§9.5探究——使用機械是否省功一、實驗探究提出問題——制定計劃——收集證據——分析與結論要把這個物體運到高處，有哪些方法？問題：采用機械提升重物相比于直接提升重物，是否省功？s=?hFF定性實驗：尋找規(guī)律定量實驗：收集證據力F/N距離/m力做的功W/JF1=G=h=W1=F1h＝F2=s=W2＝F2s

=W2

W1

在使用動滑輪提升重物時，實際拉力的功W2

于動滑輪提升重物的功W1，這是因為W2中還包括了

的功以及

的功。分析與結論大提升動滑輪做克服摩擦做FG物對有用功、額外功、總功的理解人提沙子做功1、對沙子做功2、對桶做功3、克服自重做功人拉滑輪做功1、對沙子做功2、對桶做功3、對動滑輪做功人拉滑輪做功1、對沙子做功2、對口袋做功3、對動滑輪做功3、總功：有用功與額外功的總和1、有用功：機械對物體做的功 2、額外功：克服機械自重和摩擦所做的功（達到目的額外做的功）F有用功總功W總＝W有＋

W額外二、機械效率：（動力對機械做的功）（看目的）有用功F總功F1F1使用機械做功認識W有、W額、W總不使用機械，直接用手所做的功有用功總功GhFs＞F1h=GhTTs=2hhFFF1有用功

豎直使用滑輪組勻速提升重物時，有用功為G物h，水平使用滑輪組時，怎樣求有用功呢？FaFG物hfLF1=G物F1F1F1=f4、機械效率η：有用功跟總功的比值。

無單位，小于1，用百分數形式表示。

在總功中有用功所占的比例越

越好。大理想情況下-----η＝1“等功”

實際情況下-----η＜1“費功”

