使用機(jī)械是否省功

§9.5探究——使用機(jī)械是否省功一、實(shí)驗(yàn)探究提出問題——制定計(jì)劃——收集證據(jù)——分析與結(jié)論要把這個(gè)物體運(yùn)到高處，有哪些方法？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=F1h＝F2=s=W2＝F2s

=W2

W1

在使用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，實(shí)際拉力的功W2

于動(dòng)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(dòng)滑輪做克服摩擦做FG物對(duì)有用功、額外功、總功的理解人提沙子做功1、對(duì)沙子做功2、對(duì)桶做功3、克服自重做功人拉滑輪做功1、對(duì)沙子做功2、對(duì)桶做功3、對(duì)動(dòng)滑輪做功人拉滑輪做功1、對(duì)沙子做功2、對(duì)口袋做功3、對(duì)動(dòng)滑輪做功3、總功：有用功與額外功的總和1、有用功：機(jī)械對(duì)物體做的功 2、額外功：克服機(jī)械自重和摩擦所做的功（達(dá)到目的額外做的功）F有用功總功W總＝W有＋

W額外二、機(jī)械效率：（動(dòng)力對(duì)機(jī)械做的功）（看目的）有用功F總功F1F1使用機(jī)械做功認(rèn)識(shí)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GhFs＞F1h=GhTTs=2hhFFF1有用功

豎直使用滑輪組勻速提升重物時(shí)，有用功為G物h，水平使用滑輪組時(shí)，怎樣求有用功呢？FaFG物hfLF1=G物F1F1F1=f4、機(jī)械效率η：有用功跟總功的比值。

無單位，小于1，用百分?jǐn)?shù)形式表示。

在總功中有用功所占的比例越

越好。大理想情況下-----η＝1“等功”

實(shí)際情況下-----η＜1“費(fèi)功”

