使用机械是否省功;.pptx

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1、9.5 探究使用机械是否省功 一、实验探究 提出问题制定计划收集证据 分析与结论 要把这个物体运到高处，有哪些方法？ 问题：采用机械提升重物相比于直接 提升重物，是否省功？ s=? h F F 定性实验：寻找规律 定量实验：收集证据 力F/N距离/m力做的功 W/J F1 =G=h=W1= F1 h F2=s=W2 F2 s = W2 W1 在使用动滑轮提升 重物时，实际拉力的功 W2 于动滑轮提升重物 的功W1，这是因为W2中还 包括了 的功 以及 的功。 分析与结论 大 提升动滑轮做 克服摩擦做 F G物 实际中：FsGh 一、功的原理： 使用任何机械都不能省功。 h s=3h T=G 3

2、、总功：有用功与额外功 的总和 1、有用功：机械对物体做的 功 2、额外功：克服机械自重和 摩擦所做的功 F 有用功 总功 W总 W有 W额外 二、机械效率： （动力对机械做的功） （直接用手所做的功） 有用功 F 总功 F1 F1 使用机械做功 认识W有、W额、W总 不使用机械，直接 用手所做的功 有用功 总功 GhFsF1h=Gh T T s=2h h F F F1 有用功 对 有 用 功、 额 外 功、 总 功 的 理 解 人提沙子做功 1、对砂子做功 2、对桶做功 3、克服自重做功 人拉滑轮做功 1、对砂子做功 2、对桶做功 3、对动滑轮做功 人拉滑轮做功 1、对砂子做功 2、对口袋做

3、功 3、对动滑轮做功 竖直使用滑轮组匀速提升重物时， 有用功为G物h，水平使用滑轮组时，怎 样求有用功呢？ F a F G物h fL F1=G物 F1 F1 F1=f 4、机械效率： 有用功跟总功的比值。 无单位，小于1， 用百分数形式表示。 在总功中有用功所占的比例越 越 好。 大 理想情况下-1 “等功” 实际情况下-1 “费功” 机械效率公式的实际变形： （1）在空气中提升重物； （2）在液体中提升重物； （3）在水平面上拉动重物； （4）斜面。 F 有用功 总功 （1）在空气中提升重物 若不计绳重及轴的摩擦 ，进一步有： F 有用功 总功 已知： G物 F h s v物 v绳 W有用=

4、_ W总=_ P有用=_ P总=_ s=_h v绳=_v物 （1）在空气中提升重物 F 有用功 总功 （2）在液体中提升重物 在液体中提升重物， 不计液体的阻力，有： 若不计绳重及轴的摩 擦，有： 有用功 F 总功 （3）水平使用滑轮组 F1 F2 已知： G物 F f s L v物 v绳 s=_L v绳=_v物 有用功 F 总功 W有用=_ W总=_ P有用=_ P总=_ （3）水平使用滑轮组 F1 L h F 已知： G物 f F L h （4）斜面 斜面 斜面是一种省力机械 无障碍坡道 停 车 楼 变 形 斜 面 某起重机的机 械效率是60，表 示什么含义？ 起重机提升重物时所做的有用功

5、 跟总功的比值为60 例：用一动滑轮将重200N的砂子提到 9m高的脚手架上，所用力是120N，求 有用功、总功、机械效率各是多少？ 解： （1）减小机械自重 （2）减小机械间的摩擦力。 三、如何提高机械效率 克服机械自重和 摩擦所做的功 （3）在机械强度允许的范围内 ，增大所提重物的重力。 判断以下说法是否正确： 1、有用功越多，机械效率越高； 2、额外功越少，机械效率越高； 3、物体做功的功率越低，机械效率越低； 4、做总功越多，机械效率越低； 5、做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高； 6、做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高； 7、用不同的滑轮组，做的有用功相同时，机械效率一

6、定相同； 8、因为有用功小于总功，所以机械效率总小于1； 9、做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高； 10、有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高。 1、下列说法中正确的是（ ） A、相同时间内做功越多，功率越大 B、功率大的机械做功一定较快 C、功率越大的机械，机械效率也越高 D、做功相等时，功率大的所用时间少 练习： 2、小明为帮助爸爸搬运装修材料设计了如图8所示 的甲、乙两种方案，小明采用这两种搬运方案分别 将地面上质量相同的材料运送到二楼的过程中，实 际所用拉力和时间均相同。已知每个滑轮受到的重 力相同，绳重与滑轮的摩擦均可忽略不计。则利用 甲、乙两种方案 ( ) A小明所做的有

