5使用機(jī)械是否省功

1、9.5 探究使用機(jī)械是否省功1一、實(shí)驗(yàn)探究提出問題制定方案收集證據(jù)分析與結(jié)論要把這個物體運(yùn)到高處,有哪些方法？2問題：采用機(jī)械提升重物相比于直接提升重物,是否省功？ s=?hFF定性實(shí)驗(yàn)：尋找規(guī)律3定量實(shí)驗(yàn)：收集證據(jù)力F/N距離/m力做的功W/JF1 =G=h=W1= F1 hF2=s=W2 F2 s =W2 W14 在使用動滑輪提升重物時,實(shí)際拉力的功W2 于動滑輪提升重物的功W1,這是因?yàn)閃2中還包括了 的功以及 的功。分析與結(jié)論大提升動滑輪做克服摩擦做FG物5對有用功、額外功、總功的理解 人提沙子做功1、對沙子做功2、對桶做功3、克服自重做功人拉滑輪做功1、對沙子做功2、對桶做功3、對動

2、滑輪做功人拉滑輪做功1、對沙子做功2、對口袋做功3、對動滑輪做功63、總功：有用功與額外功的總和1、有用功：機(jī)械對物體做的功2、額外功：克服機(jī)械自重和摩擦所做的功（到達(dá)目的額外做的功）F有用功總功W總 W有 W額外二、機(jī)械效率：（動力對機(jī)械做的功）（看目的）有用功F總功F1F17使用機(jī)械做功認(rèn)識W有、W額、W總不使用機(jī)械,直接用手所做的功有用功總功 GhFsF1h=GhTTs=2hhFFF1有用功8豎直使用滑輪組勻速提升重物時,有用功為G物h,水平使用滑輪組時,怎樣求有用功呢？FaFG物h fLF1=G物F1F1F1=f94、機(jī)械效率：有用功跟總功的比值。 無單位,小于1,用百分?jǐn)?shù)形式表示。

3、在總功中有用功所占的比例越 越好。大理想情況下-1 “等功 實(shí)際情況下-1 “費(fèi)功 10機(jī)械效率公式的實(shí)際變形：（1）在空氣中提升重物；（2）在液體中提升重物；（3）在水平面上拉動重物；（4）斜面。11F有用功總功（1）在空氣中提升重物假設(shè)不計繩重及軸的摩擦,進(jìn)一步有：12F有用功總功已知：G物 F h s v物 v繩 W有用=_ W總=_ P有用=_ P總=_ s=_h v繩=_v物 （1）在空氣中提升重物13F有用功總功（2）在液體中提升重物在液體中提升重物,不計液體的阻力,有：假設(shè)不計繩重及軸的摩擦,有：14有用功F總功（3）水平使用滑輪組 F1F215已知：G物 F f s L v物

4、v繩 s=_L v繩=_v物 有用功F總功W有用=_ W總=_ P有用=_ P總=_ （3）水平使用滑輪組 F116L h F 已知：G物 f F L h（4）斜面17斜面斜面是一種省力機(jī)械18無障礙坡道19停車樓20變形斜面21某起重機(jī)的機(jī)械效率是60,表示什么含義？起重機(jī)提升重物時所做的有用功跟總功的比值為6022例：用一動滑輪將重200N的砂子提到9m高的腳手架上,所用力是120N,求有用功、總功、機(jī)械效率各是多少？解：23（1）減小機(jī)械自重（2）減小機(jī)械間的摩擦力。三、如何提高機(jī)械效率克服機(jī)械自重和摩擦所做的功24（3）在機(jī)械強(qiáng)度允許的范圍內(nèi),增大所提重物的重力。25判斷以下說法是否正

5、確：1、有用功越多,機(jī)械效率越高；2、額外功越少,機(jī)械效率越高；3、物體做功的功率越低,機(jī)械效率越低；4、做總功越多,機(jī)械效率越低；5、做相同的有用功,額外功越少,機(jī)械效率越高；6、做相同的總功時,有用功越多,機(jī)械效率越高；7、用不同的滑輪組,做的有用功相同時,機(jī)械效率一定相同；8、因?yàn)橛杏霉π∮诳偣?所以機(jī)械效率總小于1；9、做的額外功一定時,總功越少,機(jī)械效率越高；10、有用功在總功中占的比例越大,機(jī)械效率越高。261、以下說法中正確的選項是（ ）A、相同時間內(nèi)做功越多,功率越大 B、功率大的機(jī)械做功一定較快C、功率越大的機(jī)械,機(jī)械效率也越高 D、做功相等時,功率大的所用時間少練習(xí)：272