機(jī)械效效率公公式的的實(shí)際際變形形：（1）在空空氣中中提升升重物物；（2）在液液體中中提升升重物物；（3）在水水平面面上拉拉動(dòng)重重物；；（4）斜面面。F有用功總功（1）在空空氣中中提升升重物物若不計(jì)計(jì)繩重重及軸軸的摩摩擦，，進(jìn)一一步有有：F有用功總功已知：：G物Fhsv物v繩W有用=__W總=__P有用=__P總=__s=__hv繩=__v物（1）在空空氣中中提升升重物物F有用功總功（2）在液液體中中提升升重物物①在液體體中提提升重重物，，不計(jì)液液體的的阻力力，有有：②若不計(jì)計(jì)繩重重及軸軸的摩摩擦，，有：：有用功F總功（3）水平平使用用滑輪輪組F1F2已知：：G物FfsLv物v繩s=__Lv繩=__v物有用功F總功W有用=__W總=__P有用=__P總=__（3）水平使使用滑輪輪組F1LhF已知：G物fFLh（4）斜面斜面斜面是一一種省力力機(jī)械無障礙坡坡道停車樓變形斜面某起重機(jī)機(jī)的機(jī)械械效率是是60％，表示示什么含含義？起重機(jī)提提升重物物時(shí)所做做的有用用功跟總總功的比比值為60％例：用一一動(dòng)滑輪輪將重200N的砂子提提到9m高的腳手手架上，，所用力力是120N，求有用用功、總總功、機(jī)機(jī)械效率率各是多多少？解：（1）減小機(jī)機(jī)械自重重（2）減小機(jī)機(jī)械間的的摩擦力力。三、如何何提高機(jī)機(jī)械效率率克服機(jī)械械自重和和摩擦所做做的功（3）在機(jī)械械強(qiáng)度允允許的范范圍內(nèi)，，增大所所提重物物的重力力。判斷以下下說法是是否正確確：1、有用功功越多，，機(jī)械效效率越高高；2、額外功功越少，，機(jī)械效效率越高高；3、物體做做功的功功率越低低，機(jī)械械效率越越低；4、做總功功越多，，機(jī)械效效率越低低；5、做相同同的有用用功，額額外功越越少，機(jī)機(jī)械效率率越高；；6、做相同同的總功功時(shí)，有有用功越越多，機(jī)機(jī)械效率率越高；；7、用不同同的滑輪輪組，做做的有用用功相同同時(shí)，機(jī)機(jī)械效率率一定相相同；8、因?yàn)橛杏杏霉π⌒∮诳偣?，所以以機(jī)械效效率總小小于1；9、做的額額外功一一定時(shí)，，總功越越少，機(jī)機(jī)械效率率越高；；10、有用功功在總功功中占的的比例越越大，機(jī)機(jī)械效率率越高。。1、下列說說法中正正確的是是（））A、相同時(shí)時(shí)間內(nèi)做做功越多多，功率率越大B、功率大大的機(jī)械械做功一一定較快快C、功率越越大的機(jī)機(jī)械，機(jī)機(jī)械效率率也越高高D、做功相相等時(shí)，，功率大大的所用用時(shí)間少少練習(xí)：2、小明為為幫助爸爸爸搬運(yùn)運(yùn)裝修材材料設(shè)計(jì)計(jì)了如圖圖8所示的甲甲、乙兩兩種方案案，小明明采用這這兩種搬搬運(yùn)方案案分別將將地面上上質(zhì)量相相同的材材料運(yùn)送送到二樓樓的過程程中，實(shí)實(shí)際所用用拉力和和時(shí)間均均相同。。已知每每個(gè)滑輪輪受到的的重力相相同，繩繩重與滑滑輪的摩摩擦均可可忽略不不計(jì)。則則利用甲甲、乙兩兩種方案案()A．小明所所做的有有用功之之比為3:4B．小明所所做的總總功之比比為1:1C．滑輪組組的機(jī)械械效率之之比為4:3D．小明施施加拉力力的功率率之比為為4:3甲乙圖83、在如圖圖所示的的滑輪組組中，動(dòng)動(dòng)滑輪的的總重是是200N（繩的自自重和輪輪軸間摩摩擦均不不計(jì)）。。求：當(dāng)提提起800N的物體時(shí)時(shí)，繩自自由端拉拉力F至少應(yīng)是是多少?滑輪組的的機(jī)械效效率是多多大？F4、有一重重為800N的物體，，在水中中受到的的浮力為為200N，系在滑滑輪組的的下端，，如圖所所示，若若動(dòng)滑輪輪自重為為150N。不計(jì)摩摩擦和水水的阻力力，求物物體在水水中勻速速上升時(shí)時(shí)滑輪組組的機(jī)械械效率。。（g=10N/kg）F5、如圖所所示的滑滑輪組來來拉動(dòng)鋼鋼錠，已已知鋼錠錠與地面面間的摩摩擦力f為1200N，若此時(shí)時(shí)滑輪組組的機(jī)械械效率為為80％。（1）求拉繩繩子的力力F至少多大大？（2）如果想想用更小小的力拉拉動(dòng)鋼錠錠，請(qǐng)你你提出一一條可行行性建議議。Ff6、如圖所所示，用用滑輪和和桶組成成的裝置置來提水，已知滑滑輪重4N，桶重6N，桶中的的水重50N，現(xiàn)將水水桶在4s內(nèi)勻速提提升了5m。不計(jì)繩繩重和摩摩擦，求求該裝置的機(jī)機(jī)械效率率。滑輪組η看鉤子，，下面有有什么，，都算作作有用功功F裝置（滑滑輪組提提升水的的）η，看目的7、某工地地用圖8所示的裝裝置提升升貨物，，固定在在水平工工作臺(tái)上上的卷揚(yáng)揚(yáng)機(jī)（其其內(nèi)部有有電動(dòng)機(jī)機(jī)提供動(dòng)動(dòng)力）通通過滑輪輪組勻速速提升貨貨物時(shí)拉拉動(dòng)繩子子的功率率恒定。。