9.5、探究—使用机械是否省功 课件(共27张PPT)

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1、做功包含两个必要因素是什么？
2、计算功的公式是什么？功的单位是什么？
复习回顾
第九章 机械和功
§9.5 探究—使用机械是否省功
使用机械能够省功吗？说出你的猜想。
01 问题与猜想
比较不用机械直接提升物体做的功与
使用机械提升物体时所做的功。
02 制订计划
实验思路：
(1)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所做的功为W1;
(2)再用弹簧测力计通过一个动滑轮吊起同一重物,使重物上升相同的高度,弹簧测力计的拉力做的功为W2,
(3)比较这两个力所做的功的大小。
02 制订计划
实验中保持重物缓慢上升
03 收集证据
F
h
h
s
按如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。
03 收集证据
力/N 移动距离/m 力做的功/J
F = h= W1=Fh =
F′= s= W2=F′s =
力/N 移动距离/m 力做的功/J
F = 2N h= 0.1m W1=Fh =0.2J
F′=1.2N s=0.2m W2=F′s = 0.24J
04 分析与结论
由实验结果可知：W2 > W1
因此使用动滑轮并不省功。
直接用弹簧测力计匀速提升重物，拉力对重物做功。
使用动滑轮时拉力在对重物做功的同时也要对动滑轮、绳子做功，同时还要克服动滑轮上的摩擦做功。
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。
大量实验表明：使用任何机械都不能省功，这就是功的原理。
一、功的原理（机械黄金定律）
温故而知新
如图，工人小李用55N的力把重为100N的小泥桶从地面拉到4m的高处，
（1）动滑轮对小泥桶做的功
（2）小李做的功
有用功(W有用)：人们必须做的且对人们有用的功。
二、机械效率
1、有用功、额外功和总功
额外功( W额外)：并不需要但又不得不做的功。
总功( W总)：实际做的功，即有用功和额外功的总和
W总=W有用+W额外
1、用水桶从井中提水时，所做的功中哪部分是有用功？哪部分是额外功？
2、当从井里捞水桶时，所做的功中哪部分是有用功？哪部分是额外功？
交流讨论
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。
（1）定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率，用符号η表示。
二、机械效率
2、机械效率
（2）公式：
（3）物理意义：
反映机械做功性能好坏的物理量
功率与机械效率的对比
（3）对机械效率的理解：
Ⅰ.机械效率一般用百分数表示；
Ⅱ.在理想情况下，机械效率等于1；在实际情况下，W有用二、机械效率
2、机械效率
Ⅲ.提高机械效率的方法：减少机械自重、减少机械部件间的摩擦；在机械运转正常的条件下，尽可能增加提起的物重。
练习：
通过一动滑轮用60N的拉力匀速提起重为100N的重物，使重物提高2m，求：
（1）拉力做了多少功？
（2）在这个过程中，有用功、额外功各是多少？
（3）该过程中，机械效率是多少？
h
s
h
F3
F3
F1
S：绳子自由端移动的距离
h：重物移动的距离
G：重物所受的重力，大小等于弹簧测力计直接提升重物时，弹簧测力计示数；也等于用滑轮组提升重物时，动滑轮对物体的拉力
v物：重物移动的速度
v绳：绳子自由端移动的速度
n ：承担动滑轮和重物重的绳子段数
1、定滑轮和动滑轮的工作特点
（1）定滑轮：
s＝h
不计绳重和摩擦的情况下：F定＝G物
不省力也不省距离，但却能改变力的方向。
G物
F定
(不计绳重、动滑轮重和摩擦的情况下)
1、定滑轮和动滑轮的工作特点
（2）动滑轮：
s＝2h
不计绳重、动滑轮重和摩擦的情况下：
F动＝ — G物
省一半的力，但要多移动一半的距离，且不能改变力的方向。
G物
F动
1
2
如果考虑动滑轮重的情况下：
F动＝ —（ G物+G滑）
1
2
G滑
　　
2、滑轮组的工作特点
F＝—G物
1
n
s＝nh
v绳＝n v物
滑轮组提升重物时，既可以省力又可以改变力的方向但是费距离。
不计绳重、动滑轮重和摩擦的情况下：
如果考虑动滑轮重的情况下：
F＝ —（ G物+G滑）
竖直方向的滑轮组机械效率的计算方法：
η＝——×100%
W有用
W总
η ＝——＝——＝ ——＝ ——
W有用
W总
Gh
Fs
Gh
Fnh
G
nF
不计绳重和摩擦的情况下:
η ＝——＝——
W有用
W总
G
G+G动
水平方向的滑轮组机械效率的计算方法：
η＝——×100%
W有用
W总
η ＝——＝——＝ ——＝ ——
W有用
W总
fs物
Fs绳
fs物
Fns物
f
nF
练一练：
重30N的物体在20N的拉力作用下沿某一斜面匀速运动时．斜面的长与高分别是2m和1m，在此过程中，求：
（1）拉力做了多少功？
（2）克服重力做了多少功？
2m
1m
F