八年级物理下册6_3功的原理课件1北京课改版

人们使用机械的目 的是什么？ 有的是为了省力，有的是为了 省距离，有的是为了方便。 从功和能的角度分析 ，使用机械时，能 否省功呢？ 做功的两个必要因素是什么？ 作用在物体上的力 、物体在力的方向上通过的距离 简单机械的作用是什么？ 使用简单机械可以省力，或者省距离，能省功吗？ 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 用动滑轮或滑轮组 用力F直接将物体匀速提升h ， F对物体做功 Gh F 人利用杠杆将物体匀速提升h 拉力 F 做的功 动力臂为阻力臂的三倍 利用定滑轮将物体提升利用定滑轮将物体提升h h高度高度 （不计摩擦和滑轮重）（不计摩擦和滑轮重） 滑轮对物体做了多 少功？ W2=Gh 动力对滑轮做了 多少功？ W1=Fs W1=Fs = Gh =W2 h G F G F S S=h h S= 利用动滑轮将物体提升利用动滑轮将物体提升h h高度高度 （不计摩擦和滑轮重）（不计摩擦和滑轮重） 滑轮对物体做了多少功？ W2=Gh 动力对滑轮做了多少功？ W1=Fs W1=Fs = 2h G 2 =Gh =W2 S=2h F=G/2 G F G F h S h h 1省力机械还是费力机械能够省功？ 2自重和摩擦力大的机械还是自重和摩擦力 小到可忽略不计的机械能够省功？ 使用任何机械都不能省功 功的原理 实例分析 某人用动滑轮将重为G1 的米袋提升h高度，设 动滑轮重为G2，(不考虑 绳子重和滑轮轴心处的摩擦) ，人所做的功为多大？ W=FS= G1+G2 2 2h =G1h+G2h=W1+W2 G1 G2 利用动滑轮提升物体是时 ，在人所做的两部分功 W1和W2中，哪个功是 我们所必需做的？哪个 功并不是我们必需做的 ，但又不得不做的？ G1 G2 W=FS= G1+G2 2 2h =G1h+G2h=W1+W2 F 用如图所示的滑轮组提升重为600牛的重物，动滑轮重20牛，则拉 力要多大？（摩擦及绳的重力不计） F1/2（G物G动） 1/2（600牛20牛）310牛 要使重物上升2米，绳子自由端需拉过几米？ s2h22米4米 拉力所做的功是多少焦？ WFs310牛4米1240焦 提升重物所做的功是多少焦？ WG物h600牛2米1200焦 提升动滑轮所做的功是多少焦？ WG动h20牛2米40焦 希望做的功 不希望做的功 机械的三种功 G F要提升G，同时必 须将本滑轮也提升 。嘿，你要克服本 滑轮重力和摩擦而 额外做功，否则你 不能完成任务。本 功无利用价值而又 不得不做，是额外 功。 提升本 G是目 的，有 利用价 值，是 有用功 要实现目的，完 成有用功,必须施 加本动力F对滑 轮做功，是总功 有用功：我们把必需做的那部分功叫做有用 功（克服有用阻力所做的功）。 额外功：把虽然不需要，但又不得不做的那 部分功叫做额外功（克服额外阻力所做的功） 总功：有用功与额外功的总和叫总功（动力 所做的功）。 机械的三种功 动力对机械 所做的功 有两个 效果 为达到目标，克 服机械本身重力 和摩擦，对人们 无利用价值而又 不得不做的功 克服机械自身部 件（如动滑轮、 绳子）的重力和 摩擦等而做的功 实现目的，有 利用价值的功 实现目的而做功 根据功的原理 在上述实例（用动滑轮提米袋） 中，如果考虑绳子的重和动滑 轮轴心处的摩擦，所做的额外 功还有哪些？你希望额外功大 些，还是小些？ 还有克服摩擦作了功; 额外功小些好. 从能量转化的角度，可以对上述实例中 的各种功进行如下的分析 总 功 人提供的能量 有用功 额外功 米袋增加的势能 动滑轮增加的势能 怎样描述机械工作时能量 的利用率呢？ 机械效率 定义：有用功跟总功的比值叫做机械效率。 意义：反映有用功在总功中所占的比例，机 械效率越大，机械工作时能量的利用率越高 。 公式： = W有/W总 100% 机械效率 G F 我们总希望，有用功占总功中的份额越大越好 1、定义：有用功跟总功的比值，叫做机械效率 。 正确理解机械效率，关键是明确三种功 忽略我的重力和摩擦，我的机 械效率是等于1；其它任何情 况，我的机械效率都小于1。 “一桶（统）江山”： 古代有个宰相，奏准皇帝“一桶（统）江山”，铸一个大铁桶，巧妙 地整治了讲他坏话的御膳房伙计。抬一桶水，却要抬起很重的铁桶 ，要做很多无用功（额外功）。 圣旨 宰相所奏极是，朕 奉天一统天下，铸一个 大铁桶给御膳房使用， 换掉木水桶 铁桶 都怪我们背 后讲宰相的 坏话。 这要多做好 多无用功， 怎么抬哟！ 传说故事 木桶 铁桶 1.机械效率总是小于1，为什么 ？ 2.你认为可以从哪些方面提高机 械效率？ 3.机械工作时，功率越大，是否 机械效率就越高呢？ 1.额外功不为零. 2.从减小额外功和增大有 用功两个角度考虑. 3.机械效率和功率无关 精选例题 G F G F 1、使用下面的两个滑轮组，提升相同的重物，提升相同的高度， 哪个机械效率大？ 