第一次次提升質(zhì)質(zhì)量為480kg的貨物上上升4m，卷揚(yáng)機(jī)機(jī)對(duì)繩子子的拉力力為F1，提升貨物物的機(jī)械械效率為80%；第二次次提升質(zhì)質(zhì)量為360kg的貨物時(shí)時(shí)，卷揚(yáng)揚(yáng)機(jī)對(duì)繩繩子的拉拉力為F2。已知?jiǎng)觿?dòng)滑輪受受到的重重力為240N，取g=10N/kg，繩重及及滑輪的的摩擦均均可忽略略不計(jì)。。則以下下結(jié)論正正確的是是（）A．前后兩兩次提升升貨物過過程中貨貨物豎直直向上運(yùn)動(dòng)的速速度之比比為4:5B．卷揚(yáng)機(jī)機(jī)對(duì)繩子子的拉力力F2的大小為為1280NC．第一次次工作過過程中拉拉力所做做的總功功為8000JD．利用此此裝置第第二次工工作過程程中滑輪組的的機(jī)械效效率為95%圖8卷揚(yáng)機(jī)工作臺(tái)提升架貨物ADB選項(xiàng)是怎怎么算出出來的？？C選項(xiàng)是怎怎么算出出來的？？圖8卷揚(yáng)機(jī)工作臺(tái)提升架貨物.如圖22所示，AB是一杠桿桿，可繞繞支點(diǎn)O在豎直平平面內(nèi)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，AO：OB=2：3，OD：DB=1：1，滑輪重重為100N。當(dāng)在B點(diǎn)施加大大小為F的豎直向向下的拉拉力時(shí)，，杠桿在在水平位位置平衡衡，邊長(zhǎng)長(zhǎng)為0.2m的正方體體M對(duì)水平地地面的壓壓強(qiáng)為7500pa；當(dāng)在D點(diǎn)施加大大小為F的豎直向向下的拉拉力時(shí)，，杠桿在在水平位位置平衡衡，正方方體M對(duì)水平地地面的壓壓強(qiáng)為15000pa。（若不不計(jì)杠桿桿重、繩繩重和摩摩擦，圖圖中各段段繩子所所受拉力力均沿豎豎直方向向）則拉拉力F的大小為為。答案：200N8、質(zhì)量為為60kg的小明站站在水平平地面上上，利用用如圖29所示裝置置提升物物體A。物體A的質(zhì)量mA為72kg，底面積積SA為2×10-2m2。當(dāng)小明明施加豎豎直向下下的拉力力為F1時(shí)，物體體A未被拉動(dòng)動(dòng)，此時(shí)時(shí)物體A對(duì)地面的的壓強(qiáng)p為5×103Pa，小明對(duì)對(duì)地面的的壓強(qiáng)為為p1；當(dāng)小明明施加豎豎直向下下的拉力力為F2時(shí)，物體體A恰好勻速速上升，，小明對(duì)對(duì)地面的的壓強(qiáng)為為p2，且p1：p2=16:15。已知B、C、D、E四個(gè)滑輪輪的質(zhì)量量相同，，不計(jì)繩繩重和摩摩擦，g取10N/kg。求：（1）當(dāng)小明明施加豎豎直向下下的拉力力F1時(shí)，物體A對(duì)地面的的壓力FN；（2）每個(gè)滑滑輪所受受的重力力G0；（3）當(dāng)小明明施加豎豎直向下下的拉力力F2時(shí)，整個(gè)裝置置的機(jī)械械效率η。圖29DECBA///提示：兩兩根繩，每根繩繩上的力力不同，，不能直直接套用用公式??！常見的錯(cuò)錯(cuò)誤解法法：（典典型錯(cuò)誤誤）圖29DECBA2TBFNGA+G0A和BF1F支1G人人2F1G0CTB關(guān)于解方方程h2h仿照以上上公式，，結(jié)合本本題，如如何整理理出正確確的η表達(dá)式h第（3）問，其其它正確確解法：：斜面的機(jī)機(jī)械效率率：理想斜面面（光滑滑）Lh非理想：：要使物體體升高相相同的高高度，斜斜面越越省力。。長(zhǎng)斜面的機(jī)機(jī)械效率率與斜面面的長(zhǎng)度度、粗糙糙程度有有什么關(guān)關(guān)系？一斜面長(zhǎng)長(zhǎng)為3m，高為1m，把一重重為600N的重物沿沿這個(gè)斜斜面勻速速拉上斜斜面頂端端時(shí)，（1）如果是是光滑斜斜面，求求拉力F；（2）如果實(shí)實(shí)際所用用的拉力力為250N，求斜面面的機(jī)械械效率。。練習(xí)：§9.6測(cè)滑輪組組的機(jī)械械效率實(shí)驗(yàn)裝置置問題一：同一滑滑輪組掛掛不同數(shù)數(shù)量的鉤鉤碼時(shí)，，機(jī)械效效率相同同嗎？（與物重重的關(guān)系系）（“物體上升升越高，，機(jī)械效效率越高高”的說法對(duì)對(duì)不對(duì)？？）（同一滑滑輪組機(jī)機(jī)械效率率是否恒恒定不變變）問題二：雙滑輪輪組和單單滑輪組組都掛相相同的鉤鉤碼時(shí)，，機(jī)械效效率相同同嗎？（（不同））問題三：提高滑滑輪組的的機(jī)械效效率的方方法是什什么？明確探究究問題：：實(shí)驗(yàn)測(cè)量量滑輪組組機(jī)械效效率需要測(cè)量量：物重：G物；怎么測(cè)？？