在眾多文章中“機械效率課件”是幼兒教師教育網(wǎng)編輯最愛的一篇。為了教學(xué)更有順利,老師會需要提前準(zhǔn)備教案課件,需要老師把每份課件都要設(shè)計更完善。?構(gòu)建出色的教案和課件是教學(xué)任務(wù)的重中之重。下面的內(nèi)容僅供參考請大家詳細(xì)閱讀!
1、本節(jié)內(nèi)容不僅屬于《機械與人》章節(jié)的重點重要內(nèi)容,同時也是整個八年級(初二)物理學(xué)習(xí)的集大成章節(jié)。其內(nèi)容包含本章節(jié)機械功能特點、功、功率等相關(guān)知識,還囊括了多種受力分析、判斷和物體運動、平衡等眾多知識。可以這樣說,本節(jié)內(nèi)容基本上把一本書大部分知識都融匯交織于此。因此不僅是一堂新課,而且還是一堂涵蓋面非常廣的總結(jié)課,當(dāng)然也是一堂很具有難度的挑戰(zhàn)課。
2、本節(jié)課不僅學(xué)習(xí)新的物理概念“機械效率”,能夠?qū)τ跈C械效率進(jìn)行分析和計算,而且還需要讓學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)和生活當(dāng)中真正的理解”效率”的切實意義,能夠在生產(chǎn)實際中解決實際問題,達(dá)到人文和科學(xué)的高度結(jié)合。
3、本節(jié)內(nèi)容基本上可以認(rèn)為是8年級物理學(xué)習(xí)一年以來的收關(guān)之課,通過本節(jié)的學(xué)習(xí)能夠把學(xué)生對于物理學(xué)科的認(rèn)識和理解水平提升一定的層次和高度。
4、本節(jié)教學(xué)不能停留在簡單的理論分析上,更重要的是結(jié)合實驗讓學(xué)生真切的理解機械效率的意義??简瀸W(xué)生的實驗探究,創(chuàng)造性、歸納總結(jié)、團(tuán)隊合作等多方面的能力。
通過一年以來的學(xué)習(xí),同學(xué)們儲備了一定量的物理基本知識,掌握了一定的物理學(xué)習(xí)方法和具有一定的實驗、實踐方法和能力。大部分同學(xué)能夠適應(yīng)本節(jié)課的基本要求,同時也應(yīng)當(dāng)主意少數(shù)同學(xué)學(xué)習(xí)能力不足的現(xiàn)象。所以本節(jié)課的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點:
1、少一些高難度的理論分析和復(fù)雜的多步驟計算,盡量把抽象的知識生活化和形象化,讓學(xué)生通過生活來理解知識,同時利用知識來解釋、指導(dǎo)生產(chǎn)、生活。
2、適當(dāng)?shù)奶荻群推露?,照顧不同學(xué)習(xí)能力層次的同學(xué),讓所有同學(xué)都能夠參與學(xué)習(xí)和思考,有收獲。
3、讓學(xué)習(xí)走向生活,給學(xué)生預(yù)留一定的不同難度的課后實踐探究問題,培養(yǎng)實踐能力。
4、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)和反思,提升知識和能力的高度。
5、根據(jù)本地學(xué)生實際學(xué)習(xí)情況,本節(jié)內(nèi)容分為兩部分,兩個教學(xué)時進(jìn)行。第一部分讓學(xué)生通過簡單的實驗理解機械效率,能夠?qū)ο嚓P(guān)問題進(jìn)行分析和計算,達(dá)到對機械效率的切實理解,掌握實驗探究各種機械效率的方法,為下一節(jié)實踐探究各種機械效率做好充分準(zhǔn)備。第二部分為實踐探究課,同學(xué)們應(yīng)用上節(jié)所掌握的知識和方法及要求探究不同機械在多種情況之下的機械效率,并且進(jìn)行歸納總結(jié),加深對機械效率的認(rèn)識理解,同時能夠利用所掌握和發(fā)現(xiàn)的知識去解決生產(chǎn)生活的實際問題。
