《机械效率》教学设计_教学设计-查字典物理网

【教学目标】

1．通过实验探究知道动滑轮提升重物时，手拉绳做的功与动滑轮对重物

做的功是不等的；

2．知道W_总、W_有用、W_额外的含义，并清楚他们之间的关系；

3．知道什么叫机械效率及其计算方法，并利用上述实验探究的数据计算机械效率，知道机械效率点小于1；

4．通过实验探究影响机械效率的因素，找出提高机械效率的方法。

【教学重点】

通过实验探究知道机械效率的存在。

【教学过程】

教师活动内容、方式

学生活动方式

一、引入

在使用简单机械提升或移动物体时，我们要对机械做功，机械又要对物体做功，那么我们对机械做功和机械对物体做功相等吗？

二、新课

（一）活动：以动滑轮为例，比较手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功。

1．设计方案：

2．需测量的物理量和使用工具：

3．实验注意点：

A、测拉力时，应匀速拉动弹簧秤。

B、绳自由端的拉力方向以竖直向上为宜，若方向向下，操作、读数均不方便。

4．设计表格，进行多次实验，将实验数据填入表格。

5．得出结论：手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功是_______(等或不等)的。

（二）有用功、额外功、总功

1．在上面的活动中，将钩码提升至一定的高度是我们的目的，所做的功叫做有用功，记作：W_有用；在使用动滑轮提升重物时，需克服摩擦力作功，还要克服动滑轮的重力做功，这部分功虽然并非我们所需要的，但又不得不做，我们将它们叫做额外功，记作：W_额外；如果把手的拉力（即动力）对动滑轮做的功叫做总功，

学生复习列举出常用的简单机械。

学生设计方案并指出测量功的步骤。

将实验数据记入表格并得出结论。

记作W_总，则总功应等于有用功与额外功之和。即W_总＝W_有用＋W_额外。

2．以捞水桶或用水桶打水为例说明有用功、额外功、总功。

3．使用斜面时：将重物举高h所做的功（Gh）为有用功；使用斜面时，沿斜面的推（拉）力所做的功（Fs）；服摩擦力所做的功为额外功。

（三）机械效率

1．定义：物理学中有用功与总功的比值叫机械效率。用η表示。

2．表达式：

3．说明：

①机械效率是有用功在总功中所占比例的多少，是一个比值，所以是一个无单位的物理量。

②因为W_有用总小于W_总，所以机械效率η_总小于1。

③机械效率是描述机械性能优劣的物理量，机械效率高的机械性能优良。机械效率的高低与所使用的机械工作时是否省力、及省力多少无关；与机械工作时的快慢程度无关；与机械工作时所完成的功的数量多少也无关．

4．活动：

①根据上述测量结果计算不同情况下动滑轮的机械效率；

②实验、讨论动滑轮的机械效率与哪些因素有关？如何才能提高它的机械效率？

5．例题：

（1）用定滑轮缓慢提升质量为20kg的物体，所用拉力为220N，当物体提升2m时，求有用功、总功和动滑轮的机械效率。（g=10N/kg）

（2）由于在使用杠杆时的摩擦非常小，故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械，若用一根机械效率为90%的杠杆将一个18．0kg的物体提升50cm，需要做多少总功？（g=10N/kg）

三、学生总结归纳；

四、课堂训练。

指出在捞水桶、用水桶打水、使用斜面时的有用功、额外功、总功。

学生讨论、总结。

学生活动：计算不同情况下动滑轮的机械效率；实验、讨论动滑轮的机械效率与哪些因素有关？如何才能提高它的机械效率？

计算例题

学生总结

(可就所学的几种机械讨论)

课堂训练

【课堂训练】

1．利用动滑轮提升物体，你能区别有用功和额外功吗？

2．什么是机械效率？机械效率的大小可能大于1吗？为什么？

3．关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（）

A．物体受力且运动时，力对物体就做了功

B．功率大的机器做功一定多

C．功率大的机器做功就快

D．做功快的机器其机械效率一定高

4．如图所示的滑轮组，不计拉线质量及滑轮转动摩擦。重物G=200N，每一个滑轮重25N。当绳自由端拉力F_拉力为N时，恰能让重物G匀速上升。

5．一动滑轮改为定滑轮使用，这样一定（）

A．不能改变机械效率

B．提高了功率

C．改变了动力的方向

D．节省了力

6．斜面长5m，高1m，把重为5000N的物体匀速地推向斜面顶端，若斜面是光滑的，则推力为______N；如果斜面不光滑，所用推力为1250N，则斜面的机械效率为______。

7．通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（）

A．增加动滑轮，减小拉力

B．减少提升重物重力，减小拉力

C．减少提升高度，减少做功

D．增加提升重物重力，增大有用功

8．两台机械完成的有用功之比W₁：W₂＝4：7，它们的机械效率分别为η₁＝60％，η₂＝75％，则两台机械所做总功之比为（）

A．5：7

B．7：5

C．16：35

D．35：16

9．如图所示用滑轮或滑轮组提起同一重物，其中机械效率最高的是( )

A B C D

10．滑轮组将重500N的物体，举高80cm的过程中，机械效率为80％，则此过程中有用功为J，额外功为J。若不计滑轮摩擦及拉线质量的影响，则可知动滑轮重N，当提升重物为400N时，滑轮组的机械效率为。

11．芳芳和兰兰运用如图所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率，在全班交流实验结果时，老师提出：如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，改变其它因素，是否会影响它的机械效率呢？大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种：

猜想1 可能与匀速提升的速度大小有关；

猜想2 可能与被提升的钩码重有关；

猜想3 可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关；

猜想4 可能与钩码被提升的高度有关。

芳芳和兰兰分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表。

（1）请帮助兰兰完成表中的一项计算；

（2）请根据她俩的实验记录，分别在表中写出探究结果。

（3）归纳她俩的实验探究，你所得的结论是：。

12．一保洁工人，要清洗一高楼的外墙，他使用了如图所示的装置进行升降，已知工人的质量为60kg，保洁器材的质量为20kg，人对绳的拉力为300N，吊篮在拉力的作用下1min匀速上升了10m，求：

（1）此过程中的有用功；

（2）拉力F做功的功率；

（3）滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。

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