1.知道W有用,W額外,W總的含義并清楚它們之間的關(guān)系.
2.會正確進行有用功、總功、機械效率的計算.
3.通過觀察、分析和討論，理解額外功產(chǎn)生的原因，知道機械效率ηＷ１ ，說明將同一物體提升相同的高度，利用機械做的功比不用機械做的功多.
[教師總結(jié)]
這是因為利用動滑輪提升物體時,拉力不但要對物體做功，還要克服動滑輪重、繩重及滑輪上的摩擦做功，所以使用動滑輪并不省功.換用杠桿或輪軸再做實驗進行探究，結(jié)果是相同的.
板書：
使用任何機械都不能省功.
對“不省功”的理解
(1)若忽略機械自重和摩擦使用簡單機械所做的功等于人們不用機械而直接做的
功;若考慮機械自重和摩擦人對機械做的功大于機械對物體做的功.
(2)使用機械可以達到省力或省距離或改變作用力的方向的目的，但任何機械都不能省功.所以,使用簡單機械,省力的會費距離,省距離的會費力，既省力又省距離的機械是不存在的.
例題 1 工人師傅把重５００Ｎ的貨物用繩子直接勻速提升到２ｍ高的工作臺上，動力對貨物做的功為 Ｊ.若他用如圖所示的滑輪組提升此貨物到２ｍ高的工作臺上，所用拉力為２００Ｎ，動力做的功為 Ｊ.兩種情況對比，說明使用機械 (選填“能”或“不能”)省功.
解析：（1）物體上升的高度h=2m 拉力對貨物做的有用功W有用=Gh=500N×2m=1000J （2）由圖知承擔(dān)物重的繩子股數(shù)：n=3， 由s=nh=3×2m=6m： 拉力做的功： W=Fs=200N×6m=1200J＞1000J； 說明使用滑輪組不能省功.
答案：1000 1200 不能
有用功、額外功和總功
教師選取動滑輪、塑料桶、方便袋（重力忽略不計）提起沙子進行實驗（可讓學(xué)生實驗）：第一次用塑料桶盛裝一定重力的沙子進行實驗,如圖甲；第二次用塑料袋盛裝相同重力的沙子提起相同高度進行實驗,如圖乙.把記錄結(jié)果填在設(shè)計的表格中.
師巡視指導(dǎo)，對動手能力弱的同學(xué)給予適當(dāng)?shù)膸椭?，師可參與一起實驗，并提醒學(xué)生在拉動彈簧測力計時要注意勻速豎直向上緩慢拉動，并在拉動過程中讀數(shù).用刻度尺測量沙子上升的高度和手移動的距離（這個也可以不測量，動滑輪
師 請同學(xué)們說出你們探究的結(jié)果，哪種情況下做功多些？
生：（齊聲回答）當(dāng)然用塑料桶裝提起時做功多些.
師 為什么呢？
生：塑料桶重些，塑料袋輕些.
教師引導(dǎo)學(xué)生分析，在提起沙子的過程中，對沙子做功的同時，還要做哪些功呢？
生：對塑料桶做功，對滑輪做功，對繩子做功，對滑輪軸間的摩擦力做功……
師 那我們真正需要的是對什么物體做的功？
生：當(dāng)然是對沙子做的功.
師 對啦，對沙子做的功才是對我們有用的功，我們把這樣的功叫做有用功.其他做的功是無用功，稱為額外功，這部分無用的功，能不能不做呢？
生：當(dāng)然不能！
師 為什么？
生：因為我們必須依賴塑料桶（或塑料袋）裝沙，依賴動滑輪提起.
師 正確，額外功盡管對我們無用，但卻又是不得不做的功，無法回避的功.
師 那實際我們在利用滑輪提起沙子時，所做的功包含有對沙子做的功，對動滑輪、塑料桶（或塑料袋）、繩子重力做功及軸間摩擦力做功，把這些功之和稱為總功.
師 請同學(xué)們說說總功包括哪些功？
生：總功包括有用功和額外功.
師 很對，總功等于有用功和額外功的總和.
板書：
有用功W有用：在用動滑輪提升重物時，動滑輪對物體所做的功.
額外功W額外：提升重物時，不可避免地要對繩子和動滑輪本身做功，還要克服摩擦做功，這部分功叫作額外功.
總功W總：有用功與額外功的總和.W總=W有用+W額外
機械效率
1.機械效率
師：同學(xué)們在做教材P126圖9.5-2的實驗時，思考以下問題：
（1）兩次拉力所做的功一樣嗎？為什么？
（2）使用動滑輪是否真的省力又省功呢？
生（1）雖然在兩次實驗中鉤碼被提升了相同的高度，但第二次拉力做的功反而更多一些，因為在實驗過程中還要克服滑輪重力和摩擦做功.
（2）使用動滑輪會省力，但不能省功.機械效率師從上面實驗和演示中可以看出，我們總是希望額外功在總功中所占的比例越少越好，即有用功占總功的比例越大越好，這樣效率就越高.
板書：（1）定義：有用功跟總功的比值叫機械效率.
（2）公式表示：（4）機械效率是個比值，沒有單位.通常用百分?jǐn)?shù)表示.
對機械效率的理解
(1)特點:使用任何機械都不可避免地要做額外功,所以有用功總是小于總功,因此機械效率總是小于 1.
(2)可變性:機械效率不是固定不變的,同一機械在不同的做功過程中,機械效率可能發(fā)生改變
(3)機械效率反映有用功在總功中所占比值的大小,與具體做功多少、是否省力等無關(guān).
例題 師用多媒體展示教材P127-128的例題.
