9.5 探究——使用机械是否省功 课件 (共24张PPT)2023-2024学年初中物理北师版八年级下册

(共24张PPT)
第5节 探究——使用机械是否省功
第九章 机械和功
为什么要使用这些工具？
省力
省距离
使用机械是否能省功？
1.通过探究活动，知道使用任何机械都不省功。
2.知道什么是有用功、额外功和总功。
3.知道机械效率的概念，知道机械效率总小于1，会利用机械效率的公式进行简单的计算。
任务一
功的原理
活动1：我们知道杠杆、滑轮等简单机械，在使用过程中有的可以省力，有的可以省距离。小组进行实验活动，探究使用机械能否省功。
【猜想与假设】
使用机械可能不省功。
【制订计划】
设计思路
以动滑轮为例，比较使用动滑轮提升重物时与直接提升重物至相同高度时所做的功的大小。
实验器材
实验步骤
铁架台、细绳、钩码、动滑轮、弹簧测力计、刻度尺。
①直接用弹簧测力计吊起一个重物，记录此时离桌面的高度h，以及弹簧测力计的示数F;
②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h，测量弹簧测力计上升的距离s以及弹簧测力计的示数F';
③将数据填写在表格中，并完成表格。
实验注意事项：
缓慢提升物体
测力计要在提升过程中读数
测量距离要记录始、末位置的刻度
按照制订好的计划进行实验，完成表格。
【收集证据】
问题：分析实验数据，你能得出什么结论
提升方式 力／N 移动距离／m 力做的功／J
直接提升
用动滑轮提升
提升方式 力／N 移动距离／m 力做的功／J
直接提升 F＝0.2 h=0.1 W1＝Fh＝0.02
用动滑轮提升 F'＝0.15 s=0.2 W2=F's＝0.03
由实验结果可知，W2＞W1。所以使用动滑轮提升物体不能省功。
【分析与结论】
活动2：使用动滑轮提升物体不能省功，使用其他机械能省功吗？分析下列数据，思考回答问题。
甲 乙
提升方式 F／N s／m W／J
直接
用杠杆
① 按图所示的方法，使用杠杆进行实验，得到相应的数据。
提升方式 F／N s／m W／J
直接 0.5 0.1 0.05
用杠杆 0.38 0.3 0.114
提升方式 F／N s／m W／J
直接
用斜面
甲 乙
② 按图所示的方法，使用斜面进行实验，得到相应的数据。
问题1：分析上面两个实验的数据，你能得出什么结论
使用杠杆和斜面提升物体都不能省功。
大量实验表明：使用任何机械都不省功。
提升方式 F／N s／m W／J
直接 1.45 0.1 0.145
用斜面 0.4 0.8 0.32
问题2：同学们互相交流谈论，使用机械不省功的原因是什么？
因为省力的机械必费距离，省距离的机械一定费力，而功＝力×距离，所以不能省功。且在使用机械的工作过程中需要克服摩擦力做功，所以使用机械不能省功。
螺旋也是斜面的一种应用
斜面也是简单机械的一种
活动小结
功的原理：
大量的实验和理论研究表明：使用任何机械都不能省功，这个结论叫作功的原理。
任务二
机械效率
活动1：观察做功的不同方法，认识有用功、额外功和总功。
要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。
哪种办法最好，哪种办法最不好？
人提沙子做功
1.对沙子做功
2.对桶做功
3.克服自重做功
1.对沙子做功
2.对桶做功
3.对动滑轮做功
1.对沙子做功
2.对袋子做功
3.对动滑轮做功
有利用价值的功
人拉滑轮做功
人拉滑轮做功
无利用价值，但又不得不做的功
1.有用功、额外功、总功的定义
有用功：对我们有用的，是我们需要做的功。
（是无论采取哪种办法都必须做的功）
额外功：这部分并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
（既没有利用价值而又不得不做的功）
总功：有用功加上额外功是总共做的功，叫做总功。
（动力对机械所做的功）
2.有用功、额外功、总功的关系
问题：利用有用功、额外功、总功的关系完成下表填空。
做功方式 有用功 额外功 总功
桶装，手提上楼 100N×6m （400+20）N×6m
桶装，动滑轮吊运 100N×6m ×(20+10)N×12m
袋装，动滑轮吊运 100N×6m ×(5+10)N×12m
3120J
780J
690J
活动2：阅读课本P113页内容，了解什么是机械效率。
（1）定义：有用功和总功的比值叫做机械效率，用η表示。
（2）公式：η =×100%
（3）单位：机械效率是一个没有单位的物理量。
问题1：活动1的三种不同做功方式，我们已经计算出有用功、额外功和总功。请计算三种不同方式的机械效率。
问题2：有机械效率为100%的机械吗？交流如何提高机械效率。
（1）没有！因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。
① 有用功一定时，减少额外功
减少机械自身重力。改进结构，使其合理、轻巧
减少摩擦力。经常保养、定时润滑
②额外功一定时，增大有用功
（2）提高机械效率
活动小结
1.有用功：必须要做的功，用W有表示。
2.额外功：克服机械自重及摩檫力等因素的影响多做的功，用W额表示。
3.总功：有用功和额外功之和，用W总表示。
有用功、额外功、总功之间的关系：W总=W有+W额
4.机械效率
（1）定义：有用功和总功的比值叫做机械效率，用η 表示。
（2）公式：η =
（3）大小：机械效率总小于1
1．如图，将同一物体分别沿OA、OB、OC三条光滑斜面从底端推到顶端，推力做的功分别为W1、W2、W3，则(　　)
A．W1>W2>W3
B．W1C．W1＝W2＝W3
D．W1>W3>W2
C
2. 甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中桶捞上来，水桶里带了一些水，关于两同学做的有用功、额外功的说法正确的是（ ）
A.甲提水桶做的功都是有用功
B.乙提水桶做的功都是有用功
C.甲提水桶对桶做的功是额外功
D.乙提水桶对桶做的功是额外功
C
3．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法不正确的是(　　)
A．任何机械设备的效率总小于1
B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排
D．使用机械设备做功越快，其效率越高
D
4.如图所示，利用动滑轮提升货物，在竖直向上、大小为250 N的拉力F作用下，重为400 N的货物在20 s的时间内匀速上升5 m。求：
(1)有用功W有。
(2)拉力F的功率P。
(3)此过程中动滑轮的机械效率η。
(1)有用功W有＝Gh＝400 N×5 m＝2 000 J
(2)拉力F做功W总＝Fs＝250 N×2×5 m＝2 500 J，
解：
总结：请画出本节内容的思维导图
探究——使用机械是否省功
有用功与额外功
机械效率
有用功：必须要做的功
额外功：并非我们需要但又不得不做的功
总功：有用功加上额外功是总共做的功
有用功、额外功、总功之间的关系：W总=W有+W额
机械效率
有用功和总功的比值叫做机械效率，用η表示
公式：η =
大小：机械效率总小于1
功的原理：使用任何机械都不能省功