北师大版八年级物理下册 第九章 机械和功 第五节 探究——使用机械是否省功 课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
第五节 探究——使用机械是否省功
情景导入
问题与猜想
为什么要使用这些工具？
思考：使用机械是否能省功？
新课探究
猜想与假设
使用机械不能省功。
制定计划
直接用弹簧测力计吊起一个重物，弹簧测力计的拉力对重物做的功为W1。再用弹簧测力计通过一个动滑轮吊起重物，使重物上升相同的高度，弹簧测力计的拉力做的功为W2。比较W1、W2就可以知道使用机械是否省功。
收集证据
按照上图所示的过程进行实验。实验中保持重物缓慢上升。用弹簧测力计测量拉力。记录重物和绳子自由端的始、末位置。
将以上数据及计算结果填入表中。
力/N 移动距离/m 力做的功/J
F = G = 3 h = 0.2 W1 = Fh = 0.6
F′ = 2 s = 0.4 W2 = F's = 0.8
由实验结果可知，W2___W1。
＞
收集证据
想一想，这是为什么？
分析与结论
直接用弹簧测力计匀速提升重物，拉力要对重物做功。
拉动绳子使动滑轮上升时，拉力在对重物做功的同时也要对动滑轮做功，同时还要克服动滑轮上的摩擦做功。
因此使用动滑轮并不省功。
思考：使用其他机械能省功吗？
大量实验表明：使用任何机械都不能省功。
有用功、额外功和总功
在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体所做的功是有用的，是必须做的，这部分功叫作________
___________。
（W有用）
有用功
提升重物时，不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦做功，这部分功叫作________________。
额外功（W额外）
有用功与额外功的总和叫作________________。
总功（W总）
W总=W有用+ W额外
交流讨论
如图所示是某地区的供水系统发生故障后，居民利用滑轮提水的情景。在这个情景中，人所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？
克服水的重力做的功为有用功，克服水桶、绳子重及摩擦所做的功为额外功。
我们希望在总功中有用功所占的比例越大越好。有用功的比例大，说明机械的工作效率高。
机械效率
我们用有用功跟总功的比值来描述机械的这种特性，称之为机械效率。
机械效率（η）表示为
有用功是总功的一部分，所以W有用功率与机械效率的对比
例：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 = 2 m，F = 120 N，
s = 2h = 4 m.
求：η
解：W有= Gh
= 200 N×2 m = 400 J;
W总= Fs
= 120 N×4 m = 480 J.
答：动滑轮的机械效率约是83.3%。
交流讨论
怎样提高滑轮组的机械效率？
由机械效率的公式
可以看出，提高机械效率的方法有两种：
①在有用功一定的情况下，尽量减小额外功。如减轻动滑轮和绳子的重力、加润滑油减小摩擦等。
②在额外功一定的情况下，增大有用功。如在机械所能承受的范围内，增加被提升物体的重力等。
斜面是一个与水平面成一定夹角的平面。是简单机械的一种。
斜面
斜面：是一个费了距离但能省力的简单机械。
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。
螺旋除了省力，还可以将螺旋运动与沿轴向的运动进行相互转化。
课堂小结
机械效率
三种功
有用功（W有用）
额外功（W额外）
总 功（W总）
机械效率公式：
η＝ 　　　　　　　　　　
W有用
W总
随堂练习
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个小时，其原因是（ ）。
A.起重机的功率大，做功多
B.起重机的机械效率高，做功慢
C.起重机的功率大，做功快
D.起重机的机械效率高，做功多
C
2.一台机械做功时，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占的比例越大，机械效率就越高
[解析]机械效率是有用功占总功的比例，其比例越大，机械效率越高。
D
3.起重机把质量为0.6t的重物提升3m，其电动机所做的功是2.94×104J，起重机的机械效率是多少？
解：起重机做的有用功W有用=Gh=mgh=0.6×103kg×
3m=1.764×104J，其机械效率
4.在日常生活中还有很多场合涉及“效率”的概念，如学习效率等，你还能举出其他例子吗？说明你所列举的这个“效率”的意义是什么，并与同学交流。
办事效率：个人能力的一种体现，即常说的执行能力。工作效率：一般指工作产出与投入之比，通俗地讲就是在进行某任务时，取得的成绩与投入的时间、精力、金钱等的比值。