6、、小明為幫助爸爸搬運(yùn)裝修材料設(shè)計了如圖8所示的甲、乙兩種方案,小明采用這兩種搬運(yùn)方案分別將地面上質(zhì)量相同的材料運(yùn)送到二樓的過程中,實(shí)際所用拉力和時間均相同。已知每個滑輪受到的重力相同,繩重與滑輪的摩擦均可忽略不計。則利用甲、乙兩種方案 ( ) A小明所做的有用功之比為3:4 B小明所做的總功之比為1:1C滑輪組的機(jī)械效率之比為4:3 D小明施加拉力的功率之比為4:3甲乙圖828 3、在如下圖的滑輪組中,動滑輪的總重是200N（繩的自重和輪軸間摩擦均不計）。求：當(dāng)提起800N的物體時,繩自由端拉力F至少應(yīng)是多少?滑輪組的機(jī)械效率是多大？ F294、有一重為800N的物體,在水中受到的浮力為200

7、N,系在滑輪組的下端,如下圖,假設(shè)動滑輪自重為150N。不計摩擦和水的阻力,求物體在水中勻速上升時滑輪組的機(jī)械效率。（g=10N/kg）F305、如下圖的滑輪組來拉動鋼錠,已知鋼錠與地面間的摩擦力f為1200N,假設(shè)此時滑輪組的機(jī)械效率為80。（1）求拉繩子的力F至少多大？（2）如果想用更小的力拉動鋼錠,請你提出一條可行性建議。 Ff316、如下圖,用滑輪和桶組成的裝置來提水,已知滑輪重4N,桶重6N,桶中的水重50N,現(xiàn)將水桶在4s內(nèi)勻速提升了5m。不計繩重和摩擦,求該裝置的機(jī)械效率?；喗M看鉤子,下面有什么,都算作有用功F裝置（滑輪組提升水的） ,看目的32 7、某工地用圖8所示的裝置提升

8、貨物,固定在水平工作臺上的卷揚(yáng)機(jī)（其內(nèi)部有電動機(jī)提供動力）通過滑輪組勻速提升貨物時拉動繩子的功率恒定。第一次提升質(zhì)量為480kg的貨物上升4m,卷揚(yáng)機(jī)對繩子的拉力為F1,提升貨物的機(jī)械效率為80%；第二次提升質(zhì)量為360kg的貨物時,卷揚(yáng)機(jī)對繩子的拉力為F2。已知動滑輪受到的重力為240N,取g=10N/kg,繩重及滑輪的摩擦均可忽略不計。則以下結(jié)論正確的選項是（ ）A前后兩次提升貨物過程中貨物豎直向上運(yùn)動的速度之比為4:5B卷揚(yáng)機(jī)對繩子的拉力F2的大小為1280NC第一次工作過程中拉力所做的總功為8000JD利用此裝置第二次工作過程中滑輪組的機(jī)械效率為95%圖8卷揚(yáng)機(jī)工作臺提升架貨物AD33

9、B選項是怎么算出來的？C選項是怎么算出來的？圖8卷揚(yáng)機(jī)工作臺提升架貨物34.如圖22所示,AB是一杠桿,可繞支點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,AO：OB=2：3,OD：DB=1：1,滑輪重為100N。當(dāng)在B點(diǎn)施加大小為F的豎直向下的拉力時,杠桿在水平位置平衡,邊長為0.2m的正方體M對水平地面的壓強(qiáng)為7500pa；當(dāng)在D點(diǎn)施加大小為F的豎直向下的拉力時,杠桿在水平位置平衡,正方體M對水平地面的壓強(qiáng)為15000pa。（假設(shè)不計杠桿重、繩重和摩擦,圖中各段繩子所受拉力均沿豎直方向）則拉力F的大小為 。答案：200N358、質(zhì)量為60kg的小明站在水平地面上,利用如圖29所示裝置提升物體A。物體A的質(zhì)量mA為

10、72kg,底面積SA為210-2m2。當(dāng)小明施加豎直向下的拉力為F1時,物體A未被拉動,此時物體A對地面的壓強(qiáng)p為5103Pa,小明對地面的壓強(qiáng)為p1；當(dāng)小明施加豎直向下的拉力為F2時,物體A恰好勻速上升,小明對地面的壓強(qiáng)為p2,且p1：p2=16: 15。已知B、C、D、E四個滑輪的質(zhì)量相同,不計繩重和摩擦,g取10N/kg。求： （1）當(dāng)小明施加豎直向下的拉力F1時, 物體A對地面的壓力FN； （2）每個滑輪所受的重力G0； （3）當(dāng)小明施加豎直向下的拉力F2時,整個裝置的機(jī)械效率。圖29DECBA/提示：兩根繩,每根繩上的力不同,不能直接套用公式！36常見的錯誤解法：（典型錯誤）圖29D

