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(共27張PPT)
第五節(jié)　探究使用機(jī)械是否省功
第九章 機(jī)械和功
逐點(diǎn)
導(dǎo)講練
課堂小結(jié)
作業(yè)提升
學(xué)習(xí)目標(biāo)
課時(shí)講解
1
課時(shí)流程
2
功的原理
機(jī)械效率
知識(shí)點(diǎn)
知1－講
感悟新知
1
功的原理
1. 探究——使用機(jī)械是否省功
(1)問題與猜想
問題：使用機(jī)械是否能省功？
猜想：根據(jù)已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜測。
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(2)制訂計(jì)劃
①如圖1 甲所示，用彈簧測力計(jì)將重物勻速提升h，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，計(jì)算出功W1。
② 如圖1 乙所示，通過動(dòng)滑輪用彈簧測力計(jì)將重物勻速提升h，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)F′，計(jì)算出功W2。
③ 比較W1 和W2 的大小。
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(3)收集證據(jù)
力/N 移動(dòng)距離/m 力做的功/J
F=4 h=0.1 W1=0.4
F′=2.2 s=0.2 W2=0.44
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溫馨提示
1.本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該豎直向上勻速拉彈簧測力計(jì)，保持重物勻速上升。
2.本實(shí)驗(yàn)中用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，重物勻速上升的高度h，拉力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離s之間存在關(guān)系s=2h，所以拉力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離可以不需要測量，而利用s=2h=2×0.1 m=0.2 m計(jì)算得到。
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(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：W1①用動(dòng)滑輪提升重物，由于動(dòng)滑輪受重力，提升重物時(shí)存在摩擦，所以W1< W2；
②如果在理想情況下，不考慮動(dòng)滑輪的重力、繩子的重力和摩擦，則W1=W2。
(5)功的原理：使用任何機(jī)械都不能省功。
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2. 斜面
(1)概念：如圖2 甲所示，斜面是與水平面成一定角度的平面，也是簡單機(jī)械的一種。
(2)特點(diǎn)：如圖乙所示，若不考慮斜面摩擦，則沿斜面向上的最小推力F= ，即斜
面的長是斜面高的幾倍，
最小推力F 就是物重G 的
幾分之一。
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拓展延伸
盤山公路相當(dāng)于斜面。如圖3所示，汽車要從A位置到達(dá)B位置，由于AB間太陡車輛無法直接開上去，要經(jīng)過CD才能到達(dá)B點(diǎn)，這樣做拉長了車的行駛距離l，又AB 之間垂直高度h和車重G一定，由公式F= 知車輛上坡需要的力更小。
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知1－練
[中考·達(dá)州] 如圖4 所示，AC、BC 為同一水平面上
的兩個(gè)光滑斜面，AC ＞ BC，∠ CAB=30°。在相等時(shí)間內(nèi)把重為80 N 的同一物體從斜面底端分別沿AC、BC 勻速推至C 點(diǎn)，若推力分別為F1、F2，則F1=______F2，P1______P1。
(均選填“＞”“＜”或“=”)
例 1
＜
=
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解題秘方：根據(jù)斜面的特點(diǎn)進(jìn)行解答。
解析：由題知，AC 和BC 是兩個(gè)光滑的斜面，額外功為0，根據(jù)功的原理可知，拉力在兩斜面上做功相同為Gh，即W1=W2，由于AC ＞ BC，根據(jù)W=Fs 可知，F(xiàn)1 ＜ F2；所用時(shí)間相等，根據(jù)功率公式 ，可知P1=P2。
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1. 如圖甲，上山的公路修成盤山公路，是因?yàn)楸P山公路相當(dāng)于簡單機(jī)械中的______ ，使用它______(填“ 能”或“ 不能”) 省功。如圖乙，沿斜面向上勻速拉一個(gè)質(zhì)量為10 kg 的物體到斜面頂端，
斜面長1.0 m，高0.2 m，若
不計(jì)摩擦，拉力F 的大小為
______N。(g 取10 N/kg)
斜面
不能
20
知識(shí)點(diǎn)
機(jī)械效率
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2
1.有用功、額外功和總功
(1)有用功(W有用)人們需要做的功，也就是為了達(dá)到目的人們必須做的且對(duì)人們有用的功。
(2)額外功(W額外)人們?yōu)榱诉_(dá)到一定目的時(shí)并不需要但又不得不額外做的功。
(3)總功(W 總)：有用功和額外功的總和(W 總)。
即W總=W有用+W額外
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2. 機(jī)械效率
(1)定義 有用功跟總功的比值叫作機(jī)械效率，用η 表示。
(2)公式 η=。
