八年级物理下册探究——使用机械是否省功知能演练北师大版

第5节探究——使用机械是否省功教学目标【知识与技能】1．能结合实例了解什么是有用功、额外功和总功，理解什么是机械效率．2．通过探究活动，知道使用任何机械都不省功．【过程与方法】1．经历探索使用机械能不能省功的实验过程，培养观察能力，体会实验研究方法．2．在实验探究过程中，培养同学们设计实验、收集实验数据，从实验中归纳科学规律的能力．【情感、态度与价值观】在实验中培养合作精神，养成实事求是、尊重实验结果的科学态度．重点难点【重点】理解机械效率．【难点】探究斜面的机械效率及影响机械效率的因素．教学过程知识点一使用机械是否省功【自主学习】阅读课本P112－113，完成以下问题：使用任何机械都不能省功．【合作探究】探究使用机械是否省功问题与猜想：人们使用杠杆、轮轴、滑轮等机械是为了达到一定的目的．在使用中，有的机械可以省距离，有的机械可以省力．那么，使用机械能够省功吗？与同学交流一下你的猜想．制订计划：直接用弹簧测力计吊起一个重物，弹簧测力计的拉力对重物做的功为W1.再用弹簧测力计通过一个动滑轮吊起重物，使重物上升相同的高度，弹簧测力计的拉力做的功为W2.比较这两个力所做的功就可以知道使用机械是否省功．收集证据：按下图所示的过程进行实验．实验中保持重物缓慢上升．用弹簧测力计测量拉力．记录重物和绳子自由端的始、末位置．将以上数据及计算结果填入下表中.力/N移动距离/m力做的功/JF＝G ＝2h＝0.1W1＝Fh＝0.2 JF′＝1.2s＝0.2W2＝F′s＝0.24 J图乙中拉动绳子使动滑轮上升时，拉力在对重物做功的同时也要对动滑轮做功，同时还要克服摩擦力做功，因此，使用动滑轮并不省功．通过上述实验过程，回答下列问题：1．由实验结果可知，W2与W1的大小关系是什么？答：W2>W1.2．根据该实验的分析与结论可以得出什么规律？答：使用任何机械都不能省功．知识点二有用功、额外功和总功【自主学习】阅读课本P113－114，完成以下问题：1．必须要做的功为有用功，克服机械自身部件的重力和摩擦力不不做的功为额外功，有用功和额外功之和为总功，即W总＝W有用＋W额外．2．有用功和额外功不是绝对的，有用功与额外功视情况而定，对一种情况来说是有用功，对另外一种情况来说可能是额外功．知识点三机械效率【自主学习】阅读课本P113，完成以下问题：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率．机械效率用η表示，公式为η＝W有用W总.【合作探究】1．机械效率有单位吗？答：机械效率没有单位．2．为什么机械效率没有大于1的？答：因为使用任何机械都不可避免地要做额外功，用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1的．3．用小数和百分数来表示机械效率，你认为哪种表达更好？答：用百分数表示更好．4．机械效率的物理意义是什么？答：机械效率是标志机械性能好坏的物理量，机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大，这个机械的性能就越好．5．简单机械中的三种机械效率杠杆滑轮或滑轮组斜面竖直匀速提升重物水平匀速拉动物体η＝W有用W总＝GhFs，其中G为提升重的重力；h为重(1)不计滑轮重、绳重及摩擦：η＝W有用W总＝fs物Fs绳＝fnF，其中f(1)不计摩擦：η＝W有用W总＝GhFL(2)有摩擦：η物升高的高度；F 为动力；s为动力作用点移动的距离η＝W有用W总＝GhFs＝GnF(2)不计绳重及擦：η＝错误!＝GG＋G动，其中G为物重；G动为动滑轮的重力；h为重物上升的高度；s为绳子自由端移动的距离；n为承担物重的绳子的股数为物体与水平面间的摩擦力；F为拉；s物为物体移动的距离；s绳为绳子自由端移动的距离；n为承担摩擦力的绳子的股数＝GhGh＋fL，其中G为物重；h为斜面高度；L为斜面长度；F为拉力；f为摩擦力6．应用机械效率公式解决实际问题．例题一台起重机将重3 600 N的货物提升4 m．如果额外功是9 600 J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？起重机在哪些方面消耗了额外功？解答起重机提升物体的力等于物体的重力F＝G＝3 600 N，起重机提升重物所做的有用功W有用＝Fh＝Gh＝3 600 N×4 m＝14 400 J＝1.44×104 J.起重机做的总功W总＝W有用＋W额外＝14 400 J＋9 600 J＝2.4×104 J．因此，起重机的机械效率η＝W有用W总＝1.44×104 J2.4×104 J＝60%.知识拓展斜面1．斜面也是一种简单机械，使用斜面也可以省力，斜面越平缓越省力，但同时也就越费距离．2．常见的斜面有盘山公路、木螺丝、螺杆、螺旋式汽车千斤顶等．【教师点拨】机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，提起的物重不同，机械效率也会不同．【跟进训练】某机械的机械效率是75%，这说明使用这一装置做功(B)A．总功是额外功的3倍B．有用功是额外功的3倍C．总功是有用功的3倍D．额外功占总功的3 4课堂小结1．使用任何机械都不能省功．2．有用功、额外功、总功：(1)有用功：为达到目的必须要做的功．(2)额外功：我们不需要但是又不得不做的功．(3)总功：有用功和额外功的总和．W总＝W有用＋W额外3．机械效率：(1)有用功与总功的比值叫作机械效率．(2)η＝W有用W总常用百分数表示，η<1.练习设计完成本课对应训练．【素材积累】海明威和他的“硬汉形象” 美国作家海明威是一个极具进取精神的硬汉子。