師：組織學(xué)生分析、討論、計算；展示學(xué)生解題過程；總結(jié)、評價.
師 請同學(xué)思考下面題目.
例題 （多媒體展示）某實驗小組利用如圖所示的裝置測滑輪組機械效率，記錄數(shù)據(jù)如下表：
（1）實驗時，應(yīng)沿豎直方向______拉動彈簧測力計；
（2）第2次實驗中，拉力做的總功是____J，滑輪組做的有用功是____J，滑輪組的機械效率η=_____（結(jié)果保留一位小數(shù)）.
（3）由記錄數(shù)據(jù)分析，兩次機械效率不同的主要原因是______________.
解析：在探究滑輪組的機械效率時，用彈簧測力計提升重物時應(yīng)沿豎直方向勻速地拉動物體上升，拉力做的功為總功，對重物做的功為有用功，滑輪組的機械效率為 ,所以第二次的總功W總=2.4N×0.3m=0.72J,第二次做的有用功為W有=G物h=6×0.1m=0.6J,機械效率為 ，通過兩次實驗比較可得出，滑輪組所提升的鉤碼重不同，機械效率不同，鉤碼越重，機械效率越高.
答案：（1）勻速（2）0.72 0.6 83.3% （3）鉤碼重不同
2.如何提高機械效率
師：使用滑輪組提升重物時，影響其機械效率的因素有哪些？
生 用滑輪組提升重物時，影響其機械效率的因素有被提升物體的重力、動滑輪的重 力、繩重及摩擦等.
師 請同學(xué)們分析下滑輪組機械效率與物重的定性關(guān)系？
生：用滑輪組將重物提升相同高度,物重增大,則有用功增多,而克服動滑輪重、繩重做的額外功不變,克服摩擦做的額外功與有用功等比例增加,故滑輪組的機械效率提高,即機械效率隨物重的增大而提高.
師 現(xiàn)代社會是講求效率的社會,時時、事事、處處都追求高效率,以盡可能少的消耗資源,取得盡可能多的效益.“優(yōu)勝劣汰”的“優(yōu)”中，高效率是一個重要內(nèi)容.從上面探討分析,我們在使用機械做功時,同樣總是希望機械效率能夠更高些,那么如何提高機械效率呢?請大家分小組討論,并整理各自小組的意見.
生討論火熱進行中.師集中同學(xué)們的討論意見,并總結(jié).
板書：提高機械效率的有效途徑:
(1)減輕機械自重;
(2)減小機械間的摩擦(加潤滑油);
(3)允許情況下增加物重.
機械效率與功率的對比
拓展閱讀
師 我們騎自行車上坡時，選擇怎樣的路線走輕松些.往汽車上搬運較重的貨物時，常?？吹桨徇\工人搭上一個長木板，沿木板就可以把貨物輕松地推上去，這是為什么？
生：走S形路線輕松；斜面可以省力……
師 同學(xué)們說得很好，那這樣是否省功呢？
生：沒有，任何機械都不省功.
斜面與螺旋(１)定義:斜面是與水平面成一定角度的平面，也是簡單機械 的一種.螺旋是斜面的變形.(２)特點:可以省力，但費距離.(３)原理:如右圖所示斜面中，若不考慮斜面的摩擦力，用沿斜面向上的拉力將物體從斜面底端勻速拉到斜面頂端，拉力做的功 Ｗ＝ＦＬ＝Ｇｈ，則拉力Ｆ＝ Ｇｈ/L，可知在斜面高度一定時，斜面越長越省力.(４)應(yīng)用:盤山公路、螺釘、螺旋式汽車千斤頂?shù)龋祭昧诵泵媸×Φ脑?師：同學(xué)們回憶下杠桿、滑輪和斜面這三種簡單機械，總結(jié)一下它們的功和機械效率該怎么計算？有什么區(qū)別？
三種簡單機械中三種功的計算
三種簡單機械中機械效率的計算
注意：
斜面越陡，機械效率越高，但越費力(動滑輪越多,越省力,但機械效率越低).由此可見，機械效率的大小與省力無直接關(guān)系.
如果斜面越光滑，摩擦力就越小，這樣克服摩擦力所做功就少，有用功占總功的比值就大，機械效率應(yīng)該越高.（同理，杠桿、滑輪組越輕，輪軸間摩擦小，所做的額外功越小，有用功占總功的比值就大，機械效率應(yīng)該越高.）
[教師結(jié)束語]
大家這節(jié)課的收獲確實不少，我們共同學(xué)習(xí)了有用功、額外功和總功，知道了它們在不同場合下所指的內(nèi)容.理解了機械效率的含義，并能進行計算.我們知道了機械效率的計算方法.從本質(zhì)中體會到提高機械效率的有效辦法.請同學(xué)們多關(guān)注身邊實例，如吊車、建筑工地上的龍門吊、吊籃等工作情景，結(jié)合所學(xué)的物理知識進行分析，充分發(fā)揮你們的聰明才智設(shè)計出更高效率的機械，為社會主義建設(shè)服務(wù).好，謝謝大家！
完成本課時對應(yīng)練習(xí).

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第五節(jié) 探究使用機械是否省功

版本： 北師大版（2024）

年級： 八年級下冊（2024）

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