9.-5探究--使用机械是否省功

想一想；议一议：
用水桶从井中提水的时候,所做的功哪部分是
有用功,哪部分是额外功? 提水所做的功是有用功;提水桶所做的功是 额外功。 如果桶掉到井里,从井里捞桶的时候,捞上的 桶里带了一些水,这种情况下哪部分是有用 功,哪部分是额外功? 提水桶所做的功是有用功;提水所做的功是 额外功。
二、理解机械的三种功
W总=W有+W额 有用功与总功的比值叫机械效率.
W有 Gh = = W总 FS
总功 W总：有用功与额外功的总和。
当堂训练
1、用一定滑轮将重
100N 的物体提到 9m 高处， 所用力是 120N ，求有用 功、总功、额外功、机 械效率各是多少？
900N 960N 160N 83.3﹪
F
图(a)
2.如图所示，建筑工地上， 工人用一个动滑轮将重 720N的重物 ，工人所用拉 力为450N. 求：该动滑轮的机械效率
83.3﹪
A
F B
50J
60J
当堂训练
1、关于机械效率,下列说法中正确的是 [ ] C A．做功越多机械效率越高 B．实际生产中．使用机械比不使用机械做功的效率高 C．使用机械做功时，如不考虑机械本身重力及所引起的摩 擦，那么，机械的效率是百分之百 D．有用功与总功的比值越大，机械效率越小。
2、甲、乙、丙三台机器，它们的机 械效率大小是η甲＜η乙＜η丙.用它 们分别把同一物体提高相同高度， 下列说法中你认为正确的是( ) A.W总甲＞W总乙＞W总丙 B.W总甲＜W总乙＜W总丙 C.W总甲=W总乙=W总丙 D.无法判断
解: h=9m S=2h=2×9m=18m
F2
W有 = G h = 200N 9m = 1800 J
W总 = F s = 120N 18m = 2160J W有 1800J = = 83.3% W总 2160J
小结
有用功 W有用：使用机械时对人们有用的功 额外功W额：人们不需要但又不 得不做的功
思考问题：
1、例题中总功、有用功、额外功中哪些功一点都不 能省？
（有用功一点不能省，否则达不到目的。）
2、哪些功可以省一些？
额外功可以想办法省一些，如减轻动滑轮重 力减少动滑轮个数，其额外功可以省一些，有 用功不能省，而总功=有用功+额外功，这样总 功也就可省一些。
判断：下面说法中是否正确．
× 1．有用功越多，机械效率越高 2．额外功越少，机械效率越高 × 3．物体做功越慢，机械效率越低 × 4．做总功越多，机械效率越低 × ∨ 5．做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高 6．做相同的总功时，有用功越多，机械效率越高 ∨ 7 ．因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 ∨ 8．做的额外功一定时，总功越少，机械效率越高 × 9．有用功在总功中占的比例越大，机械效率越高．∨
= 2．公式：
W有 W总
3．用百分数表示。总小于1。
明确：理想情况下——ŋ=1 实际情况下——ŋ<1
W有 W有 = = ———— W总 W 有＋W 额 W 把物体向上 = 有 = G h 提起时： W总 FS
课堂练习
1．关于机械效率的说法中正确的是 （ C ） A．越省力的机械，效率越高 B．做有用功越多的机械，效率越高 C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高 D．做功越快的机械，效率越高
W有 = W总
FS=Gh
F=— s
Gh
斜面长是斜面高的几倍，推 力就是物重的几分之一
要使物体升高相同的高 度，斜面越长越省力．
斜 面 的 应 用
螺旋是也是斜面的一种应用
思考与练习
1、如下图所示，物重G=1000N，地面对 物体的摩擦力是物重的0.05倍，拉力20N拉 着物体水平移动1米。 求：有用功；总 功；机械效率
机 械 效 率
1.定义：有用功与总功的比值叫机械效率.
W 2.表达式: = 有 W总
用百分数表示
分组讨论：
有没有机械效率为100%的机械？为什么？
没有！因为有用功总小于总功，所以 机械效率总小于1
重点【机械效率】
在使用机械工作时，有用功在总功中所占 份额越多越好。它反映了机械的一种性能，物 理学中表示为机械效率。 1．定义：有用功跟总功的比值。
人利用杠杆将物体匀速提升h , 拉力 F 做的功
G W = F s = 3h = G h 3
W =W
大量实验证明：
使用任何机械都不能省功．
----功的原理： W机械 ≥ W手
不省功的原因是什么？
因省力的机械必费距离，省距离 的机械一定费力，而功=力×距离， 所以不能省功．
W用机械 W不用机械
例题1：用60 牛的拉力提起重为100牛 的重物，使重物提高2米。 求：有用功？做功？ 机械效率？ 解: h=2m S=2h=2×2m=4m W有=Gh=100N×2m=200J W总=FS=60N×4m=240J W有 200J = 83.3 ﹪ = = W总 240J
例 2 ：用一动滑轮将重 200N 的砂子提到 9m高的脚手架上，所用力是120N，求有 用功、总功、机械效率各是多少？
0.1
0.2
S = 0.2
W1 =Fh =G h W2 = F s
/
＞ W2____W1
比较W1和W2的大小关系。你能得到什么结论？
实际中：
W1 = Gh
W2 = FS 因为S= 2h
1 F>－ 2G
所以 W2＞ W1
实验2
用力F直接将物体匀速提升h m， F对物体做功 W ＝Gh
F
动力臂为阻力 臂的三倍
提出问题：
理想状态下（忽略滑轮自重和 绳子与滑轮之间的摩擦）： 利用滑轮提升砝码，使用滑 轮所做的功W2=F· s（焦）和直 接用手所做的功W1=G· h（焦） 相等。
W2= W1
总结实验结论
实验记录数值和实验结论。
力 /N
第一次 第二次
距离
/m
功 /J W1 W2
= =
F=G= F/=
2
h =
W有 f S物 f S物 f = = = = F nS物 F S W总 nF
W 把物体向上 = 有 = G h 提起时： W总 FS
f s W 1 有 拉着物体水平 = = 移动时： FS W总
f:摩擦力，S1:水平面上物体移动的距离
假设斜面很光滑，无摩擦．
根据功的原理：
3、如图：物重G=800N, .拉力 F=330N. (不计摩擦和绳重）
求：（1）机械效率是多少?