①理解有用功,額外功,總功,以及三者之間的區(qū)別、聯(lián)系等關(guān)系。
②掌握機械效率的意義和計算方法。
③掌握通過實驗、實踐探究、測量和分析計算各種機械的機械效率的方法。
通過實驗采集數(shù)據(jù)和分析,初步形象的理解機械效率,然后能夠在理論分析的層次更加深入透徹的理解機械效率以及影響機械效率的各種因素。并且最終能夠從理論走向生活和生產(chǎn)。
3、情感和態(tài)度目標(biāo):
培養(yǎng)學(xué)生合作的團(tuán)隊精神,實事求是的科學(xué)態(tài)度以及理論實踐相結(jié)合,主動探究尋求真理的科學(xué)精神。
四、重難點:
重點:通過實驗探究初步理解機械效率,能夠進(jìn)行簡單的計算分析。
難點:對機械效率深入分析,掌握機械效率的影響因素,能夠區(qū)分功、功率、機械效率等容易混淆的概念和意識。掌握實驗探究機械效率的基本方法。
本堂課應(yīng)該有以下幾點突出表現(xiàn):
1、教師成為學(xué)生們學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者,巧妙和高效的引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題,不應(yīng)該成為知識的灌輸者,甚至教師要學(xué)會裝“不懂”讓學(xué)生教老師,體現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位,培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)的能力。
2、實驗、實踐和理論相結(jié)合,首先由生活發(fā)現(xiàn)問題,通過實驗探究歸納總結(jié),解決問題。然后上升到高層次的理論分析,最后又回歸到生產(chǎn)生活中。切實的體現(xiàn)物理科技知識教育的價值和意義。
3、師生之間具有良好的互動,教師能夠切實的掌握學(xué)生對于知識和能力的把握程度,能夠隨機應(yīng)變,及時調(diào)整教學(xué)方式及內(nèi)容。
4、巧妙鋪墊,預(yù)留學(xué)習(xí)內(nèi)容,為下節(jié)實驗探究做好充分的準(zhǔn)備。
5、對機械效率深層次,高高度的理論分析,掌握測量機械效率的基本方法
學(xué)生活動:教師引導(dǎo)示例,利用多媒體展示圖片,學(xué)生分析運送磚頭時的有用功,額外功、總功。
引導(dǎo)學(xué)生分析:在實際使用機械的時候,總功總是大于有用功,不得不做額外功。
②表達(dá)式:
學(xué)生活動:翻看書本,找出答案回答。并且對知識點加強記憶。
(二)實驗探究,切實體驗實際,測量滑輪組的機械效率。
2、學(xué)生分組實驗,采集數(shù)據(jù),分析計算,并且把各組數(shù)據(jù)公布于黑板之上。教師引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié),進(jìn)行評估。
(三)課本例題分析處理,明確規(guī)范解題格式、方法和要求。
學(xué)生活動:抽點學(xué)生分析題目,講解思路。強化解題格式。
1、公式的變形應(yīng)用,配置一道小型的練習(xí)題。
練習(xí)1、已知某工地上滑輪組的`機械效率是85%,要把質(zhì)量為200千克的磚塊提升10米,則滑輪組自由端拉力應(yīng)該做多少功?
學(xué)生活動:討論效率大越大,則說明機械所做的有用功越多?
機械效率大小跟所做的各種功大小沒有任何必然的關(guān)系,只說明有用功在總功當(dāng)中的比例、份額。當(dāng)控制變量時,討論相互之間大小關(guān)系。
機械效率小于1,所以各種機械可以按照我們需求省力或者省距離,但是絕對不省功。
4、討論思考:機械效率與功率的區(qū)別,能否說機械效率越大,則功率越大,或者說功率越大,效率越大?