機械效率公式式的實際變形形：（1）在空氣中提提升重物；（2）在液體中提提升重物；（3）在水平面上上拉動重物；；（4）斜面。F有用功總功（1）在空氣中提提升重物若不計繩重及及軸的摩擦，，進一步有：：F有用功總功已知：G物Fhsv物v繩W有用=__W總=__P有用=__P總=__s=__hv繩=__v物（1）在空氣中提提升重物F有用功總功（2）在液體中提提升重物①在液體中提升升重物，不計液體的阻阻力，有：②若不計繩重及及軸的摩擦，，有：有用功F總功（3）水平使用滑滑輪組F1F2已知：G物FfsLv物v繩s=__Lv繩=__v物有用功F總功W有用=__W總=__P有用=__P總=__（3）水平使用滑滑輪組F1LhF已知：G物fFLh（4）斜面斜面斜面是一種省省力機械無障礙坡道停車樓變形斜面某起重機的機機械效率是60％，表示什么么含義？起重機提升重重物時所做的的有用功跟總總功的比值為為60％例：用一動滑滑輪將重200N的砂子提到9m高的腳手架上上，所用力是是120N，求有用功、、總功、機械械效率各是多多少？解：（1）減小機械自自重（2）減小機械間間的摩擦力。。三、如何提高高機械效率克服機械自重重和摩擦所做的功功（3）在機械強度度允許的范圍圍內，增大所所提重物的重重力。判斷以下說法法是否正確：：1、有用功越多多，機械效率率越高；2、額外功越少少，機械效率率越高；3、物體做功的的功率越低，，機械效率越越低；4、做總功越多多，機械效率率越低；5、做相同的有有用功，額外外功越少，機機械效率越高高；6、做相同的總總功時，有用用功越多，機機械效率越高高；7、用不同的滑滑輪組，做的的有用功相同同時，機械效效率一定相同同；8、因為有用功功小于總功，，所以機械效效率總小于1；9、做的額外功功一定時，總總功越少，機機械效率越高高；10、有用功在總總功中占的比比例越大，機機械效率越高高。1、下列說法中中正確的是（（））A、相同時間內內做功越多，，功率越大B、功率大的機機械做功一定定較快C、功率越大的的機械，機械械效率也越高高D、做功相等時時，功率大的的所用時間少少練習：2、小明為幫助助爸爸搬運裝裝修材料設計計了如圖8所示的甲、乙乙兩種方案，，小明采用這這兩種搬運方方案分別將地地面上質量相相同的材料運運送到二樓的的過程中，實實際所用拉力力和時間均相相同。已知每每個滑輪受到到的重力相同同，繩重與滑滑輪的摩擦均均可忽略不計計。則利用甲甲、乙兩種方方案()A．小明所做的的有用功之比比為3:4B．小明所做的的總功之比為為1:1C．滑輪組的機機械效率之比比為4:3D．小明施加拉拉力的功率之之比為4:3甲乙圖83、在如如圖所所示的的滑輪輪組中中，動動滑輪輪的總總重是是200N（繩的的自重重和輪輪軸間間摩擦擦均不不計））。求：當當提起起800N的物體體時，，繩自自由端端拉力力F至少應應是多多少?滑輪組組的機機械效效率是是多大大？F4、有一一重為為800N的物體體，在在水中中受到到的浮浮力為為200N，系在在滑輪輪組的的下端端，如如圖所所示，，若動動滑輪輪自重重為150N。不計計摩擦擦和水水的阻阻力，，求物物體在在水中中勻速速上升升時滑滑輪組組的機機械效效率。。（g=10N/kg）F5、如如圖圖所所示示的的滑滑輪輪組組來來拉拉動動鋼鋼錠錠，，已已知知鋼鋼錠錠與與地地面面間間的的摩摩擦擦力力f為1200N，若若此此時時滑滑輪輪組組的的機機械械效效率率為為80％。。（1）求求拉拉繩繩子子的的力力F至少少多多大大？？（2）如如果果想想用用更更小小的的力力拉拉動動鋼鋼錠錠，，請請你你提提出出一一條條可可行行性性建建議議。。Ff6、如如圖圖所所示示，，用用滑滑輪輪和和桶桶組組成成的的裝裝置置來來提水水，已已知知滑滑輪輪重重4N，桶桶重重6N，桶桶中中的的水水重重50N，現(xiàn)現(xiàn)將將水水桶桶在在4s內勻勻速速提提升升了了5m。不不計計繩繩重重和和摩摩擦擦，，求求該該裝置置的的機機械械效效率率?；嗇喗M組η看鉤鉤子子，，下下面面有有什什么么，，都都算算作作有有用用功功F裝置置（（滑滑輪輪組組提提升升水水的的））η，看目目的的7、某某工工地地用用圖圖8所示示的的裝裝置置提提升升貨貨物物，，固固定定在在水水平平工工作作臺臺上上的的卷卷揚揚機機（（其其內內部部有有電電動動機機提提供供動動力力））通通過過滑滑輪輪組組勻勻速速提提升升貨貨物物時時拉拉動動繩繩子子的的功功率率恒恒定定。。第第一一次次提提升升質質量量為為480kg的貨物物上升升4m，卷揚揚機對對繩子子的拉拉力為為F1，提升貨貨物的的機械械效率率為80%；第二二次提提升質質量為為360kg的貨物物時，，卷揚揚機對對繩子子的拉拉力為為F2。已知知動滑滑輪受受到的的重力力為240N，取g=10N/kg，繩重重及滑滑輪的的摩擦擦均可可忽略略不計計。則則以下下結論論正確確的是是（）A．前后后兩次次提升升貨物物過程程中貨貨物豎豎直向向上運動的的速度度之比比為4:5B．卷揚揚機對對繩子子的拉拉力F2的大小小為1280NC．第一一次工工作過過程中中拉力力所做做的總總功為8000JD．利用用此裝裝置第第二次次工作作過程程中滑輪組組的機機械效效率為95%圖8卷揚機工作臺提升架貨物ADB選項是是怎么么算出出來的的？C選項是是怎么么算出出來的的？圖8卷揚機工作臺提升架貨物.