G
F
图12
88.9﹪
额外功W额：人们不需要但又不 得不做的功 总功 W总：有用功与额外功的总和，即
W总=W有+W额
重点：概念
1.有用功：直接对物体所做的功（工作 目的）。 G/N h/m
2 0.1
W直/J
0.2
F/N s/m
1.2 0.2
W机/J
0.24
2.总功：利用机械所做的功（实际付出）。
3.额外功：由于机械自重和摩擦等因素影响， 而不得不做的功（无用付出）。
3m
对人们有用 必须做的功 对人们没用 但 又不得不做的功
• 对空桶做功 • 克服自身重力做功
3m
一、有用功和额外功
1.有用功（W有）：为了达到工作目的，必须做的功 2.额外功（W额）：为了达到工作目的，并非我们所
需要但又不得不做的功
W总 = W有 + W额
3.总 功（W总）：动力所做的所有功
即有用功与额外功的总和
80﹪
1.用如图所示的滑轮组将重50N 3 的重物在2s内提升0.5m，若动力 做的额外功是5J， 求：（1）滑轮组的机械效率。 （2）动力做功的功率。
F
83.3﹪
G
15w
图12
第二课时
机械效率
有用功 W有用：使用机械时对人们有用的功 额外功W额：人们不需要但又不 得不做的功 总功 W总：有用功与额外功的总和。 即 W总=W有+W额
问题与思考
要把这个物体运到高处，有哪些方法？
用手直接把物体提上去．
用杠杆把物体提上去．
h
用动滑轮或滑轮组
使用简单机械可以省力.可以省距离.可 以改变力的方向.能省功吗?
1 1、 F=——G物 （不计摩擦、绳重和动滑轮重） n 1 (G 物+G动) 2、 F=—— n
（不计摩擦、绳重）
S
3、
s=nh
自学指导1
认真阅读课本P112，看演示实验后回答 下列问题： 1. W2____W1
2. 使用机械是否省功？
实 验1
G/N h/m 2 0.1
W直/J 0.2
F/N s/m 1.2 0.2
W机/J 0.24
结论：使用动滑轮比直接提升物体不省功。 推论：使用任何机械不省功。
观察图片，交流思考。
1.用手直接提升物体做功。2.使用机械提升 物体做功。这两个功相同吗？
有用功与总功的比值叫机械效率.
W有 Gh = = W总 FS
你 会 选 哪 种 方 法 呢 ？
子人 做提 功沙
(1)对砂子做 功 对桶做功 (2)
(1)对砂子做功 (2)对桶做功 (3)对动滑轮做功
(1)对砂子做功
(3)克服自重做功
(2)对口袋做功 (3)对动滑轮做功
用水桶把沙子运到三楼
他的目的是： 把沙子运上三楼 • 对砂子做功
F
s
.
s物
f
h
1 1、 F= —f n
（不计绳子与滑轮的摩擦）
2、
s=ns
物
第九章机械和功第五节
探究——
使用机械是否省功
学习目标
1. 知道使用任何机械都不省功。 2. 知道有用功、总功、额外功及它们之 间的关系；理解机械效率的概念。 3.知道机械效率的计算公式，会根据公 式进行计算。 4. 知道实际的机械效率不可能是100％。
滑轮组提升物体时：
SW有Βιβλιοθήκη G物· h动力作用点移 动的距离
W总=F· S W额=G
动滑轮
G
作用在机械上的动力
h
· h
（忽略摩擦）
在粗糙水平面上匀速移动物体时：
滑轮组水平拉物体时：
s
F
W有=f· S
s
物
物
.
f
W总=F· S
克服机械间的摩擦做功是额外功 W 额= W总 W 有
使用斜面匀速拉物体时：
W有=G物· h
讨论：使用任何机械都不省功， 为什么人们还要使用机械？ 有时是为了省力； 有时为了省距离； 有时为了改变力的方向， 用起来方便。
认真阅读课本P113，3分钟后回答下列 问题： 1.什么叫有用功、总功和额外功。 2. 什么叫机械效率？计算公式是什么？
自学指导2
有用功、额外功、总功
有用功 W有用：使用机械时对人们有用的功
F
W总=F·L W额=f摩· L
G
L
h
斜面是一种简单的省力机械
使用斜面匀速拉物体时：
W有=G物· h
F
W总=F·L W额=f摩· L
G
L
h
滑轮组的机械效率：
W有 = W总
S
G物 h G物 = = FS nF
G
h
s=nh
滑轮组的机械效率：
s
F
s=ns
s
物
物
.
f
f S物 f W有 = = = nF F S W总