7、用功之比为3:4 B小明所做的总功之比为1:1 C滑轮组的机械效率之比为4:3 D小明施加拉力的功率之比为4:3 甲 乙 图8 3、在如图所示的滑轮组中 ，动滑轮的总重是200N（绳的自 重和轮轴间摩擦均不计）。 求：当提起800N的物体时， 绳自由端拉力F至少应是多少?滑 轮组的机械效率是多大？ F 4、有一重为800N的物体，在 水中受到的浮力为200N，系在滑轮 组的下端，如图所示，若动滑轮自 重为150N。不计摩擦和水的阻力， 求物体在水中匀速上升时滑轮组的 机械效率。（g=10N/kg） F 5、如图所示的滑轮组来拉动钢锭，已知钢 锭与地面间的摩擦力f为1200N，若此时滑 轮组的机

8、械效率为80。 （1）求拉绳子的力F至少多大？ （2）如果想用更小的力拉动钢锭，请你提 出一条可行性建议。 F f 伴你学P66/4 6、如图所示，用滑轮和桶组成的装置来提 水，已知滑轮重4N，桶重6N，桶中的水重50N ，现将水桶在4s内匀速提升了5m。不计绳重 和摩擦，求该装置的机械效率。 滑轮组看钩子， 下面有什么，都算 作有用功 F 装置（滑轮组提 升水的） ，看 目的 7、某工地用图8所示的装置提升货物，固定在水平 工作台上的卷扬机（其内部有电动机提供动力）通过滑 轮组匀速提升货物时拉动绳子的功率恒定。第一次提升 质量为480kg的货物上升4m，卷扬机对绳子的拉力为F1， 提升货物的

9、机械效率为80%；第二次提升质量为360kg的 货物时，卷扬机对绳子的拉力为F2。已知动滑轮受到的 重力为240N，取g=10N/kg，绳重及滑轮的摩擦均可忽略 不计。则以下结论正确的是（ ） A前后两次提升货物过程中货物竖直向上 运动的速度之比为4:5 B卷扬机对绳子的拉力F2的大小为1280N C第一次工作过程中拉力所做的总功 为8000J D利用此装置第二次工作过程中 滑轮组的机械效率为95% 图8 卷扬机 工作台 提升架 货物 AD B选项是怎么 算出来的？ C选项是怎么 算出来的？ 图8 卷扬机 工作台 提升架 货物 .如图22所示，AB是一杠杆，可绕支点O在竖直平面内 转动，AO：

10、OB=2：3，OD：DB=1：1，滑轮重为100N。 当在B点施加大小为F的竖直向下的拉力时，杠杆在水 平位置平衡，边长为0.2m的正方体M对水平地面的压强 为7500pa；当在D点施加大小为F的竖直向下的拉力时 ，杠杆在水平位置平衡，正方体M对水平地面的压强为 15000pa。（若不计杠杆重、绳重和摩擦，图中各段绳 子所受拉力均沿竖直方向）则拉力F的大小为 。 答案：200N 8、质量为60kg的小明站在水平地面上，利用如图29所示 装置提升物体A。物体A的质量mA为72kg，底面积SA为 210-2m2。当小明施加竖直向下的拉力为F1时，物体A未 被拉动，此时物体A对地面的压强p为5103

11、Pa，小明对 地面的压强为p1；当小明施加竖直向下的拉力为F2时，物 体A恰好匀速上升，小明对地面的压强为p2，且p1： p2=16: 15。已知B、C、D、E四个滑轮的质量相同，不计 绳重和摩擦，g取10N/kg。求： （1）当小明施加竖直向下的拉力F1时， 物体A对地面的压力FN； （2）每个滑轮所受的重力G0； （3）当小明施加竖直向下的拉力F2时， 整个装置的机械效率。 图29 DE C B A / / / 提示：两根绳，每根绳上的力不同，不能直接套用公式！ 常见的错误解法：（典型错误） 图29 DE C B A 2TB FN GA+G0 A和B F1 F支1 G人 人 2F1 G0

