4.4 功的原理 学案（无答案）

功的原理 【学习目标】 1．理解功的原理。 2．理解机械效率。 3．通过对使用机械省力不省功的学习和讨论，了解事物的两面性。 【学习重难点】 重点：功的原理。 难点：功的原理和机械效率的矛盾统一。 【学习过程】 一、功的原理 1．什么是做功 2．做功的两个必要因素是_____、_____。 二、什么是有用功、额外功、总功 有用功（W有用）有用功：人们必须要做的这部分功叫做有用功。(如：要想提水上楼，水重乘以提升高度就是有用功)。有用功是人们为了达到目的，无论采用那种方法都必须做的功，在使用机械做功时，有用功等于机械对物体所做的功或者说等于不用机械而直接用手所做的功。 额外功（W额外）不需要但又不得不做的功 总功（W总）就是为了达到目的一共做的功使用了机械之后，即动力所做的功。 注意： ①竖直方向提升物体时W有=G物×h； 水平方向上，用机械克服物体与其他水平接触面间的摩擦力时W有=f摩擦×s ②分析额外功时，应从“机械本身的受力情况”入手，凡是为了克服机械本身的摩擦力而做的功，或克服机械本身重力而做的功就是额外功。数值上W额=G机×h；或W额=f摩擦×s，或者是二者之和。 ③分析总功时，W总=W有+W额，或等于作用在机械上动力做功，即W总=F×s。 ④如用滑轮组提起货物的过程：有用功就是不用滑轮组，直接提起物体所做的功即Gh额外功就是克服绳与滑轮之间的摩擦以及滑轮重而做的功用滑轮组拉绳子的自由端，所做的功Fs就是总功。 三、什么是机械效率η： 使用机械做功时，有用功在总功中占有的比例越大越好。 1．机械效率：有用功与总功的比值（或有用功占总功的百分比），即η=(W有/W总)×100% 2．机械效率是两个功的比值，所以它是只有大小、没有单位的纯数 3．机械效率一般用百分比表示，因为有用功总小于总功，即W有用＜W总，根本原因是由于摩擦和滑轮的重不能避免，因而做了额外功。（任何实际机械都有摩擦，故都要做额外功）所以机械效率的数值总小于1，通常用百分数表示。 4．η=W有/（W有+ W额）×100% =（W总-W额）/ W总×100% A．额外功在总功中占的比例越小，则有用功占的比例就越大，机械效率越高。 B．当W额不变，增大W有，机械效率也要增大。 C．机械效率的大小是由W总和W有用两个因素共同决定的，与是否省力、做功多少、功率高低均无关。 D．机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，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。 4．提高机械效率的方法： （1）增加物重( G物) （2）减轻机械自身重力(如G轮) （3）加润滑油减小摩擦 四、滑轮组的机械效率 η=G物/（G物+G动） η=G物/（nF）； F=1/n(G物+G轮) 变化： 当物体是在水平面被动时：G物=f 当物体浸在水中时：G物=G物–F浮 五、测量滑轮组的机械效率： 1．实验原理：η＝＝ 2．需要测量的物理量：钩码重G、钩码上升的高度h、加在绳端的拉力F、绳子末端移动的距离s 3．测量工具：弹簧测力计、刻度尺。 4．注意事项：测量时弹簧测力计匀速竖直上拉 5．实验表格 序号 钩码重 G/N 钩码上升的高度h/cm 弹簧测力计 的示数F/N 弹簧测力计移动的距离S/cm 1 2 3 6．实验结论：由η＝＝计算得出 7．如何提高滑轮组的机械效率 【达标检测】 1．小张和小王同学分别用如图所示滑轮相同但绳子绕法不同的两个滑轮组提升相同的重物。小张同学认为自己设计的装置(如图甲)更省力；小王同学认为自己设计的装置(如图乙)机械效率更高。若不计摩擦，你认为甲、乙两个装置中_____更省力，而机械效率的关系是_____。 2．如图所示，在50N的水平拉力F作用下，重800Ｎ的物体沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间滑动摩擦力为120Ｎ。则滑轮组的机械效率为_____若物体的速度为0.2m/s，则1min内拉力做的功为_____J 3．一台功率 ... ...