动滑轮个数较少， 自重轻，绳子股数 少，摩擦也小，额 外功较少 动滑轮个数较 多，绳子股数 多，额外功较 多 将相同重物提升相同 高度，做有用功相同 2、使用下面的滑轮组，用拉力F匀速拉动重物水 平移动的距离为L，有用功是多少？机械效率等 于什么？ F G f G L 本题使用滑轮组的任务目的是拉动G水平移动L， 所以机械克服G和地面的摩擦力做功是有用功。 使用滑轮组拉动G，必须施加动力F 根据机械效率的定义 3、例：某人用如图所示的滑轮组提升2000牛 的重物，用的拉力是800牛，绳子自由端被拉下 4米。（1）这个人做的总功是多少焦？（2）有 用功是多少焦？（3）额外功是多少焦？（4） 这个滑轮组的机械效率是多少？ 已知：G=2000牛 F=800米 S=4米 n=4 求： 答：（略） F G 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 ？ 2、哪些功可以省一些？ 3、这“省功”与前面所说的“使用任何机械都不能省功”是 否矛盾？为什么？ （有用功一点不能省，否则达不到目的。 ） 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。 不矛盾。因为动力对滑轮组做的功，还是等于滑轮组 克服重物的重力和本身重力及摩擦所做的功，仍然是 ：总功=有用功+额外功。 知识小结 一、机械的三种功： 有用功有利用价值的功。 总功动力对机械所做的功。 额外功对人们无利用价值而又不得不做的功。 二、机械效率： 1、定义：有用功与总功的比值。 2、公式讨论： G F 1、物体重为60牛，拉力 F向上拉过3米。若滑轮 本身重及摩擦不计，所 用拉力F为牛，拉力F 做功焦。 30 90 G 2、用滑轮组提升=400牛的 重物，若不计滑轮重和摩 擦，则： （1）绳子自由端所用力F= 牛。 （2）若拉力做功800焦， 则绳子自由端移动米， 重物上升米。 200 4 2 G F 例：如图，物体重为60牛， 拉力F向上拉过3米， （1）若滑轮本身重及摩擦不计，所 用拉力F为 牛，拉力F做功 焦。 （2）若摩擦不计，滑轮本身重10牛 ，所用拉力F为 牛，拉力F做 功 焦 （3）在（2）情况下，有用功为 焦，额外功为 焦，机械 效率为 。 30 90 35 105 90 15 85.7% 知 识 回 顾 1、什么叫有用功？额外功？总功？三者有什么关系？ W总=W有+W额 2、什么叫做机械效率？公式？ 斜面 在物理中，这些都叫什么？ 探究活动 用如图所示两种方法提升同一重物到相同 的高度，拉力的大小与重力的关系如何？ 利用斜面可以省力 斜面是省力机械 思考：工人师傅利用斜面提升物体做功时，哪些做的是有 用功？哪些是额外功？哪些是总功？ W有用=GhW额外=fs W总=Fs W额外= W总-W有用 斜面的机械效率怎么计算？ 如何测量斜面的机械效率呢？ 注意：沿斜面方向匀速拉动 F1l1=Gh F2l2=Gh l1 l2 hh F1 F2 G G 在两个不同的光滑斜面上匀速拉小车，使 小车从斜面的底部运动到顶端。 F1l1 =F2l2 要使同一物体升高相同的高度，斜面越长越省力。 A B C lh G F W1=F1l W2=Gh Fl=Gh F G = h l 使用斜面可以省力，而且当斜面长是斜面高 的几倍，所用的推力就是物体重的几分之一 。 光滑斜面 知识小结： 1、明确斜面的有用功、额外功、总功 2、机械效率 3、斜面的机械效率与斜面倾斜程度、 表面粗糙程度有关 A B C lh G F 1、沿着光滑的斜面用力F将 重为=60牛重物推上斜面，如 l=4.5米，h=1.5米，那么F= 牛。推力做功焦耳。 20 90 1、如图，斜面长2米，高1米，一重为 750 牛的物块A，在沿斜面向上的拉力 F作用下，以0.2米/秒的速度匀速上升 ，斜面的机械效率为75%， 求（1）拉力F的功率， （2）物块A受到的摩擦力。 A F 100瓦 125牛 G A BC D 4、把同一物体分别沿着光滑 的斜面从底端匀速拉到顶端， 所做的功（ ） A、沿AB斜面拉时最多 B、沿AC斜面拉时最多 C、沿AD斜面拉时最多 D、沿AB、AC、AD斜面拉时 一样多 D 如图，用相同时间沿斜面长度不同，高 度相同的光滑斜面，将两个物体由底端 匀速拉到顶端，设拉力分别为F1、F2，功 率分别为P1、P2。则比较F1 F2 ；P1 P2。 F1 F2 A B C lh F G 1、如图斜面长为l，高为h，用力F把重为G的物 体匀速从底端拉到顶端，在不计摩擦的情况下 ，（1）拉力F与重物的重力G的关系是（ ） A、F G B、F=G C、FG （2）拉力F做的功（ ） A、小于Gh B、等于Gh C、大于Gh （3）若重物与斜面存在摩擦，则在上述过程中 （ ） A、Fl=Gh B、FlGh A C