當(dāng)有用功一定時,盡量減少額外功(減小總功)提升相同質(zhì)量的磚頭一定高度
同一個滑輪組提升重物,盡量增加重物質(zhì)量,好比打的包車,盡量多座人
(六)、簡單習(xí)題訓(xùn)練,檢測知識掌握程度。
③甲乙兩臺機器,甲的機械效率是85%,乙的機械效率是60%,則( )
④一滑輪組,不記繩重和摩擦,用它來提升一重為G的貨物時,其機械效率為80%。若用該滑輪組來提升一重為2G的貨物時,其機械效率( )
A.大于80%
B.等于80%
(七)總結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容,引導(dǎo)如何對待生活學(xué)習(xí)。多,快、好、省。
(八)安排下節(jié)教學(xué)內(nèi)容,安排課后作業(yè)。
下節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容預(yù)告及安排:
1.實踐探究同一滑輪組機械效率是否恒定、
要求:提出自己的猜想,別且根據(jù)猜想設(shè)計可行的實驗驗證方法,提前設(shè)計好數(shù)據(jù)采集表格。
九、課后作業(yè):
1.用一個動滑輪把重為1000 N的物體提高2 ,所用的力是550 N,則有用功為_____,總功為_____,這個滑輪組的機械效率為_____,動滑輪的重力_____N(不計繩重及摩擦)
2.如圖1所示,用此裝置拉一重為100 N的重物,使其在地面上做勻速直線運動,若不計滑輪重和摩擦,所需拉力為8 N,則物體與地面間的摩擦力為_____N。實際此裝置的機械效率為80%,欲使物體以0.6 /s的速度沿水平地面前進(jìn),那么實際拉力為_____N,拉力在 5 s內(nèi)做的功為_____。
3.用500 N的力拉著滑輪組繩子的自由端移動8 時,可將滑輪組懸掛的重為1500 N的物體勻速提高2 ,則額外功占總功的百分比是 [ ]
A.25%
B.75%
C.15%
D.85%
4.一個滑輪組經(jīng)改進(jìn)后提高了機械效率,用它把同一物體勻速提升同樣的高度,改進(jìn)后與改進(jìn)前相比較[ ]?
B.總功不變,額外功減小了?
D.以上說法都不對?
5.起重機在1 in內(nèi)能把5.0×104 N的物體勻速提高30 ,它的機械效率是60%,在 1 in內(nèi),起重機所做的有用功為多少?所做的總功為多少?總功率是多少W?
6、用滑輪勻速提升360 N的物體,假若滑輪組的機械效率為80%,繩子所能承受的最大拉力為100 N,考慮既省力又方便,問:此滑輪組應(yīng)由幾個定滑輪幾個動滑輪組成?實際拉繩的力多大?
十、板書設(shè)計:
一、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識與技能
1.能結(jié)合實例分析什么是有用功、額外功和總功。
2.明確機械效率是描述做功效率的物理量。能利用機械效率的公式進(jìn)行簡單的計算。
3.能設(shè)計實驗,測定某種簡單機械的機械效率。
(二)過程與方法
1.通過探究使用動滑輪的特點,知道使用機械就要做額外功。
2.通過實驗與討論,認(rèn)識提高機械效率的主要方法。
(三)情感態(tài)度與價值觀
知道提高機械效率的實際意義和方法,有合理改進(jìn)機械、提高效率的意識,增強將科學(xué)服務(wù)于人類的責(zé)任感。
二、教學(xué)重難點
本節(jié)內(nèi)容由“有用功和額外功”“機械效率”兩部分構(gòu)成,機械效率是本節(jié)教學(xué)的`重點。教學(xué)中要通過實例分析有用功、額外功和總功,使學(xué)生真正認(rèn)識機械效率的含義。測量滑輪組的機械效率是本節(jié)的難點。教學(xué)中要組織學(xué)生經(jīng)歷測量的全過程,如讓學(xué)生經(jīng)歷組裝實驗裝置、測量數(shù)據(jù)、得出結(jié)論的過程,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時增加他們的實踐體驗。
重點:機械效率的概念和有關(guān)計算。
難點:測量滑輪組的機械效率。
三、教學(xué)策略
以“利用動滑輪提升重物”為背景,提出問題:動力對繩子做功等于動滑輪提升重物所做的功嗎?讓學(xué)生猜測并設(shè)計實驗來驗證自己的猜想。學(xué)生經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn),動力對繩子做的功總是大于動滑輪提升物體做的功。進(jìn)一步分析討論,引出有用功、額外功和總功,以及它們之間的關(guān)系和效率的概念。通過理解、運用機械效率解決實際問題,認(rèn)識到提高機械效率的兩種方法:減小額外功和增加有用功。在討論了怎樣提高機械效率的問題之后,把效率問題延伸到學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活中。使學(xué)生明白只有提高學(xué)習(xí)效率才能順利完成任務(wù)。
四、教學(xué)資源準(zhǔn)備
多媒體設(shè)備、實物投影儀、動滑輪、鉤碼、鐵架臺、彈簧測力計、刻度尺、細(xì)線等。
一、知識回顧:
3.機械效率總小于1,且無單位,結(jié)果使用百分?jǐn)?shù)表示 三類常考機械效率問題: 1.斜面:??
