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9-5探究——使用机械是否省功

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§9.5 探究——使用机械是否省功
一、探究使用机械是否省功
• 提出问题——制定计划——收集证据——分析
 与论证

 • 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? 
                            F

  定性实验    :寻找规律
                               s=?
                          F

                       h
    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
分析与结论


    在使用动滑轮提升重物               F
                大
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 提升动滑轮做         
的功以及 克服摩擦做         的功。    G物
                   s=3h

  T=G
        h   实际中:Fs>Gh


结论:使用任何机械都不能省功。 
• 二、有用功,额外功,总功

           总功     1、有用功:为了达到目的人们必须
                   做的且对人们有用的功
       F
                 2、额外功:克服机械自重和摩擦所
         有用功
                 做的功
  F1
                 3、总功:有用功与额外功的总和

     总功            (动力对机械做的功)
           有用功
    F
                    W总= W有用+ W额外

            F1
   认识W有、W额、W总
                          使用机械做功
                                           总功
                               F
       不使用机械,直接用
        手所做的功

有用功                T              s=2h

                               F
                   T     h             有用功
                          F1

                   Gh     Fs>F1h=Gh
对有
用功
、额
外功
、总
功的
理解 
        功   人提沙子做                                       人拉滑
            1、对砂子做功              功   人拉滑 1、对砂子做功            1、对砂子做功

             、  桶做功
            2 对                       、   桶做功           轮    、   口袋做功

                                     轮 2 对                  2  对
                                                        做功
                                     做

            3、克服自重做功                 3、对动   滑轮做功            3、对动   滑轮做功
                            F1=f
                     F
                            F1
     F                         a


 F1
        G物h                 fL

 F1=G物
   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?
     在总功中有用功所占的比例越  大    越好。
• 三、机械效率η:
1.定义:有用功与总功的比值叫机械效率,用η 表示
  。 
• 2、计算公式:
3、理解:
(1)机械效率是一个比值,只有大小,没有单位。
一般用百分数表示。
(2)使用任何机械都要做额外功,因此有用功总小
于总功, η总小于1
(3)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,这个机械的性能越好
(4)机械效率与功率是两个完全不同的两个物理量
,两者没有任何关系,不能混为一谈。
(1)在空气中提升重物

         总功

      F               若不计绳    重及轴的摩擦,进
        有用功       一步有:
(2)水平使用滑轮组 

       总功
             有用功
      F

 F2
              F1
(3)斜面         已知:

              G物         f       F     L      h
   F    L 
             h 
 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:
 四、如何提高机械效率


                      克服机械自重和
(1)减小机械自重             摩擦所做的功
(2)减小机械间的摩擦力。
   (3)在机械强度允许的范围内,增大
所提重物的重力。
    
练习:
• 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
   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)。                              F
   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? 
• 《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。

                             F
       滑轮组η看钩子,下面
       有什么,都算作有用功

                               装置(滑轮组提升
                               水的)η ,看目的
 练习:
    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
  。
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