9.5 探究——使用机械是否省功课件 （共30张PPT）2022-2023学年北师大版物理八年级下册
文档属性
| 名称 | 9.5 探究——使用机械是否省功课件 （共30张PPT）2022-2023学年北师大版物理八年级下册 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 北师大版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-02-19 21:53:44 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
第九章 机械与功
第5节 探究——使用机械是否省功
北师大版 物理 八年级下册
1、功的原理
2、有用功、额外功和总功
3、机械效率
学习目标
1. 探究——使用机械是否省功
(1)问题与猜想
问题：使用机械是否能省功？
猜想：根据已有的知识与经验进行猜测。
探究新知
新知一 功的原理
(2)制订计划
①如图1 甲所示，用弹簧测力计将重物匀速提升h，读出弹簧测力计的示数F，计算出功W1。
② 如图1 乙所示，通过动滑轮用弹簧测力计将重物匀速提升h，读出弹簧测力计的示数F′，计算出功W2。
③ 比较W1 和W2 的大小。
(3)收集证据
力/N 移动距离/m 力做的功/J
F=4 h=0.1 W1=0.4
F′=2.2 s=0.2 W2=0.44
温馨提示
1.实验中应该竖直向上匀速拉弹簧测力计，保持重物匀速上升。
2.实验中用动滑轮提升重物时，重物匀速上升的高度h，拉力作用点移动的距离s之间存在关系s=2h，所以拉力作用点移动的距离可以不需要测量，而利用s=2h=2×0.1 m=0.2 m计算得到。
(4)实验结论：W1①用动滑轮提升重物，由于动滑轮受重力，提升重物时存在摩擦，所以W1< W2；
②如果在理想情况下，不考虑动滑轮的重力、绳子的重力和摩擦，则W1=W2。
(5)功的原理：使用任何机械都不能省功。
2. 斜面
(1)概念：如图2 甲所示，斜面是与水平面成一定角度的平面，也是简单机械的一种。
(2)特点：如图乙所示，若不考虑斜面摩擦，则沿斜面向上的最小推力F= ，即斜
面的长是斜面高的几倍，
最小推力F 就是物重G 的
几分之一。
拓展延伸
盘山公路相当于斜面。如图3所示，汽车要从A位置到达B位置，由于AB间太陡车辆无法直接开上去，要经过CD才能到达B点，这样做拉长了车的行驶距离l，又AB 之间垂直高度h和车重G一定，由公式F= 知车辆上坡需要的力更小。
[中考·达州] 如图4 所示，AC、BC 为同一水平面上
的两个光滑斜面，AC ＞ BC，∠ CAB=30°。在相等时间内把重为80 N 的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC 匀速推至C 点，若推力分别为F1、F2，则F1=______F2，P1______P1。
(均选填“＞”“＜”或“=”)
例 1
＜
=
解题秘方：根据斜面的特点进行解答。
解析：由题知，AC 和BC 是两个光滑的斜面，额外功为0，根据功的原理可知，拉力在两斜面上做功相同为Gh，即W1=W2，由于AC ＞ BC，根据W=Fs 可知，F1 ＜ F2；所用时间相等，根据功率公式 ，可知P1=P2。
特别提醒
AC、BC两个光滑斜面的高度相同，根据功的原理得，推力F1、F2做功相等为Gh。
1. 有用功(W有用)人们需要做的功，也就是为了达到目的人们必须做的且对人们有用的功。
2. 额外功(W额外)人们为了达到一定目的时并不需要但又不得不额外做的功。
3. 总功(W 总)
(1) 有用功和额外功的总和， 即：W 总=W有用+W额外。
(2)总功就是人们利用机械所做的功。
新知二 有用功、额外功和总功
深度理解
●为了实现做功目的，有用功W有用等于直接用手做的功，总功W总等于作用在机械上的力与这个力通过距离的乘积。
●由于机械存在自重，且部件之间存在摩擦，故利用机械实现做功目的，额外功不可避免。
人用铁桶从井中打水，则此过程中( )
A. 人对铁桶做的功是额外功
B. 人对水做的功是额外功
C. 人对水和铁桶做的功都是额外功
D. 人对水和铁桶做的功都是有用功
例2
A
解题秘方：判断有用功、额外功要看做功目的，实现做功目的(做功对象)所做的功是有用功，所做的其余部分的功为额外功。
解析：用铁桶打水，做功的目的是提水，故对水做的功是有用功，对铁桶做的功是额外功。
特别提醒
题中若是打捞掉到水中的桶，则对桶做的功为有用功，对水做的功为额外功。
1. 定义
物理学中，把有用功跟总功的比值叫作机械效率，用η 表示。
2. 公式
新知三 机械效率
3. 物理意义