11、ECBA372TBFNGA+G0A和BF1F支1G人人2F1G0CTB38關(guān)于解方程39h2h仿照以上公式,結(jié)合此題,如何整理出正確的表達(dá)式h40第（3）問,其它正確解法：41斜面的機(jī)械效率：理想斜面（光滑）Lh非理想：42 要使物體升高相同的高度,斜面越 越省力。長斜面的機(jī)械效率與斜面的長度、粗糙程度有什么關(guān)系？43一斜面長為3m,高為1m,把一重為600N的重物沿這個斜面勻速拉上斜面頂端時,（1）如果是光滑斜面,求拉力F；（2）如果實(shí)際所用的拉力為250N,求斜面的機(jī)械效率。練習(xí)：449.6 測滑輪組的機(jī)械效率 45實(shí)驗(yàn)裝置46問題一：同一滑輪組掛不同數(shù)量的鉤碼時,機(jī)械效率相同嗎？（與物重

12、的關(guān)系） （“物體上升越高,機(jī)械效率越高的說法對不對？）（同一滑輪組機(jī)械效率是否恒定不變）問題二：雙滑輪組和單滑輪組都掛相同的鉤碼時,機(jī)械效率相同嗎？（不同）問題三：提高滑輪組的機(jī)械效率的方法是什么？明確探究問題：47實(shí)驗(yàn)測量滑輪組機(jī)械效率48需要測量：物重：G物；怎么測？彈簧測力計繩端拉力F；鉤碼上升高度：h；繩端移動距離：s49應(yīng)用兩個位置坐標(biāo)的差值求距離應(yīng)用兩個位置坐標(biāo)的差值求距離50練習(xí)：1、某實(shí)驗(yàn)小組在“測滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如下表所示,第1、2、3次實(shí)驗(yàn)裝置分別如圖中的甲、乙、丙所示。次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m有用功W有/J測力計拉力F/N測力計移動距離s/m總

13、功W總/J機(jī)械效率120.10.20.90.30.2774.1240.10.41.60.30.4883.3340.11.10.50.5501N234501234501N234501234501N2345012345甲乙丙51(1)比較第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn),可得結(jié)論：使用同樣的滑輪組,提起的鉤碼越重,滑輪組的機(jī)械效率越 。(2)第3次實(shí)驗(yàn)中所做的有用功是 J,機(jī)械效率是_。(3)第3次實(shí)驗(yàn)中動滑輪個數(shù)比第2次實(shí)驗(yàn)多。動滑輪自重增大,對動滑輪所做的額外功 (選填“增大或“減小),因而,由第2、3次實(shí)驗(yàn)可知：滑輪組的機(jī)械效率與動滑輪自重大小有關(guān)。次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m有用功W有/J測力

14、計拉力F/N測力計移動距離s/m總功W總/J機(jī)械效率120.10.20.90.30.2774.1240.10.41.60.30.4883.3340.11.10.50.5552結(jié)論1：同一個滑輪組,提升不同的重物,機(jī)械效 率是不同的提升重物多的機(jī)械效率就高, 因?yàn)轭~外功根本不變,做的有用功越多,機(jī) 械效率就越高。結(jié)論2：不同結(jié)構(gòu)的滑輪組,提升相同的重物,機(jī) 械效率一般也不同。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的滑輪組所做 的額外功多,因此做同樣的有用功,其機(jī)械 效率也就低。 53圖1FA2、小華用一個動滑輪在1s內(nèi)將重800N的貨物沿水平方向勻速拉動1m,所用的拉力為200N,假設(shè)物體A受到水平面的摩擦力為250N,則在

15、這一過程中小華所做的有用功是_J,額外功是 J,該動滑輪的機(jī)械效率是 ,他做功的平均功率是 W。 注意各個物理量的對應(yīng)關(guān)系,注意物體移動距離和繩端移動距離的倍數(shù)關(guān)系。54圖13、如下圖是某工人用滑輪組提升重物,工人用360N拉力將重為600N的重物勻速提升10m,假設(shè)不計繩重和摩擦。求：（1）滑輪組的機(jī)械效率是多少？（2）假設(shè)將重為880N的重物勻速提升10m,工人做功多少J？此過程中的機(jī)械效率為多少？強(qiáng)調(diào)滑輪組機(jī)械效率的模型化,訓(xùn)練同一個滑輪組效率變化的原因。554、如圖甲所示,重為80的物體在大小為30、水平向左的拉力F1作用下,在水平面上以0.4m/s的速度做勻速運(yùn)動,滑輪與繩子質(zhì)量及滑輪軸處摩擦均不計。改用如圖10乙所示滑輪組后,該物體在水平向右的拉力F2作用下,在相同的水平面上向右勻速運(yùn)動0.5m,以下說法正