12.3机械效率.docx

第十二章 简单机械 第三节 机械效率1 教学目标1.1 知识与技能： 明确有用功、额外功、总功的概念 知道机械效率的意义 机械效率的公式及应用 测滑轮组的机械效率测斜面的机械效率1.2过程与方法：通过师生互动，让学生理解有用功、额外功、总功。理解功的计算公式，知道功的原理和概念。培养学生的观察能力。1.3 情感态度与价值观：培养学生严谨的科学态度培养学生的科学世界观。2 教学重点/难点/易考点2.1 教学重点有用功、总功、额外功的概念；机械效率的计算和怎样提高机械效率2.2 教学难点机械效率的计算和怎样提高机械效率3 教学方法实验探究归纳总结补充讲解练习提高4 教学用具多媒体，教学用直尺、斜面、杠杆、滑轮5 教学过程6.1 引入新课【师】我国的许多农村都没有自来水，人们为了食用水，要从井中打水，在从井中提水上来的过程中，人们对哪些物体做了功？【生】水桶、滑轮【师】这些功都是人们希望做的吗？对谁做的功才是有用的呢？【师】下面我们进行这样的一个实验来看看：以动滑轮为例，比较手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功。设计方案：需测量的物理量和使用工具：【师】实验中需要注意哪些点？【生】测拉力时，应匀速拉动弹簧秤。还有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。【师】接下来自己设计表格，进行多次实验，将实验数据填入表格。实验次数弹簧秤拉力（N）拉动距离（m）手对物体做功（物重G）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。结合我们课堂刚开始的提问，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，6.2 新知介绍一、有用功、额外功、总功【师】上面我们已经介绍了有用功和额外供的定义了。那么接下来，为了熟悉有用功、额外功和总共的概念，我们来看这样的案例。案例：小明家最近买了一处新楼房，家在三楼。想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼。请同学们根据需要，选择器械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组选的办法最好？如图所示的三种方法供参考：第1种是人直接提着沙子上楼；第2种是把沙子放进桶里，人通过动滑轮把沙子拉上楼；第3种是把沙子放进质量较小的袋子里，人通过动滑轮把沙子拉上楼。【师】请学生发表自己的见解，提出各种方案。并对各个方案进行讨论，比较优缺点。【生】经过讨论。第一种方法太不方便。第三种方法最好，因为它比第二种方法用的力小。提升相同高度做的功少。有用功和额外功、总功【师】结合用动滑轮提升沙子，请同学们观看提沙子过程的视频。思考：在把沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？在几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？【板书】一般来说，有用功：机械对外所做的功额外功：机械克服自身部件的重力和摩擦力所做的功总功：动力对机械所做的功。总功等于有用功与额外功之和。【师】前面实验中，正如各位同学所想的，第三种方法最好，因为第三种方法做的额外功最少，总功最少。【师】现在大家讨论：不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体做的功一样吗？（手拉绳做的功与动滑轮对沙子做的功相等吗？）如果通过实验探究这个问题？设计实验方案：用手通过一只弹簧测力计拉一个动滑轮，沿竖直方向匀速缓慢提起重为G的钩码。为了探究上述问题需要测量的物理量是：手对绳的拉力F、手移动的距离s、钩码的重力、钩码上升的高度h。改变钩码的数量，重复上述测量。设计表格，将实验数据填入表中。次数手的拉力F/N手移动距离s/m钩码重G/N钩码上升高度h/m123分析实验数据：【师】手拉绳所做的功与动滑轮拉钩码所做的功是否相等？哪一个做的功多一些？你认为产生这一现象的原因是什么？分析实验误差，指出要使重物重一些，误差就会小一些。【生】回答问题：不相等手拉绳做的功多有摩擦，在提起重物时还要提起动滑轮。二、机械效率【师】工作中，我们总是希望额外功越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。计算公式：三者之间的关系：注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，1。【生】学生讨论：1.机械效率有单位吗？2为什么机械效率没有大于1的？3用小数和百分数来表达机械效率，你认为那种表达更好？通过多媒体展示例题：利用如图2所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计。求：总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。【师】如何测量滑轮组的机械效率；通过实验，探究机械效率的求法：1实验原理：2器材：刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、甲、乙两个滑轮组、长约2m的细绳。3步骤：用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。分别记下钩码和弹簧测力计的位置。缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。算出有用功W有用、总功W总功、机械效率并填入表格。实验次数G (N)h(m)W有用（J）F(N)s(m)W总（J）1234【师】实验结论：1动滑轮重一定,物重越大，机械效率高。2物重一定，动滑轮越重，机械效率低。讨论：如何提高滑轮组的机械效率？【生】得出：提高滑轮组的机械效率的主要方法有：尽可能地增加物重，减小动滑轮重，减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦四、机械效率的测量原理：【师】应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。提升重物越重，做的有用功相对就多。摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。6.3 复习总结和作业布置课堂知识点总结：有用功：定义：对人们有用的功。计算公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总斜面：W有用=Gh额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额=W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用W额=FS= W有用斜面：W总= fL+Gh=FL机械效率定义：有用功跟总功的比值。即物理意义 机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量.若机械效率越大,表示该机械对总功的利用率越高,即机械做的有用功占它所做的总功的比例越大,或者说额外功占总功的比例越小,也说明该机械的性能越好. 提高机械效率方法：1.额外功不变的情况下，增加有用功：增加物体的重。2.有用功不变的情况下减少额外功：减少滑轮与绳子之间的摩擦。1 作业布置1、完成配套课后练习题7 板书设计第十二章简单机械 机械效率1、有用功、额外功、总功有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总斜面：W有用=Gh额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额=W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用W额=FS= W有用斜面：W总= fL+Gh=FL2、机械效率定义：有用功跟总功的比