第五節探究——使用機械是否省功

情景導入問題與猜想為什么要使用這些工具？思考：使用機械是否能省功？新課探究猜想與假設使用機械不能省功。制定計劃直接用彈簧測力計吊起一個重物，彈簧測力計的拉力對重物做的功為W1。再用彈簧測力計通過一個動滑輪吊起重物，使重物上升相同的高度，彈簧測力計的拉力做的功為W2。比較W1、W2就可以知道使用機械是否省功。收集證據按照上圖所示的過程進行實驗。實驗中保持重物緩慢上升。用彈簧測力計測量拉力。記錄重物和繩子自由端的始、末位置。將以上數據及計算結果填入表中。力/N移動距離/m力做的功/JF=G=3h=0.2W1=Fh=0.6F′=2s=0.4W2=F's=0.8由實驗結果可知，W2___W1。＞收集證據想一想，這是為什么？分析與結論直接用彈簧測力計勻速提升重物，拉力要對重物做功。拉動繩子使動滑輪上升時，拉力在對重物做功的同時也要對動滑輪做功，同時還要克服動滑輪上的摩擦做功。因此使用動滑輪并不省功。思考：使用其他機械能省功嗎？大量實驗表明：使用任何機械都不能省功。有用功、額外功和總功在用動滑輪提升重物時，動滑輪對物體所做的功是有用的，是必須做的，這部分功叫作___________________。（W有用）有用功提升重物時，不可避免地要對動滑輪本身做功和克服摩擦做功，這部分功叫作________________。額外功（W額外）有用功與額外功的總和叫作________________。總功（W總）W總=W有用+W額外交流討論如圖所示是某地區的供水系統發生故障后，居民利用滑輪提水的情景。在這個情景中，人所做的功哪部分是有用功，哪部分是額外功？克服水的重力做的功為有用功，克服水桶、繩子重及摩擦所做的功為額外功。我們希望在總功中有用功所占的比例越大越好。有用功的比例大，說明機械的工作效率高。機械效率我們用有用功跟總功的比值來描述機械的這種特性，稱之為機械效率。機械效率（η）表示為有用功是總功的一部分，所以W有用<W總。因此η總小于1。功率與機械效率的對比例：用一個動滑輪，將200N的物體勻速提升2m，所用的拉力F為120N，此動滑輪的機械效率是多少？已知：G=200N，h=2m，F=120N，s=2h=4m.求：η解：W有=Gh=200N×2m=400J;W總=Fs=120N×4m=480J.答：動滑輪的機械效率約是83.3%。交流討論怎樣提高滑輪組的機械效率？由機械效率的公式可以看出，提高機械效率的方法有兩種：①在有用功一定的情況下，盡量減小額外功。如減輕動滑輪和繩子的重力、加潤滑油減小摩擦等。②在額外功一定的情況下，增大有用功。如在機械所能承受的范圍內，增加被提升物體的重力等。斜面是一個與水平面成一定夾角的平面。是簡單機械的一種。斜面斜面：是一個費了距離但能省力的簡單機械。螺旋——特殊的斜面螺旋可以看作是繞在圓柱上的斜面。飲料瓶瓶蓋、木螺絲、螺桿、螺母等都是利用螺旋的裝置。螺旋除了省力，還可以將螺旋運動與沿軸向的運動進行相互轉化。課堂小結機械效率三種功有用功（W有用）額外功（W額外）總功（W總）機械效率公式：η＝W有用W總隨堂練習1.建筑工地上，起重機幾分鐘內就能把所需的磚送到樓頂，如果人直接用滑輪組來提升則需要幾個小時，其原因是（）。A.起重機的功率大，做功多B.起重機的機械效率高，做功慢C.起重機的功率大，做功快D.起重機的機械效率高，做功多C2.一臺機械做功時，下列說法正確的是（）。A.機械做的額外功越少，機械效率就越高B.機械做的有用功越多，機械效率就越高C.機械做的總功越多，機械效率就越高D.機械做的有用功在總功中占的比例越大，機械效率就越高[解析]機械效率是有用功占總功的比例，其比例越大，機械效率越高。D3.起重機把質量為0.6t的重物提升3m，其電動機所做的功是2.94×104J，起重機的機械效率是多少？解：起重機做的有用功W有用=Gh=mgh=0.6×103kg×3m=1.764×104J，其機械效率4.在日常生活中還有很多場合涉及“效率”的概念，如學習效率等，你還能舉出