机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，做的有用功与总功的比值就越大，这个机械的性能就越好。
4. 可变性
机械效率不是固定不变的，同一机械在不同的做功过程中，机械效率可能会发生改变。
5. 特点
任何机械的机械效率都小于1，只有在理想情况下机械效率才等于1。
6. 注意
机械效率的高低与机械是否省力、滑轮组上绳子的绕法、物体提升的高度、物体被提升的速度等因素无关。
7. 机械效率的计算归类
杠杆 斜面 滑轮(组)
图示
杠杆 斜面 滑轮组
做功目的 竖直提升物体 水平移动物体
有用功 W 有用=Gh W有用=fs物
总功 W 总=FsF
机械效率
深度理解
1.像速度、密度和功率一样，机械效率也是利用比值定义法来定义的。
2.由机械效率的计算公式知，式子中的分子和分母的单位相同，故算出的机械效率没有单位，机械效率的这一点与速度、密度和功率不同。
3.机械效率是一个比值，它没有单位，一般用百分数表示。
4.影响机械效率的因素：机械效率是由机械自身因素( 如机械自重、摩擦等) 和做功对象(如提起的重物)决定的，与使用机械是否省力、是否省距离以及做功多少无关。
5. 机械效率、功率和功是三个不同的物理量，它们之间没有直接关系。
[中考·南京] 如图5 所示，物体重180 N，动滑轮重10 N，小明用100 N 的拉力(方向不变)
将物体匀速提升2 m，用了10 s，则此
过程中有用功是______J，额外功是
______J，拉力的功率是______W，
滑轮组的机械效率是______%。
例 3
360
40
40
90
解题秘方：利用题中条件可直接求出的物理量有W 有用、s、W 总，再利用求出的物理量和已知量
进一步分析求解。
解析：滑轮组提升物体时所做的有用功
W 有用=Gh=180 N×2 m=360 J。由图知n=2，则绳子末端移动的距离s=2 h=2×2 m=4 m，拉力所做的总功W总=Fs=100 N×4 m=400 J，
拉力的功率P=
额外功W额外=W总－W有用=400 J－360 J=40 J。
滑轮组的机械效率
1.[中考·广西] 如图6 是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中， 车相对树木是________ (填“静止”或“运动”)的，动滑轮上有________段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2 400 N，F为1 500 N，则该滑轮组的机械
效率是________。
运动
2
80%
探究——使用机械是否省功
机械效率
无单位
总小于1
与功率没有
内在联系
特点
有用功
总功
有用功
额外功
总功
功的原理
归纳新知
再 见
第九章 机械与功
第5节 探究——使用机械是否省功
北师大版 物理 八年级下册
1、功的原理
2、有用功、额外功和总功
3、机械效率
学习目标
1. 探究——使用机械是否省功
(1)问题与猜想
问题：使用机械是否能省功？
猜想：根据已有的知识与经验进行猜测。
探究新知
新知一 功的原理
(2)制订计划
①如图1 甲所示，用弹簧测力计将重物匀速提升h，读出弹簧测力计的示数F，计算出功W1。
② 如图1 乙所示，通过动滑轮用弹簧测力计将重物匀速提升h，读出弹簧测力计的示数F′，计算出功W2。
③ 比较W1 和W2 的大小。
(3)收集证据
力/N 移动距离/m 力做的功/J
F=4 h=0.1 W1=0.4
F′=2.2 s=0.2 W2=0.44
温馨提示
1.实验中应该竖直向上匀速拉弹簧测力计，保持重物匀速上升。
2.实验中用动滑轮提升重物时，重物匀速上升的高度h，拉力作用点移动的距离s之间存在关系s=2h，所以拉力作用点移动的距离可以不需要测量，而利用s=2h=2×0.1 m=0.2 m计算得到。
(4)实验结论：W1
②如果在理想情况下，不考虑动滑轮的重力、绳子的重力和摩擦，则W1=W2。
(5)功的原理：使用任何机械都不能省功。
2. 斜面
(1)概念：如图2 甲所示，斜面是与水平面成一定角度的平面，也是简单机械的一种。
(2)特点：如图乙所示，若不考虑斜面摩擦，则沿斜面向上的最小推力F= ，即斜
面的长是斜面高的几倍，
最小推力F 就是物重G 的
几分之一。
拓展延伸
盘山公路相当于斜面。如图3所示，汽车要从A位置到达B位置，由于AB间太陡车辆无法直接开上去，要经过CD才能到达B点，这样做拉长了车的行驶距离l，又AB 之间垂直高度h和车重G一定，由公式F= 知车辆上坡需要的力更小。
[中考·达州] 如图4 所示，AC、BC 为同一水平面上
