1、9.5 探究使用機械是否省功1一、實驗探究提出問題制定方案收集證據分析與結論要把這個物體運到高處,有哪些方法？2問題：采用機械提升重物相比于直接提升重物,是否省功？ s=?hFF定性實驗：尋找規律3定量實驗：收集證據力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,實際拉力的功W2 于動滑輪提升重物的功W1,這是因為W2中還包括了 的功以及 的功。分析與結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：機械對物體做的功2、額外功：克服機械自重和摩擦所做的功（到達目的額外做的功）F有用功總功W總 W有 W額外二、機械效率：（動力對機械做的功）（看目的）有用功F總功F1F17使用機械做功認識W有、W額、W總不使用機械,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、機械效率：有用功跟總功的比值。 無單位,小于1,用百分數形式表示。

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 實際情況下-1 “費功 10機械效率公式的實際變形：（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不計繩重及軸的摩擦,進一步有：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械18無障礙坡道19停車樓20變形斜面21某起重機的機械效率是60,表示什么含義？起重機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、機械效率各是多少？解：23（1）減小機械自重（2）減小機械間的摩擦力。三、如何提高機械效率克服機械自重和摩擦所做的功24（3）在機械強度允許的范圍內,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,機械效率越高；2、額外功越少,機械效率越高；3、物體做功的功率越低,機械效率越低；4、做總功越多,機械效率越低；5、做相同的有用功,額外功越少,機械效率越高；6、做相同的總功時,有用功越多,機械效率越高；7、用不同的滑輪組,做的有用功相同時,機械效率一定相同；8、因為有用功小于總功,所以機械效率總小于1；9、做的額外功一定時,總功越少,機械效率越高；10、有用功在總功中占的比例越大,機械效率越高。261、以下說法中正確的選項是（ ）A、相同時間內做功越多,功率越大 B、功率大的機械做功一定較快C、功率越大的機械,機械效率也越高 D、做功相等時,功率大的所用時間少練習：272

6、、小明為幫助爸爸搬運裝修材料設計了如圖8所示的甲、乙兩種方案,小明采用這兩種搬運方案分別將地面上質量相同的材料運送到二樓的過程中,實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：當提起800N的物體時,繩自由端拉力F至少應是多少?滑輪組的機械效率是多大？ 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,假設此時滑輪組的機械效率為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,現將水桶在4s內勻速提升了5m。不計繩重和摩擦,求該裝置的機械效率。滑輪組看鉤子,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機（其內部有電動機提供動力）通過滑輪組勻速提升貨物時拉動繩子的功率恒定。第一次提升質量為480kg的貨物上升4m,卷揚機對繩子的拉力為F1,提升貨物的機械效率為80%；第二次提升質量為360kg的貨物時,卷揚機對繩子的拉力為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動的速度之比為4:5B卷揚機對繩子的拉力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械效率為95%圖8卷揚機工作臺提升架貨物AD33

9、B選項是怎么算出來的？C選項是怎么算出來的？圖8卷揚機工作臺提升架貨物34.如圖22所示,AB是一杠桿,可繞支點O在豎直平面內轉動,AO：OB=2：3,OD：DB=1：1,滑輪重為100N。當在B點施加大小為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對水平地面的壓強為7500pa；當在D點施加大小為F的豎直向下的拉力時,杠桿在水平位置平衡,正方體M對水平地面的壓強為15000pa。（假設不計杠桿重、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的質量mA為

10、72kg,底面積SA為210-2m2。當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p為5103Pa,小明對地面的壓強為p1；當小明施加豎直向下的拉力為F2時,物體A恰好勻速上升,小明對地面的壓強為p2,且p1：p2=16: 15。已知B、C、D、E四個滑輪的質量相同,不計繩重和摩擦,g取10N/kg。求： （1）當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）當小明施加豎直向下的拉力F2時,整個裝置的機械效率。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關于解方程39h2h仿照以上公式,結合此題,如何整理出正確的表達式h40第（3）問,其它正確解法：41斜面的機械效率：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。長斜面的機械效率與斜面的長度、粗糙程度有什么關系？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）如果實際所用的拉力為250N,求斜面的機械效率。練習：449.6 測滑輪組的機械效率 45實驗裝置46問題一：同一滑輪組掛不同數量的鉤碼時,機械效率相同嗎？（與物重

12、的關系） （“物體上升越高,機械效率越高的說法對不對？）（同一滑輪組機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,機械效率相同嗎？（不同）問題三：提高滑輪組的機械效率的方法是什么？明確探究問題：47實驗測量滑輪組機械效率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應用兩個位置坐標的差值求距離應用兩個位置坐標的差值求距離50練習：1、某實驗小組在“測滑輪組機械效率的實驗中得到的數據如下表所示,第1、2、3次實驗裝置分別如圖中的甲、乙、丙所示。次數鉤碼重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次實驗和第2次實驗,可得結論：使用同樣的滑輪組,提起的鉤碼越重,滑輪組的機械效率越 。(2)第3次實驗中所做的有用功是 J,機械效率是_。(3)第3次實驗中動滑輪個數比第2次實驗多。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次實驗可知：滑輪組的機械效率與動滑輪自重大小有關。次數鉤碼重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機械效率120.10.20.90.30.2774.1240.10.41.60.30.4883.3340.11.10.50.5552結論1：同一個滑輪組,提升不同的重物,機械效 率是不同的提升重物多的機械效率就高, 因為額外功根本不變,做的有用功越多,機 械效率就越高。結論2：不同結構的滑輪組,提升相同的重物,機 械效率一般也不同。結構復雜的滑輪組所做 的額外功多,因此做同樣的有用功,其機械 效率也就低。 53圖1FA2、小華用一個動滑輪在1s內將重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,該動滑輪的機械效率是 ,他做功的平均功率是 W。 注意各個物理量的對應關系,注意物體移動距離和繩端移動距離的倍數關系。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,假設不計繩重和摩擦。求：（1）滑輪組的機械效率是多少？（2）假設將重為880N的重物勻速提升10m,工人做功多少J？此過程中的機械效率為多少？強調滑輪組機械效率的模型化,訓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的速度做勻速運動,滑輪與繩子質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動0.5m,以下說法正