注意:1、 做功:W=Fs 正確理解物理學(xué)中“功”的意義(做功的必要條件,三種不做功的情況)
2、知道功的原理是一切機械都遵守的普遍規(guī)律。使用任何機械都不省功,功的原理是對所有機
械都普遍適用的原理。(理想情況:所有方式做功均相等,實際用機械做功都比直接做功多)
(1)機械效率是反映機械性能優(yōu)劣的主要標(biāo)志之一,有用功在總功中所占的比例越大,機械對總功的利用率就越高,機械的性能就越好。
(2)在計算機械效率時,要注意各物理量名稱所表示的意義。
(3)因為有用功只占總功的一部分,有用功總小于總功,所以機械效率總小于1。
功率是表示做功快慢的物理量,它跟功和時間兩個因素有關(guān),并由它們的比值決定。
機械效率和功率是從不同的方面反映機械性能的物理量,它們之間沒有必然的聯(lián)系。功率大的機器不一定效率高。
做過一定量的物理題目之后,會發(fā)現(xiàn)很多題目其實思考方法是一樣的,我們需要按物理模型進(jìn)行分類,用一套方法解一類題目。例如宏觀的行星運動和微觀的電荷在磁場中的偏轉(zhuǎn)都屬于勻速圓周運動,關(guān)鍵都是找出什么力_了向心力;此外還有杠桿類的題目,要想象出力矩平衡的特殊情況,還有關(guān)于汽車啟動問題的考慮方法其實同樣適用于起重機吊重物等等。物理不需要做很多題目,能夠判斷出物理模型,將方法對號入座,就已經(jīng)成功了一半。
高考越來越重視解題規(guī)范,體現(xiàn)在物理學(xué)科中就是文字說明。解一道題不是列出公式,得出答案就可以的,必須標(biāo)明步驟,說明用的是什么定理,為什么能用這個定理,有時還需要說明物體在特殊時刻的特殊狀態(tài)。這樣既讓老師一目了然,又有利于理清自己的思路,還方便檢查,最重要的是能幫助我們在分步驟評分的評分標(biāo)準(zhǔn)中少丟幾分。
物理題目常常是假想出的理想情況,幾乎都可以用我們學(xué)過的知識來解釋,所以當(dāng)看到一道題目的背景很陌生時,就像今年高考物理的壓軸題,不要慌了手腳。在最后的20分鐘左右的時間里要保持沉著冷靜,根據(jù)給出的物理量和物理關(guān)系,把有關(guān)的公式都列出來,大膽地猜想磁場的勢能與重力場的勢能是怎樣復(fù)合的,取最值的情況是怎樣的,充分利用圖像_的變化規(guī)律和數(shù)據(jù),在沒有完全理解題目的情況下多得幾分是完全有可能的。
初中將學(xué)習(xí)大量的重要的物理概念、規(guī)律,而這些概念、規(guī)律,是解決各類問題的基礎(chǔ),因此要真正理解和掌握,應(yīng)力求做到“五會”:
能表達(dá):明確概念、規(guī)律的表達(dá)公式及公式中每個符號的科學(xué)意義。
會變形:會對公式進(jìn)行精確變形,并理解變形后的含義。
能應(yīng)用:能應(yīng)用概念和公式進(jìn)行簡單的判斷、推理和計算。
問:根據(jù)以上實驗,你能算出有用功在總功中占的百分比嗎?
學(xué)生演算,答出計算過程和結(jié)果。
有用功總小于總功,所以機械效率總小于1”
教師指出:表示機械效率的字母的讀音。機械效率用百分?jǐn)?shù)表示,沒有單位。
問:某起重機的機械效率是70%,它表示什么意思?
