2025年春新北師大版物理八年級下冊課件 第九章 機(jī)械和功 第五節(jié) 探究使用機(jī)械是否省功

第九章機(jī)械和功第五節(jié)探究使用機(jī)械是否省功北師·八年級物理下冊情境導(dǎo)入工人通過滑輪組、定滑輪和輪軸提升豎井中的重物。工人為什么不直接提起重物，而是將這么多的簡單機(jī)械進(jìn)行組合呢？使用這些簡單機(jī)械的優(yōu)勢是什么？探究新知省力省距離使用機(jī)械能省功嗎？同時同時知識點1使用任何機(jī)械都不省功實驗探究探究使用動滑輪是否省功【提出問題】人們使用杠桿、輪軸、滑輪等機(jī)械，有的可以省距離，有的可以省力。那么,使用機(jī)械能夠省功嗎【猜想假設(shè)】使用機(jī)械不能省功?！緦嶒炘O(shè)計】直接用手通過彈簧測力計勻速豎直提起一個重物，測算出拉力對重物做的功為W1。再用彈簧測力計通過一個動滑輪提起這個重物，使重物勻速上升相同的高度，測算出對繩端的拉力做的功為W2。比較W1、W2的大小就可以探究使用動滑輪是否省功?！具M(jìn)行實驗】按如圖所示的過程進(jìn)行實驗。實驗中保持重物緩慢勻速豎直上升，用彈簧測力計測量拉力，記錄將實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入表中。重物和繩子自由端的始、末位置。由表中記錄的實驗數(shù)據(jù)可知，W2___W12【收集數(shù)據(jù)】＞0.10.21.20.22.4實驗結(jié)果說明：_______________________________。動滑輪可以省力，但不能省功想一想，這是為什么？為什么借助動滑輪提升重物做功，拉力做的功要更多一些?克服摩擦力所做的功提升動滑輪所做的功提升繩子所做的功使用動滑輪做功時，由于還要克服動滑輪重、繩重及滑輪內(nèi)部的摩擦做功，需要額外多做一些功?！痉治鲇懻摗看罅繉嶒灡砻鳎菏褂萌魏螜C(jī)械都不能省功使用其他機(jī)械能省功嗎？練習(xí)工人師傅把重500N的貨物用繩子直接勻速提升到2m高的工作臺上，動力對貨物做的功為______J。若他用如圖所示的滑輪組提升此貨物到2m高的工作臺上，所用拉力為200N，動力做的功為______J。兩種情況對比，說明使用機(jī)械______（選填“能或“不能”）省功。10001200不能知識點2有用功、額外功和總功用動滑輪提升重物目的：把重物提升一段距離對重物做功Gh：提升繩子所做的功提升動滑輪所做的功克服摩擦力所做的功實際做的所有功不需要但又不得不做的功有用、必須做的功有用功額外功總功(1)有用功(W有)：為了達(dá)到目的，必須做的功。(2)額外功(W額)：為了達(dá)到目的，并非我們所需

要但又不得不做的功。(3)總功(W總)：實際做的所有功。W總=W有用+W額外指出圖中杠桿的有用功、額外功和總功有用功總功額外功：克服杠桿自重及摩擦所做的功W額外=G杠桿h杠桿練習(xí)甲用桶從井中提水，其中對______做的功是有用功，對______做的功是額外功。乙從井中撈水桶，桶中帶有部分水，則對______做的功是有用功，對______做的功是額外功。（均選填“水”或“桶”

）水桶桶水知識點3機(jī)械效率在使用機(jī)械工作時，我們希望有用功在總功中所占的比例越大越好。它反映了機(jī)械的一種性能，物理學(xué)中表示為機(jī)械效率。點擊圖片播放視頻定義：有用功跟總功的比值，通常用符號η表示。機(jī)械效率

η

：機(jī)械效率W有用：有用功W總：總功意義：機(jī)械效率是反映機(jī)械做功性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，這個機(jī)械的性能就越好。機(jī)械效率是一個比值，沒有單位通常用百分?jǐn)?shù)表示機(jī)械效率與功率有用功與總功的比值功與做功時間的比值反映機(jī)械做功性能的好壞表示物體做功的快慢有用功W有用、總功W總功W、完成此功所用的時間

t機(jī)械效率和功率是兩個不同的物理量，它們之間沒有直接關(guān)系無單位，用百分?jǐn)?shù)表示瓦特（W）判斷對錯：（1）機(jī)械效率可以提高到100%。（2）機(jī)械效率高的機(jī)械，做的有用功多。（3）做功慢的機(jī)械，機(jī)械效率不一定低。（4）機(jī)械越省力，其機(jī)械效率越高。（5）有用功一定時，減少額外功能提高機(jī)械效率。（）（）（）（）（）練習(xí)××√×√例題如圖所示，工人利用滑輪組將一桶沙子從地面提升到9m高的樓里，桶和沙子的總質(zhì)量為118kg，動滑輪的質(zhì)量為2kg。忽略摩擦和繩重，g取10N/kg。求滑輪組的機(jī)械效率。分析：提升桶和沙子所做的功是有用功，提升動滑輪所做的功是額外功。根據(jù)桶和沙子的總質(zhì)量以及動滑輪的質(zhì)量，可以求出它們所受的重力；又已知它們上升的高度，可以求出有用功和額外功，進(jìn)而可以求出總功；最后依據(jù)機(jī)械效率等于有用功與總功之比得出結(jié)果。解：桶和沙子所受的總重力G桶沙=m桶沙g=118kg×10N/kg