探讨——利用机械是不是省功教学目标：1.知识与技术通过探讨活动，明白利用任何机械都不省功.通过探讨活动，明白得机械效率.2.进程与方式经历探讨利用机械能不能省功的实验进程，培育观看能力，体会实验研究方式.在实验探讨进程中,培育同窗们设计实验、搜集实验数据从实验中归纳科学规律的能力.3.情感、态度与价值观通过探讨性物理学习活动，体验探讨的乐趣.在实验探讨进程中，培育尊重实验事实的科学态度.教学进程：一、温习提问1.做功的两个必要因素是什么？举例说明.2.计算功的公式和单位是什么？二、进行新课（一）引入提问：利用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力，是不是也能省功呢？（二）组织学生完成讲义本节实验.学生自己实验.教师巡回指导.（1）明确实验目的是研究利用滑轮提升重物时能不能省功？即手对或滑轮做的功与滑轮对重物做的功是不是相等.（2）明确实验中动力确实是手的拉力，阻力的大小等于钩码重.手对动滑轮的拉力由弹簧测力计测出.钩码重G＝mg.（3）测量砝码提升的高度和手移动的离时，把两个刻度尺别离竖直放在砝码及手旁，记下砝码和手的起始位置.当用动滑轮提升砝码到必然高度时，再记下砝码和手的终了位置，求出砝码升高的高度h（米）和手移动的距离s（米）.（4）参照讲义内容组装实验器材，将实验结果填入课文表格中，写出实验结论.实验中注意事项；①在实验中要将距离测量的准确些.②会将细绳绕在滑轮上.③尽可能在竖直方向上利用弹簧秤.④弹簧秤的示数要用牛顿表示.⑤拉动的进程中，尽可能使物体匀速上升.⑥可将各数据填入书中表格内.⑦注意分析实验中所显现误差的缘故.（三）实验分析（1）学生报告实验记录数值和实验结论.教师将几组数值记于黑板一或事前画好表格的小黑板）上.实验数值G＝5牛，h＝米，F＝3牛，s＝1米.弹簧秤的拉力（动力）对动滑轮做的功：W动＝F•s＝3牛×1米＝3焦.提高重物，动滑轮克服阻力做的功：W阻＝G•h＝5牛×米＝焦.（2）提问：由实验能够看到W动＞W阻，这是什么缘故？学生回答，教师总结：前面研究简单机械和功的原理时，咱们没有考虑摩擦，没有考虑利用动滑轮提升重物时动滑轮本身重等因素，是理想情形.事实上，咱们用动滑轮等简单机械提升重物时，由于要克服摩擦和不能不把动滑轮一路提升，这时咱们用的力（动力）就比没有摩擦时要大（该实验中，理想情形下拉力是牛，而实际的拉力是3牛）.做的功要比没有摩擦时大一些（该实验中，不考虑摩擦和动滑轮重时动力做的功是焦，而实际动力对滑轮做的功是3焦）.（3）总结并边讲边板书①在用动滑轮提高重物的实验中，用来提高物体的功对咱们是有效的，是必需做的.利用机械工作时对人们有效的功叫有效功问：本实验中的有效功是多少？答：W有＝G•h＝5牛×米＝焦.②本实验中，用来克服摩擦做的功、把动滑轮提升米做的功对咱们没有效，但又不能不做的功，这种功叫额外功.利用任何机械做额外功是不可幸免的.③本实验中，有效功加额外功是总共做的功，叫总功.有效功与额外功的总和叫总功”问：本实验中总功是多少？答：W总＝F•s＝F•2h＝3牛×1米＝3焦.问：本实验中做的额外功是多少？答：W额外＝W总－W有效＝3焦－焦＝焦.（四）机械效率问：依照以上实验，你能算出有效功在总功中占的百分比吗？学生演算，答出计算进程和结果.答：％.教师小结：机械效率：有效功跟总功的比值叫机械效率有效功总小于总功，因此机械效率总小于1教师指出：表示机械效率的字母的读音.机械效率用百分数表示，没有单位.问：某起重机的机械效率是70%，它表示什么意思？答：利用起重机提升重物时所做的有效功跟总功的比值是70%，也能够说有效功在总功中占有70%，另30％做的是额外功.（五）提高机械效率指出采取减小额外功是提高机械效率的有效方式.实验表明：1.利用机械不能省功.2.提问：利用任何机械都不省功，什么缘故人们还要利用机械呢？要求答出：能够省力，或省距离，或改变更力的方向，利用方便等益处.三、布置作业课后练习板书设计探讨——利用机械能省功吗有效功、额外功和总功1．有效功（W有效）：利用机械工作时对人们有效的功叫有效功. 2．额外功（W额外）：对人们没有效，但又不能不做的功叫做额外功.③有效功加额外功是力对机械总共做的功，叫总功.3．总功（W总）：有效功与额外功的总和叫总功.机械效率机械效率：有效功跟总功的比值叫机械效率.有效功总小于总功，因此机械效率总小于1.表示机械效率的字母的读音，机械效率一样用百分数表示，没有单位.。