12、C TB 关于解 方程 h 2h 仿照以上公式，结合本题， 如何整理出正确的表达式 h 第（3）问，其它正确解法： 斜面的机械效率： 理想斜面（光滑） L h 非理想： 要使物体升高相同的高度，斜 面越 越省力。长 斜面的机械效率与斜面的长度、粗 糙程度有什么关系？ 一斜面长为3m，高为1m，把一重为600N 的重物沿这个斜面匀速拉上斜面顶端时， （1）如果是光滑斜面，求拉力F； （2）如果实际所用的拉力为250N，求斜面的 机械效率。 练习： 9.6 测滑轮组的机械效率 实验装置 问题一：同一滑轮组挂不同数量的钩码时，机械 效率相同吗？（与物重的关系） （“物体上升越 高，机械效率越高”的说

13、法对不对？）（同一滑轮 组机械效率是否恒定不变） 问题二：双滑轮组和单滑轮组都挂相同的钩码时 ，机械效率相同吗？（不同） 问题三：提高滑轮组的机械效率的方法是什么？ 明确探究问题： 实验测量滑轮组机械效率 需要测量： 物重：G物；怎么测？弹簧测力计 绳端拉力F； 钩码上升高度：h； 绳端移动距离：s 应用两个位置坐标的差值求距离 应用两个位置坐标的差值求距离 练习：1、某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验 中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分 别如图中的甲、乙、丙所示。 次数钩码重 G/N 钩码上升高 度h/m 有用功 W有/J 测力计拉 力F/N 测力计移动 距离s/m 总功W

14、总/J机械效 率 120.10.20.90.30.2774.1 240.10.41.60.30.4883.3 340.11.10.50.55 0 1 N 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 0 1 N 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 0 1 N 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 甲 乙 丙 (1)比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样 的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越 。 (2)第3次实验中所做的有用功是 J，机械效率 是_。 (3)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多。动滑轮自 重增大，对动滑轮所做的额外功 (选填“增大” 或“减小”)，因而，由第2、3

15、次实验可知：滑轮组的机 械效率与动滑轮自重大小有关。 次数钩码重 G/N 钩码上升 高度h/m 有用功 W有/J 测力计拉 力F/N 测力计移动 距离s/m 总功W总/J机械效 率 120.10.20.90.30.2774.1 240.10.41.60.30.4883.3 340.11.10.50.55 结论1：同一个滑轮组，提升不同的重物，机械效 率是不同的提升重物多的机械效率就高， 因为额外功基本不变，做的有用功越多，机 械效率就越高。 结论2：不同结构的滑轮组，提升相同的重物，机 械效率一般也不同。结构复杂的滑轮组所做 的额外功多，因此做同样的有用功，其机械 效率也就低。 图1 F A

16、2、小华用一个动滑轮在1s内将重800N的 货物沿水平方向匀速拉动1m，所用的拉力为 200N，若物体A受到水平面的摩擦力为250N， 则在这一过程中小华所做的有用功是_J ，额外功是 J，该动滑轮的机械效率是 ，他做功的平均功率是 W。 注意各个物理量的对应关系，注意物体 移动距离和绳端移动距离的倍数关系。 图1 3、如图所示是某工人用滑轮组 提升重物，工人用360N拉力将重为 600N的重物匀速提升10m，若不计绳 重和摩擦。求： （1）滑轮组的机械效率是多少？ （2）若将重为880N的重物匀速提升 10m，工人做功多少J？此过程中的机 械效率为多少？ 强调滑轮组机械效率的模型化，训练 同

17、一个滑轮组效率变化的原因。 4、如图甲所示，重为80的物体在大小为30、水 平向左的拉力F1作用下，在水平面上以0.4m/s的速 度做匀速运动,滑轮与绳子质量及滑轮轴处摩擦均不 计。改用如图10乙所示滑轮组后，该物体在水平向 右的拉力F2作用下，在相同的水平面上向右匀速运 动0.5m，下列说法正确的是 A物体与地面之间的摩擦力为15 B拉力F1的功率为24 C拉力F2的大小为90 D拉力F2做的功是30 甲 乙 5、如图所示，小民利用滑轮 组先后竖直向上匀速提升物体A和物 体B。当提升物体A时，滑轮组的机 械效率为75%，小民对地面的压力 为F1；当提升物体B时，小民对地面 的压力为F2。已知小民的质量为 70kg，物体A的质量为90kg，物体B 的质量为50kg。假设在拉绳子的过 程中，小民对绳子的拉力与对地面 的压力始终竖直向下且在同一直线 上，不计绳重和摩擦。 则F1：F2=_。