=1180N。動滑輪所受的重力G動

=m動g=2kg×10N/kg=20N。提升過程中的有用功W有用=G桶沙h=1180N×9m=10620J。提升過程中的額外功W額外=G動h=20N×9m=180J。拉力所做的總功W總=W有用+W額外

=10620J+180J=10800J?；喗M的機(jī)械效率答：滑輪組的機(jī)械效率為98.3%。

1.使用滑輪組提升重物時，影響其機(jī)械效率的因素有哪些？被提升物體的重力、動滑輪的重力、繩重及摩擦等。

2.如圖為某公司的一幅廣告宣傳畫，一個巨大的滑輪提起一個小皮箱，宣傳文字寫著“事無大小，必盡全力”。請你分析滑輪組機(jī)械效率與物重的定性關(guān)系，并結(jié)合這個關(guān)系談一談你對這幅廣告宣傳畫中觀點的看法。事無大小必盡全力2.用滑輪組將重物提升相同高度，物重增大，則有用功增多，而克服動滑輪重、繩重做的額外功不變，克服摩擦做的額外功與有用功等比例增加，故滑輪組的機(jī)械效率提高，即機(jī)械效率隨物重的增大而提高。事無大小必盡全力宣傳畫中動滑輪很重，手提箱較輕，滑輪組的機(jī)械效率很低，這將導(dǎo)致工作成效與投入不成比例，得不償失。練習(xí)建筑工地上，起重機(jī)吊臂上的滑輪組如圖所示。在勻速吊起重為4.8×103N的物體時，物體4s內(nèi)上升了6m，在此過程中，拉力F

為2×103N。則滑輪組的機(jī)械效率為______，拉力F的功率為________W。80%9×103生活中的機(jī)械效率生產(chǎn)生活中，人們利用多種方式提高機(jī)械效率，但都不能使其達(dá)到100%，如起重機(jī)的機(jī)械效率一般為40%~50%，皮帶傳動的機(jī)械效率一般為90%~98%。知識點4斜面與螺旋點擊圖片播放視頻如圖所示的斜面中，理想情況下（即不考慮斜面的摩擦），力F與重物的重力G滿足：Fl=Gh，則沿斜面向上的力。

由此可知，在斜面高度一定時，斜面越長越省力，即斜面的傾斜角度越小越省力。指出圖中斜面的有用功、額外功和總功有用功總功額外功：克服斜面與物體之間的摩擦所做的功W額外=fs練習(xí)如圖所示，在斜面上，用與斜面平行的拉力將質(zhì)量為2kg的物塊由斜面底端勻速拉到頂端，拉力大小為8N，斜面長1.2m、高0.3m，斜面的機(jī)械效率為_______，斜面間的摩擦力為_____N。（g取10N/kg）62.5%3查閱資料，了解人類使用機(jī)械的歷史，寫一份調(diào)查報告或制作一期壁報，并與同學(xué)交流。自我檢測1.建筑工地上，起重機(jī)幾分鐘內(nèi)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小時。對于這一過程，下列說法正確的是（）起重機(jī)的功率大，機(jī)械效率高起重機(jī)的機(jī)械效率高，做功慢起重機(jī)的功率大，機(jī)械效率不一定高起重機(jī)的機(jī)械效率高，做功多C2.關(guān)于一臺機(jī)械做功，下列說法正確的是（）機(jī)械做的額外功越少，機(jī)械效率就越高機(jī)械做的有用功越多，機(jī)械效率就越高機(jī)械做的總功越多，機(jī)械效率就越高機(jī)械做的有用功在總功中占的比例越大，機(jī)械效率就越高D3.小明家新建的房子準(zhǔn)備裝修。為了把水泥從地面送上樓，他在樓上安裝了一個滑輪組。每個滑輪的質(zhì)量約為4kg，他每次將一袋50kg的水泥提升4

m，已知克服繩重和摩擦所做的額外功為250J，g

取10N/kg。求：（1）每次提升水泥做的有用功。（2）該滑輪組的機(jī)械效率。解：（1）每次提升水泥做的有用功W有用=G水泥h=mgh=50kg×10N/kg×4m=2×103J（2）克服動滑輪重做的額外功W額外

=G動h+W繩、f

=4kg×10N/kg×4m+250J=410J4.用1000N的力通過滑輪組把4750N的重物豎直提升起來。如果提升過程中滑輪組的機(jī)械效率為95%，則：（1）這個滑輪組最少由幾個滑輪組成？請根據(jù)計算，在虛線框中畫出相應(yīng)的滑輪組。（2）小紅通過計算判定，這個滑輪組的動滑輪所受的重力一定為250N，你同意她的看法嗎？說明你的理由。解：（1）滑輪組的機(jī)械效率則即動滑輪上承擔(dān)物重的繩子有5段，則這個滑輪最少由4個滑輪組成，且繩子起始端應(yīng)連在動滑輪上，如圖所示。解：（2）不同意小紅的看法。則動滑輪的重力若考慮繩重和摩擦，則克服