彈簧測(cè)力力計(jì)繩端拉力力F；鉤碼上升升高度：：h；繩端移動(dòng)動(dòng)距離：：s應(yīng)用兩個(gè)個(gè)位置坐坐標(biāo)的差差值求距距離應(yīng)用兩個(gè)個(gè)位置坐坐標(biāo)的差差值求距距離練習(xí)：1、某實(shí)驗(yàn)驗(yàn)小組在在“測(cè)滑輪組組機(jī)械效效率”的實(shí)驗(yàn)中中得到的的數(shù)據(jù)如如下表所所示，第第1、2、3次實(shí)驗(yàn)裝裝置分別別如圖中中的甲、、乙、丙丙所示。。次數(shù)鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m有用功W有/J測(cè)力計(jì)拉力F/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s/m總功W總/J機(jī)械效率η120.10.20.90.30.2774.1％240.10.41.60.30.4883.3％340.11.10.50.5501N234501234501N234501234501N2345012345甲乙丙(1)比較第1次實(shí)驗(yàn)和和第2次實(shí)驗(yàn)，，可得結(jié)結(jié)論：使使用同樣樣的滑輪輪組，提提起的鉤鉤碼越重重，滑輪輪組的機(jī)機(jī)械效率率越。(2)第3次實(shí)驗(yàn)中中所做的的有用功功是J，機(jī)械效效率是________。(3)第3次實(shí)驗(yàn)中中動(dòng)滑輪輪個(gè)數(shù)比比第2次實(shí)驗(yàn)多多。動(dòng)滑滑輪自重重增大，，對(duì)動(dòng)滑滑輪所做做的額外外功(選填“增大”或“減小小”)，因因而而，，由由第第2、3次實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)可可知知：：滑滑輪輪組組的的機(jī)機(jī)械械效效率率與與動(dòng)動(dòng)滑滑輪輪自自重重大大小小有有關(guān)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(cè)力計(jì)拉力F/N測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s/m總功W總/J機(jī)械效率η120.10.20.90.30.2774.1％240.10.41.60.30.4883.3％340.11.10.50.55結(jié)論論1：同同一一個(gè)個(gè)滑滑輪輪組組，，提提升升不不同同的的重重物物，，機(jī)機(jī)械械效效率是是不不同同的的．．提提升升重重物物多多的的機(jī)機(jī)械械效效率率就就高高，，因?yàn)闉轭~額外外功功基基本本不不變變，，做做的的有有用用功功越越多多，，機(jī)機(jī)械效效率率就就越越高高。。結(jié)論論2：不不同同結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的滑滑輪輪組組，，提提升升相相同同的的重重物物，，機(jī)機(jī)械效效率率一一般般也也不不同同。。結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)復(fù)復(fù)雜雜的的滑滑輪輪組組所所做做的額額外外功功多多，，因因此此做做同同樣樣的的有有用用功功，，其其機(jī)機(jī)械械效率率也也就就低低。。圖1FA2、小小華華用用一一個(gè)個(gè)動(dòng)動(dòng)滑滑輪輪在在1s內(nèi)將將重重800N的貨貨物物沿沿水水平平方方向向勻勻速速拉拉動(dòng)動(dòng)1m，所所用用的的拉拉力力為為200N，若若物物體體A受到到水水平平面面的的摩摩擦擦力力為為250N，則則在在這這一一過過程程中中小小華華所所做做的的有有用用功功是是_____J，額額外外功功是是J，該該動(dòng)動(dòng)滑滑輪輪的的機(jī)機(jī)械械效效率率是是，他他做做功功的的平平均均功功率率是是W。注意意各各個(gè)個(gè)物物理理量量的的對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)關(guān)關(guān)系系，，注注意意物物體體移移動(dòng)動(dòng)距距離離和和繩繩端端移移動(dòng)動(dòng)距距離離的的倍倍數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系。。圖13、如如圖圖所所示示是是某某工工人人用用滑滑輪輪組組提提升升重重物物，，工工人人用用360N拉力力將將重重為為600N的重重物物勻勻速速提提升升10m，若若不不計(jì)計(jì)繩繩重重和和摩摩擦擦。。求求：：（1）滑輪輪組的的機(jī)械械效率率是多多少？？（2）若將將重為為880N的重物物勻速速提升升10m，工人人做功功多少少J？此過過程中中的機(jī)機(jī)械效效率為為多少少？強(qiáng)調(diào)滑滑輪組組機(jī)械械效率率的模模型化化，訓(xùn)訓(xùn)練同同一個(gè)個(gè)滑輪輪組效效率變變化的的原因因。4、如圖圖甲所所示，，重為為80Ｎ的物物體在在大小小為