9.5 探究-使用机械是否省功导学案物以类聚，人以群分。

《易经》原创不容易，【关注】店铺，不迷路！【素材积累】宋庆龄自1913年开始追随孙中山，致力于中国革命事业，谋求中华民族独立解放。

在近70年的漫长岁月里，经过法运动(1917年)国民大革命(1924—1927年)、国共对立十年(1927—1937年)、抗日战争(1937—1945年)、解放战争(1945—1949年)，她始终忠贞不渝地坚持孙中山的革命主张，坚定地和中国人民用＝＿＿＿＿＿＿J ，机械效率η＝＿＿＿＿＿＿。

3.用如图所示的轮组将总质量为500g 的钩码匀速上拉，不计摩擦和绳子的重力，弹簧测力计的读数是1.1N ，两个动滑轮的重力是________N ；滑轮组的机械效率为________.若用此滑轮组提升1000g 的钩码，滑轮组的机械效率________.(填“不变”“变大”或“变小”,g =10N/kg)4.如图所示，某人将一物体用F =40N 的推力匀速将一个重200N 的物体推上高、长s =6m 的斜面，则此人对物体做的总功为________J ，额外功为________J ，摩擦力为________N ，斜面的机械效率为_______.5.外力对水泵做了7.5×105焦耳的功，水泵把5×103千克的水送到10米高的水池，水泵做的有用功是________焦耳，水泵的机械效率是_______。

（g 取10N/kg ）6.图中，重为500牛的物体与地面间的摩擦力是150牛，为使物体匀速移动，必须在绳端加以60牛的水平拉力，则滑轮组的机械效率约为；若物体移动的速度为0.2米/秒，则分钟内拉力做的功是焦．7.用水桶从井中提水，则：提桶做的功、提水做的功、提水和桶做的功分别是：A ．总功、有用功、外功B 、额外功、有用功、总功C 、有用功、额外功、总功D 、总功、额外功、有用功 作业教材114页第1、2、3题反思站在一起，为祖国的繁荣富强和人民生活的美满幸福而殚精竭虑，英勇奋斗，在中国现代历史上，谱写了光辉的篇章。