答:使用起重機提升重物時所做的有用功跟總功的比值是70%,也可以說有用功在總功中占有70%,另30%做的.是額外功。
閱讀課本提高機械效率一段,小結(jié)要點,指出采取減小額外功是提高機械效率的有效方法。
例題:用圖2所示滑輪組把重600牛的貨物勻速提高2米,所用的拉力是375牛,求總功、有用功和這個滑輪組的機械效率。
要求學(xué)生板演,教師講評。
教師小結(jié):解答這類問題首先要認(rèn)真審題,弄清已知條件。其次要注意,用滑輪組提起貨物的高度與人把繩子末端拉下的距離之間的關(guān)系。還要分清總功和有用功??偣κ侨死没喬嵘浳飼r總共做的功,也就是人拉繩子的力做的功(或說動力對滑輪組做的功),計算時,功(W總)=拉力(F)×繩端所通過的距離(s)。有用功是指滑輪組克服貨物所受重力豎直升高所做的功,計算時,有用功(W有用)=F?s。因為貨物勻速上升,所以滑輪對貨物拉力的大小等于貨物重,即F=G。貨物提升的高度s用字母h表示(要與動力通過的距離s加以區(qū)分)。所以,有用功(W有用)=貨物重(G)×貨物提升ツ高度(h)。
應(yīng)該指出,在涉及機械效率問題時,功的原理也是適用的。這時動力所做的功等于機械克服阻力所做的功。使用機械時仍不省功,而且還要不可避免地做額外功。
四、布置作業(yè)?:1.課本章后習(xí)題8,要求計算出總功、有用功、機械效率。根據(jù)計算結(jié)果答出哪些說法正確。
解析:根據(jù)η=W有用/W總可得,機械效率的高低跟機械是否省力和費力無關(guān)。當(dāng)W總一定時,W有用越大,η才越大。只根據(jù)W有用越多,無法確定η的高低。由η=W有用/W總、W總=W有用+W額外可得η=W有用/(W有用+W額外),所以可判斷選項D是對的。
解析:在使用機械時,改變機械做功的時間或高度,有用功和總功會同時改變相同的倍數(shù),由η=W有用/W總可得,機械效率不會改變。由η=W有用/W總、W總=W有用+W額外可得 η=W有用/(W有用+W額外),當(dāng)W有用一定時,W額外越少,η就越高。
3.小剛用一個動滑輪把50 kg的物體提高1 m所用的力是294 N,那么他做的總功和有用功分別是( )
解析:根據(jù)動滑輪的特點可知,物體上升1 m,繩子的自由端要移動2 m,根據(jù)總功和有用功的計算公式得W總=Fs=294 N×2 m=588 J,W有用=Gh=mgh=50 kg×9.8 N/kg×1 m=490 J。
4.課本圖中的三種方法中,運沙子做的有用功為_____________J,其中第____________種方法做的總功最少,第________________種方法的效率最高。
解析:根據(jù)W=Fs求出有用功:W有用=G沙h=100 N×6 m=600 J和三種方法中的總功,再加以比較。根據(jù)η=W有用/W總求出三種方法的效率,通過比較得出答案。
5.用如圖15-2-1所示的滑輪組勻速提升鉤碼,已知鉤碼總重8 N,彈簧測力計的示數(shù)為3 N,繩子自由端被拉上去了30 cm,則使用該滑輪組做的總功為___________J,額外功為__________J,這個滑輪組的機械效率是_________________。
解析:根據(jù)該滑輪組的組裝,可看出有三段繩子承擔(dān)鉤碼,那么繩子自由端移動的距離是鉤碼移動距離的3倍,由W總=Fs、W有用=Gh、W總=W有用+W額外可求出使用滑輪組做的總功和額外功,再根據(jù)η=W有用/W總求出機械效率。
6.在探究“斜面的機械效率跟傾斜程度的關(guān)系”實驗中,要保證不同傾斜程度的斜面_________相同。要達(dá)到探究目的,需要測量不同傾斜程度的斜面的機械效率,那么,測機械效率時,需要測量的物理量有___________________;需要的測量工具是_________________。
解析:因為斜面的光滑程度影響機械效率,所以該實驗要保證斜面的光滑程度相同。根據(jù)η=W有用/W總及W總=Fs和W有用=Gh,可以得出要測量的物理量;根據(jù)所要測的物理量,確定合適的測量工具。
C.機械效率越高,越省力 D.機械效率越高,有用功占總功的比例越大