的两个光滑斜面，AC ＞ BC，∠ CAB=30°。在相等时间内把重为80 N 的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC 匀速推至C 点，若推力分别为F1、F2，则F1=______F2，P1______P1。
(均选填“＞”“＜”或“=”)
例 1
＜
=
解题秘方：根据斜面的特点进行解答。
解析：由题知，AC 和BC 是两个光滑的斜面，额外功为0，根据功的原理可知，拉力在两斜面上做功相同为Gh，即W1=W2，由于AC ＞ BC，根据W=Fs 可知，F1 ＜ F2；所用时间相等，根据功率公式 ，可知P1=P2。
特别提醒
AC、BC两个光滑斜面的高度相同，根据功的原理得，推力F1、F2做功相等为Gh。
1. 有用功(W有用)人们需要做的功，也就是为了达到目的人们必须做的且对人们有用的功。
2. 额外功(W额外)人们为了达到一定目的时并不需要但又不得不额外做的功。
3. 总功(W 总)
(1) 有用功和额外功的总和， 即：W 总=W有用+W额外。
(2)总功就是人们利用机械所做的功。
新知二 有用功、额外功和总功
深度理解
●为了实现做功目的，有用功W有用等于直接用手做的功，总功W总等于作用在机械上的力与这个力通过距离的乘积。
●由于机械存在自重，且部件之间存在摩擦，故利用机械实现做功目的，额外功不可避免。
人用铁桶从井中打水，则此过程中( )
A. 人对铁桶做的功是额外功
B. 人对水做的功是额外功
C. 人对水和铁桶做的功都是额外功
D. 人对水和铁桶做的功都是有用功
例2
A
解题秘方：判断有用功、额外功要看做功目的，实现做功目的(做功对象)所做的功是有用功，所做的其余部分的功为额外功。
解析：用铁桶打水，做功的目的是提水，故对水做的功是有用功，对铁桶做的功是额外功。
特别提醒
题中若是打捞掉到水中的桶，则对桶做的功为有用功，对水做的功为额外功。
1. 定义
物理学中，把有用功跟总功的比值叫作机械效率，用η 表示。
2. 公式
新知三 机械效率
3. 物理意义
机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，做的有用功与总功的比值就越大，这个机械的性能就越好。
4. 可变性
机械效率不是固定不变的，同一机械在不同的做功过程中，机械效率可能会发生改变。
5. 特点
任何机械的机械效率都小于1，只有在理想情况下机械效率才等于1。
6. 注意
机械效率的高低与机械是否省力、滑轮组上绳子的绕法、物体提升的高度、物体被提升的速度等因素无关。
7. 机械效率的计算归类
杠杆 斜面 滑轮(组)
图示
杠杆 斜面 滑轮组
做功目的 竖直提升物体 水平移动物体
有用功 W 有用=Gh W有用=fs物
总功 W 总=FsF
机械效率
深度理解
1.像速度、密度和功率一样，机械效率也是利用比值定义法来定义的。
2.由机械效率的计算公式知，式子中的分子和分母的单位相同，故算出的机械效率没有单位，机械效率的这一点与速度、密度和功率不同。
3.机械效率是一个比值，它没有单位，一般用百分数表示。
4.影响机械效率的因素：机械效率是由机械自身因素( 如机械自重、摩擦等) 和做功对象(如提起的重物)决定的，与使用机械是否省力、是否省距离以及做功多少无关。
5. 机械效率、功率和功是三个不同的物理量，它们之间没有直接关系。
[中考·南京] 如图5 所示，物体重180 N，动滑轮重10 N，小明用100 N 的拉力(方向不变)
将物体匀速提升2 m，用了10 s，则此
过程中有用功是______J，额外功是
______J，拉力的功率是______W，
滑轮组的机械效率是______%。
例 3
360
40
40
90
解题秘方：利用题中条件可直接求出的物理量有W 有用、s、W 总，再利用求出的物理量和已知量
进一步分析求解。
解析：滑轮组提升物体时所做的有用功
W 有用=Gh=180 N×2 m=360 J。由图知n=2，则绳子末端移动的距离s=2 h=2×2 m=4 m，拉力所做的总功W总=Fs=100 N×4 m=400 J，
拉力的功率P=
额外功W额外=W总－W有用=400 J－360 J=40 J。
滑轮组的机械效率
1.[中考·广西] 如图6 是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中， 车相对树木是________ (填“静止”或“运动”)的，动滑轮上有________段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2 400 N，F为1 500 N，则该滑轮组的机械
效率是________。
运动
2
80%
探究——使用机械是否省功
机械效率
无单位
总小于1
与功率没有
内在联系
特点
有用功
总功
有用功
额外功
总功
功的原理
归纳新知
再 见