如圖22所示，，AB是一杠杠桿，，可繞繞支點點O在豎直直平面面內轉轉動，，AO：OB=2：3，OD：DB=1：1，滑輪輪重為為100N。當在在B點施加加大小小為F的豎直直向下下的拉拉力時時，杠杠桿在在水平平位置置平衡衡，邊邊長為為0.2m的正方方體M對水平平地面面的壓壓強為為7500pa；當在在D點施加加大小小為F的豎直直向下下的拉拉力時時，杠杠桿在在水平平位置置平衡衡，正正方體體M對水平平地面面的壓壓強為為15000pa。（若若不計計杠桿桿重、、繩重重和摩摩擦，，圖中中各段段繩子子所受受拉力力均沿沿豎直直方向向）則則拉力力F的大小小為。答案：：200N8、質量為為60kg的小明站站在水平平地面上上，利用用如圖29所示裝置置提升物物體A。物體A的質量mA為72kg，底面積積SA為2×10-2m2。當小明明施加豎豎直向下下的拉力力為F1時，物體體A未被拉動動，此時時物體A對地面的的壓強p為5×103Pa，小明對對地面的的壓強為為p1；當小明施加加豎直向下的的拉力為F2時，物體A恰好勻速上升升，小明對地地面的壓強為為p2，且p1：p2=16:15。已知B、C、D、E四個滑輪的質質量相同，不不計繩重和摩摩擦，g取10N/kg。求：（1）當小明施加加豎直向下的的拉力F1時，物體A對地面的壓力力FN；（2）每個滑輪所所受的重力G0；（3）當小明施加加豎直向下的的拉力F2時，整個裝置的機機械效率η。圖29DECBA///提示：兩根繩繩，每根繩上的的力不同，不不能直接套用用公式！常見的錯誤解解法：（典型型錯誤）圖29DECBA2TBFNGA+G0A和BF1F支1G人人2F1G0CTB關于解方程h2h仿照以上公式式，結合本題題，如何整理理出正確的η表達式h第（3）問，其它正正確解法：斜面的機械效效率：理想斜面（光光滑）Lh非理想：要使物體升高高相同的高度度，斜面越越省力。長斜面的機械效效率與斜面的的長度、粗糙糙程度有什么么關系？一斜面長為3m，高為1m，把一重為600N的重物沿這個個斜面勻速拉拉上斜面頂端端時，（1）如果是光滑滑斜面，求拉拉力F；（2）如果實際所所用的拉力為為250N，求斜面的機機械效率。練習：§9.6測滑輪組的機機械效率實驗裝置問題一：同一滑輪組組掛不同數量量的鉤碼時，，機械效率相相同嗎？（與物重的關關系）（“物體上升越高高，機械效率率越高”的說法對不對對？）（同一滑輪組組機械效率是是否恒定不變變）問題二：雙滑輪組和和單滑輪組都都掛相同的鉤鉤碼時，機械械效率相同嗎嗎？（不同））問題三：提高滑輪組組的機械效率率的方法是什什么？明確探究問題題：實驗測量滑輪輪組機械效率率需要測量：物重：G物；怎么測？彈簧測力計繩端拉力F；鉤碼上升高度度：h；繩端移動距離離：s應用兩個位置置坐標的差值值求距離應用兩個位置置坐標的差值值求距離練習：1、某實驗小組組在“測滑輪組機械械效率”的實驗中得到到的數據如下下表所示，第第1、2、3次實驗裝置分分別如圖中的的甲、乙、丙丙所示。次數鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m有用功W有/J測力計拉力F/N測力計移動距離s/m總功W總/J機械效率η120.10.20.90.30.2774.1％240.10.41.60.30.4883.3％340.11.10.50.5501N234501234501N234501234501N2345012345甲乙丙(1)比較第1次實驗和第2次實驗，可得得結論：使用用同樣的滑輪輪組，提起的的鉤碼越重，，滑輪組的機機械效率越。(2)第3次實驗中所做做的有用功是是J，機械效率是是________。(3)第3次實驗中動滑滑輪個數比第第2次實驗多。動動滑輪自重增增大，對動滑滑輪所做的額額外功(選填“增大”或“減小”)，因而，由第第2、3次實驗可知：：滑輪組的機機械效率與動動滑輪自重大大小有關。次數鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m有用功W有/J測力計拉力F/N測力計移動距離s/m總功W總/J機械效率η120.10.20.90.30.2774.1％240.10.41.60.30.4883.3％340.11.10.50.55結論1：同一個滑輪輪組，提升不不同的重物，，機械效率是不同的．．提升重物多多的機械效率率就高，因為額外功基基本不變，做做的有用功越越多，機械效率就越高高。結論2：不同結構的的滑輪組，提提升相同的重重物，機械效率一般也也不同。結構構復雜的滑輪輪組所做的額外功多，，因此做同樣樣的有用功，，其機械效率也就低。。圖1FA2、小華用一個個動滑輪在1s內將重800N的貨物沿水平平方向勻速拉拉動1m，所用的拉力力為200N，若物體A受到水平面的的摩擦力為250N，則在這一過過程中小華所所做的有用功功是_____J，額外功是是J，該動滑輪輪的機械效效率是，他做功的的平均功率率是W。注意各個物物理量的對對應關系，，注意物體體移動距離離和繩端移移動距離的的倍數關系系。圖13、如圖所示示是某工人人用滑輪組組提升重物物，工人用用360N拉力將重為為600N的重物勻速速提升10m，若不計繩繩重和摩擦擦。求：（1）滑輪組的的機械效率率是多少？？（2）若將重為為880N的重物勻速速提升10m，工人做功功多少J？此過程中中的機械