些功是有用功？哪些功是额外功？ 二 机械效率 实例分析 2 克服抓斗和机臂重力所做的功，还有克服摩擦力所做的功为额外功。 克服泥土重力所做的功为有用功。 要把重100N的大米运上2楼（楼高3m）。动滑轮重10N，桶重 20N，口袋重5N，右图画了三种办法。哪种办法最好? 二 机械效率 实例分析 2 要把重100N的大米运上2楼（楼高3m）。动滑轮重10N，桶重 20N，口袋重5N，右图画了三种办法。三种办法中哪种办法最好? 二 机械效率 实例分析 2 W有用=Gh=100N×3m=300J W额外1=G动h=10N×3m=30J W额外2=G桶h=20N×3m=60J W额外3=G袋h=5N×3m=15J 哪种办法有用功在总功中所占份额多呢？ W总1=W有用+W额外2 =300J+60J =360J W总2 =300J+30J=60J =390J W总3 =300J+30J+15J =345J =0.83 =0.77 =0.86 单位 3 物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 机械效率没有单位，通常用百分数表示。由于额外功不可避免，所以有用功总是小于总功，所以机械效率总小于1。 机械效率 总功( Ｊ ) 定义式 2 物理意义 4 机械效率的定义 1 在使用机械工作的时候，有用功在总功中所占份额越多越好。做功的效率越高，它反应机械的性能高低。 有用功 ( Ｊ ) 二 机械效率 实例分析 5 二 机械效率 做功方式 有用功/J 额外功/J 总功/J 机械效率 桶装，手吊运 300 60 360 83% 桶装，动滑轮吊运 300 90 390 77% 袋装，动滑轮吊运 300 45 345 86% 袋装，动滑轮吊运的有用功在总功中所占份额多，机械效率最高，办法最好。 大米重100N 动滑轮重10N 桶重 20N 口袋重5N 劳动效率 生产效率 工作效率 二 机械效率 交流讨论 6 在日常生活中，很多场合涉及“效率”的概念，如学习效率等。你还能举出其他例子吗?说明你举出的这个“效率”的意义是什么，并与同学交流。 二 机械效率 例题解析 8 例题 如图 9.5-3所示，工人利用滑轮组将一桶沙子从地面提升到9m高的楼层，桶和沙子的总质量为118kg，动滑轮的质量为2kg。忽略摩擦和绳重，g取10N/kg。求滑轮组的机械效率。 解：桶和沙子所受的总重力： G桶沙=m桶沙g =118 kgx10 N/kg=1180 N, 动滑轮所受的重力：G动=m动g=2kgx10N/kg=20 N。 提升过程中的有用功：W有用=G沙h=1180Nx9 m=10 620 J。 拉力所做的总功：W总=W有用+W额外=10620J+180J=10 800J。 提升过程中的额外功：W额外=G动h=20Nx9 m=180J。 滑轮组的机械效率： 98.3％ 答 滑轮组的机械效率为 98.3%。 视频小结 二 机械效率 三 影响机械效率的因素 图为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，宣传文字写着“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所表达观点的看法。 使用滑轮组提升重物时，影响其机械效率的因素有哪些? 三 影响机械效率的因素 ①被提升物体的重力 ②动滑轮、机械自身的重力 用同一滑轮组提升物体时，物重越大，机械效率越高。 宣传画中滑轮提升物体，物重很小机械效率很低，是一种浪费。 三 影响机械效率的因素 影响机械效率的因素 ③摩擦、绳子的重力 说一说提高机械效率的措施？ 课堂小结 三 课堂小结 课堂小结 练习巩固 四 巩固练习 1.下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（ ） A.额外功与总功之比越小，机械效率一定越大 B.机器的功率越大，机械效率一定越大 C.功率不同的机器，做的功一定不相等 D.物体做功越多，机械效率一定越大 A 巩固练习 2.某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（动滑轮的重不相同）匀速提起相同的重物到相同的高度，所用拉力F1和F2相等。 不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ） D A.乙图更省力，机械效率甲图大 B.甲图更省力，机械效率乙图大 C.甲、乙两图省力程度相同，所用的拉力、做功相等 D.甲、乙两图省力程度相同，机械效率甲图大 巩固练习 3.如图所示，滑轮规格相同、重均为60N．工人用150N的水平拉力匀速向右拉动绳端，在20S内矿井里的物体提升8m. 不计绳重及轮轴间摩擦，物体重为 N,工人拉动绳子做功的功率为 。此过程中，滑轮组的机械效率为 %. 240 120 80 巩固练习 4.起重机把质量为0.5t的重物匀速提升了3m,而它的电动机所做功3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g取10N/kg。 解： 起重机匀速提升重物所用的力与物体所受的重力大小相等： F=G=mg =0.5×103kg×10N/kg=5×103N 起重机提升重物所做的有用功： W有用=Fh=5×103N×3m =1.5×104J 起重机的电机做的总功： W总=3.4×104J 因此，起重机的机械效率： 44％ 作业布置 五 布置作业 完成课本129页“自我检测”1-4题 1 1.建筑工地上。起重机几分钟内就能把所需的砖送到楼顶，如果人直接用滑轮组来提升则需要几小时。对于这一过程，下列说法正确的是( )。 A.起重机的功率大，机械效率高 B.起重机的机械效率高，做功慢 C.起重机的功率大，机械效率不一定高 D.起重机的机械效率高，做功多 布置作业 完成课本129页“自我检测”1-4题 1 2.关于一台机械做功，下列说法正确的是( ） A.机械做的额外功越少，机械效率就越高 B.机械做的有用功越多，机械效率就越高 C.机械做的总功越多，机械效率就越高 D.机械做的有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高 布置作业 完成课本129页“自我检测”1-4题 1 3.小明家新建的房子准备装修。为了把水泥从地面送上楼他在楼上安装了一个滑轮组(图9.5-5)，每个滑轮的质量约为4 kg。他每次将一袋50 kg的水泥提升4m，已知克服绳重和摩擦所做的额外功为 250J，g取10 N/kg，求: (1)每次提升水泥做的有用功。 (2)该滑轮组的机械效率。 布置作业 完成课本129页“自我检测”1-4题 1 4.用1000N的力通过滑轮组把4750N的重物竖直提升起来。如果提升过程中滑轮组的机械效率为95%，则: (1)这个滑轮组最少由几个滑轮组成?请根据计算结果，在虚线框中画出相应的滑轮组。 (2)小红通过计算判定，这个滑轮组的动滑轮所受的重力一定为 250N。你同意她的看法吗?说明你的理由。 布置作业 完成课本128页“实践活动” 2 查阅资料，了解人类使用机械的历史，写一份调查报告或制作一期壁报，并与同学交流。 斜面的机械效率 谢谢观看 THANKS Lavf58.20.100 Lavf58.76.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf57.77.100 Lavf58.24.101 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$