(3)物理意義 機(jī)械效率是反映機(jī)械做功性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，做的有用功與總功的比值就越大，這個(gè)機(jī)械的性能就越好。
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(4)可變性 機(jī)械效率不是固定不變的，同一機(jī)械在不同的做功過程中，機(jī)械效率可能會(huì)發(fā)生改變。
(5)特點(diǎn) 任何機(jī)械的機(jī)械效率都小于1，只有在理想情況下機(jī)械效率才等于1。
(6)注意 機(jī)械效率的高低與機(jī)械是否省力、滑輪組上繩子的繞法、物體被提升的高度、物體被提升的速度等無關(guān)。
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(7)機(jī)械效率的計(jì)算歸類
杠桿 斜面 滑輪(組) 圖示
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杠桿 斜面 滑輪組 做功目的 豎直提升物體 水平移動(dòng)物體
有用功 W 有用=Gh W有用=fs物
總功 W 總=FsF 機(jī)械效率
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深度理解
1. 像速度、密度和功率一樣，機(jī)械效率也是利用比值定義法來定義的。
2. 由機(jī)械效率的計(jì)算公式知，式子中的分子和分母的單位相同，故算出的機(jī)械效率沒有單位，機(jī)械效率的這一點(diǎn)與速度、密度和功率不同。
3. 機(jī)械效率是一個(gè)比值，它沒有單位，一般用百分?jǐn)?shù)表示。
4. 機(jī)械效率、功率和功是三個(gè)不同的物理量，它們之間沒有直接關(guān)系。
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[中考·南京] 如圖5 所示，物體重180 N，動(dòng)滑輪重10 N，小明用100 N 的拉力(方向不變)
將物體勻速提升2 m，用了10 s，則此
過程中有用功是______J，額外功是
______J，拉力的功率是______W，
滑輪組的機(jī)械效率是______%。
360
40
40
90
例2
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解題秘方：利用題中條件可直接求出的物理量有W 有用、s、W 總，再利用求出的物理量和已知量進(jìn)一步分析求解。
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解析：有用功W 有用=Gh=180 N×2 m=360 J。由圖知n=2，則繩子末端移動(dòng)的距離s=2 h=2×2 m=4 m，拉力所做的總功W總=Fs=100 N×4 m=400 J，
拉力的功率P=
額外功W額外=W總－W有用=400 J－360 J=40 J。
滑輪組的機(jī)械效率
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2. [中考·廣西] 如圖是利用滑輪組幫助汽車脫困的情景。勻速拉動(dòng)車的過程中，車相對(duì)樹木是______ (填“靜止”或“運(yùn)動(dòng)”)的，動(dòng)滑輪上有______段繩子承擔(dān)對(duì)車的拉力，若對(duì)車的拉力為2 400 N，F(xiàn) 為1 500 N，則該滑輪組的機(jī)械效率是______ 。
運(yùn)動(dòng)
2
80%
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易錯(cuò)點(diǎn) 不理解機(jī)械效率
例3 下列說法中正確的是( )
A. 定滑輪的機(jī)械效率大, 因此功率就大
B. 使用同一動(dòng)滑輪提升不同的物體到相同的高度時(shí), 機(jī)械效率是一定的
C. 使用動(dòng)滑輪對(duì)物體做的有用功越多，機(jī)械效率就越大
D. 提升相同的物體到達(dá)同樣的高度時(shí), 若不考慮繩重及摩擦，使用定滑輪比用動(dòng)滑輪機(jī)械效率高
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思路導(dǎo)引：功率是指單位時(shí)間內(nèi)所做的功，而機(jī)械效率是指有用功占總功的百分比，兩個(gè)量之間沒有任何關(guān)系，故A 錯(cuò)誤；同一動(dòng)滑輪，當(dāng)提升不同的物體到相同高度時(shí)，若不考慮繩重及摩擦，克服動(dòng)滑輪重力做的額外功相同，則提起的物體越重, 有用功占的百分比就越大, 即機(jī)械效率越高, 故B 錯(cuò)誤；
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機(jī)械效率是指有用功占總功的百分比，即在總功相同時(shí)，有用功越大, 機(jī)械效率越大，總功不確定的情況下，無法根據(jù)有用功判斷機(jī)械效率，故C 錯(cuò)誤；提升相同物體到達(dá)同樣的高度時(shí)，所做的有用功相同,但使用動(dòng)滑輪時(shí)還需要克服動(dòng)滑輪重力做功，而使用定滑輪不用克服滑輪重力做功，即有用功相同，使用定滑輪時(shí)額外功少, 因此機(jī)械效率高, 故D 正確。
答案：D
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診誤區(qū)：
不能正確理解機(jī)械效率的概念，誤認(rèn)為越省力的機(jī)械，其機(jī)械效率越高，或功率大的機(jī)械，其機(jī)械效率越高。而機(jī)械效率的高低是由有用功和總功兩個(gè)因素共同決定的，與機(jī)械的功率以及是否省力無關(guān)。
課堂小結(jié)
探究使用機(jī)械是否省功
機(jī)械效率
無單位
總小于1
與功率沒有
內(nèi)在聯(lián)系
特點(diǎn)
有用功
總功
有用功
額外功
總功
功的原理

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