9.5 探究———使用机械是否省功 学习目标 1.经历探究使用动滑轮不省功的过程,认识使用机械不省功。 2.举例说明有用功、额外功和总功;说出机械效率的表达式。 3.经历探究实验养成实事求是、尊重自然规律的科学态度。 学法指导 1.预习的重点是有用功、总功、额外功和机械效率,探究滑轮组的机械效率和什么因素有关。 2.实验的设计方案可根据课本内容进行,设计好表格,以备课堂上用。 【预习导学】 阅读课本第112、113页内容,回答问题。 知识点一 功的原理 1.以动滑轮为例,探究使用动滑轮省功吗 如何设计实验 需要哪些器材 需要测量哪些物理量 设计思路:计算出使用动滑轮时对物体做的功和 对重物做的功并进行比较,分析数据得出结论。 需要的实验器材:动滑轮、钩码、细线、铁架台、米尺、弹簧测力计。 需要测量的物理量: 需要计算的物理量: 2.大量实验表明:使用任何机械都 省功。 3.使用简单机械,下面目的达不到的是 ( ) A.省力 B.省功 C.改变力的方向 D.少移动距离 【参考答案】 知识点一 1.不使用动滑轮时直接用手提升重物 钩码的重力G、钩码上升的高度h、绳端的拉力F、绳端移动的距离s 直接用弹簧测力计匀速提升钩码,拉力做的功W1;使用动滑轮提升钩码时拉力做的功W2 2.不能 3.B 知识点二 机械效率 4.使用机械做功时,对我们有用的,是必须做的,这部分功叫作 ,用符号表示为W有用。由于机械自重和摩擦等因素,对人们无用但又 的功叫作 ,用符号表示为W额外。人们把 所做的功叫作总功,用符号表示为W总。它包括两部分,可表示为 W总= 。 5.机械效率: 和 的比值称之为机械效率,用符号表示为η。机械效率的公式: 。因为机械效率是一个比值,所以没有单位。 6.机械效率为什么小于1 7.*下列关于机械效率的说法中,正确的是 ( ) A.越省力的机械,其机械效率越高 B.做的有用功越多,机械效率越高 C.做的总功越少,机械效率越高 D.额外功在总功中占的比例越小,机械效率越高 8.*用一个动滑轮,将200 N的物体匀速提升2 m,拉力F为120 N,此动滑轮的机械效率是多少 已知:G=200 N,h=2 m,F=120 N,s=2 h=4 m 求:η 【参考答案】 知识点二 4.有用功 不得不做 额外功 动力 W有用+W额外 5.有用功 总功 η=×100% 6.答:由于额外功不可避免,有用功总是小于总功,所以机械效率小于1。 7.D 8.答:W有=Gh=200 N×2 m=400 J W总=Fs=120 N×4 m=480 J η=×100%=×100%≈83.3% 答:动滑轮的机械效率约为83.3%。 【合作探究】 任务驱动一 问题思考 功的原理告诉我们,使用任何机械都不能省功,那么,我们为什么还要使用机械 【参考答案】 任务驱动一 答:使用机械虽然不能省功,但可以省力,改变力的方向或省距离,为我们带来方便。 任务驱动二 实验探究:使用杠杆省功吗 实验步骤:(1)用弹簧测力计测出钩码的重力G,将物体提升到h高度; (2)将杠杆固定在铁架台上,钩码挂在杠杆上距支点二分之一处,将钩码提升h高度,同时用弹簧测力计测出拉力F和动力作用点移动的距离s(如图所示);将测量的数据填入表格内; 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 直接用手所做的功W1/J 使用杠杆提升钩码的拉力F/N 动力作用点移动的距离s/m 使用杠杆提升钩码做的功W2/J (3)计算利用杠杆提升钩码,使用杠杆所做的功F·s和直接用手所做的功G·h。 结论: 【参考答案】 任务驱动二 利用杠杆提升钩码,使用杠杆所做的功W2和直接用手所做的功W1相等,即使用杠杆不能省功 任务驱动三 实验探究:使用动滑轮省功吗 (1)如图所示,用动滑轮提起钩码,用弹簧测力计测出钩码的重力G,绳端的拉力F,用刻度尺测出钩码被提升的高度h和手移动的距离s,填入下表。 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 直接用手所做的功W1/J 使用动滑轮提升钩码的拉力F/N 动力作用点移动的距离s/m 使用动滑轮提升钩码做的功W2/J (2)计算出利用 ... ...
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