《学生实验：探究——使用机械是否省功》同步练习1．(山东威海中考)图中是一个两面光滑的斜面，β大于α，同一个物体分别在AC和BC 斜面受拉力匀速运动到C点，所需拉力分别为F A、F B，所做功分别为W A、W B，则( )。

A．F A＝F B，W A＝W B B．F A<F B，W A＝W BC．F A<F B，W A<W B D．F A>F B，W A>W B2．甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度。

两者相比，甲升降机( )。

A．电动机做的总功较少B．电动机做的总功较多C．提升重物做的有用功较少D．提升重物做的有用功较多3．用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，不计绳子与滑轮的摩擦( )。

A．甲较省力且机械效率较高B．乙较省力且机械效率较高C．两个滑轮组省力程度不同，机械效率相同D．两个滑轮组省力程度相同，机械效率不同4．(山东菏泽中考)起重机械在四川汶川的救援过程中发挥了重要的作用。

如图所示，吊臂上的滑轮组，可用F＝104N的拉力将重为2．4×104N的吊板提起，如果吊板被匀速提高10 m。

则拉力F做功________ J，滑轮组的机械效率是________。

5．如图所示，斜面长5 m，高1 m，工人用沿斜面方向400 N的力把重1 600 N的集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是____ J，斜面的机械效率是________。

6．如图所示，旗杆顶部有一个定滑轮，升旗手通过一根绕过定滑轮的细绳，用25 N的力把一面质量为2 kg的国旗沿竖直方向匀速拉动上升8 m。

求：(1)升旗手拉动绳子所做的功；(2)定滑轮的机械效率。

(不计细绳重，g＝10 N/kg)能力提升7．甲、乙两人用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的a、b两个滑轮组，把相同物体提升了相同的高度，则两滑轮组的效率ηa和ηb及甲、乙两人所用的力F a和F b的比分别是(不计摩擦及绳重)( )。

五、探究——使用机械是否省功知能演练提升ZHINENG YANLIAN TISHENG能力提升1。

卖茶杯的人，从货架上拿起茶杯;喝茶水的人，从桌面上端起盛茶水的茶杯,就两个人克服茶杯重力做功的下列说法正确的是（)A.都是有用功B。

都是额外功C。

对喝茶的人而言是有用功D。

对卖茶杯的人而言是有用功2。

在使用滑轮组提起重物时,能提高机械效率的做法是（）A.增加绳子的长度B。

给滑轮组加润滑油C.增加动滑轮和定滑轮的个数D。

选用重的动滑轮3。

小明用100 N的拉力，沿长4 m、高1 m的斜面把重300 N的木箱拉到小货车的车厢内,则机械效率η和额外功W额分别为()A。

η=75％W额=100 JB.η=50%W额=100 JC.η=75％W额=200 JD.η=50%W额=200 J4.小刚和小明分别用沿斜面向上的力F甲、F乙把同一重物匀速拉到两个斜面的顶端，若两个斜面光滑、等高，甲斜面长4 m，乙斜面长5 m，所做的功分别是W甲、W乙,则下列说法正确的是()A。

使用甲斜面比使用乙斜面要省功B。

甲斜面的机械效率比乙斜面的机械效率高C。

拉力F甲与F乙之比为5∶4D.两个拉力做功W甲与W乙之比为4∶55。

下列说法正确的是（）A。

机械效率高的机械做功快B.机械效率高的机械做功越多C。

功率越大的机械做功越快D。

功率越大的机械做功越多6.如图所示的剪刀剪纸的机械效率为80％，这表示(）A。

若作用在剪刀上的动力是1 N，则阻力是0。

8 NB.若作用在剪刀上的阻力是1 N，则动力是0。

8 NC。

若作用在剪刀上的动力做功1 J，则有0.2 J的功用于剪纸D.若作用在剪刀上的动力做功1 J,则有0。

8 J的功用于剪纸7.用一个动滑轮匀速提升质量为20 kg的物体,所用竖直向上的拉力为125 N.物体上升2 m的过程中，拉力所做的有用功为 J,总功为 J，动滑轮的机械效率为。

（g 取10 N/kg）8.在学习了功的原理后,为了验证结论，小柯找来杠杆和动滑轮做实验,记录数据如下：（1）小柯表中“△”空的数字应该是。