解析:本題考查對機械效率概念的理解。根據(jù)η=W有用/W總可知機械效率與時間和力無關(guān);因為在使用機械時,總功總大于有用功,所以機械效率總小于1。根據(jù)機械效率的定義可判斷選項D是正確的。
2.如圖15-2-2是工人師傅往高處運送貨物的兩種方法,提升的重物均為500 N,動滑輪重均為10 N,不計摩擦和繩子重。下列說法中正確的是( )
解析:因為不計摩擦和繩子重,根據(jù)滑輪組省力情況,可以判斷兩種方法所用拉力的大小以及繩子末端和物體移動的距離之間的關(guān)系。在甲圖中的拉力等于滑輪和重物總重的1/2,拉力移動的距離等于重物的2倍,在乙圖中的拉力等于滑輪和重物總重的1/3,拉力移動的距離等于重物的3倍,所以甲圖中的拉力大于乙圖中的拉力。依據(jù)η=W有用/W總=Gh/Fs,求出機械效率進(jìn)行比較。
解析:對于一個固定的滑輪組來說,承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)為n,那么繩子末端移動的距離就是重物移動距離的n倍,所以η=W有用/W總=Gh/Fs=G/nF=mg/nF,由此可知滑輪組的機械效率跟距離無關(guān),跟物體受到的重力有關(guān)。因為在使用滑輪組時,做的額外功主要是克服動滑輪的重力做的功,所以改變繩子的繞法不會改變機械效率,只有動滑輪越重即個數(shù)越多,做的額外功就越多,機械效率反而低。
4.小紅在探究“影響滑輪組機械效率高低的因素”時,提出下列假設(shè):
然后小婷設(shè)計了如圖15-2-3所示的實驗驗證,進(jìn)行對比來驗證小紅提出的假設(shè),則該實驗驗證的假設(shè)是( )
解析:從題中的假設(shè)可以看出,機械效率可能受多個因素的影響,在驗證其中某個因素是否影響機械效率時要用控制變量法。比較本實驗,可以看出實驗中動滑輪相同,物體重相同,而承重繩子的段數(shù)不同。對滑輪組來說,滑輪組的機械效率跟物體上升的高度無關(guān)。通過比較可以得出答案。
5.如圖15-2-4,在“測定滑輪組的機械效率”的實驗中,如果沒有刻度尺,對于如圖15-2-4所示的滑輪組,只要用彈簧測力計測出鉤碼受到的重力G,然后_____________拉動彈簧測力計使重物升高,讀出拉力F的值就可以算出η=____________。
解析:對于滑輪組來說,承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)為n,那么繩子末端移動的距離就是重物移動距離的n倍,所以η=W有用/W總=Gh/Fs=G/nF。
6.如圖15-2-5所示,小剛用如圖所示的動滑輪,拉著物體M以0.5 m/s的速度在水平面上做勻速直線運動,物體重20 N,它受到的摩擦力是物重的0.2倍,水平拉力為25 N。2 s內(nèi)拉力做的功是_________________J,該動滑輪的機械效率是_________________。
解析:題中是用動滑輪拉物體,那么,W有用不等于Gh,因為直接用手拉物體用的力不等于物重,而等于物體受到的摩擦力,所以有用功等于物體受到的摩擦力乘以物體移動的距離。根據(jù)動滑輪的特點和速度公式,求出物體和拉力移動的距離,根據(jù)總功的計算方法,求出總功和有用功,再根據(jù)η=W有用/W總求出機械效率。
7.李明在做“測定斜面的機械效率”的實驗,他把測得的數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中,并算出了該斜面的機械效率。
斜面長s/m 斜面高h(yuǎn)/m 物重G/N 拉力F/N 有用功/J 總功/J 機械效率
0.5 0.25 2 1.5 0.5 0.5 100%
在相互交流中,李洋一眼就看出李明測得的機械效率是錯的,他告訴李明機械效率不可能為100%。
(1)請你幫李明找找機械效率為100%的原因是______________,李明測得的實際機械效率應(yīng)為_______________。
(2)若李明還用這個斜面去拉重為5 N的木塊,該斜面的機械效率將_______________。(選填“變大”“變小”或“不變”)
解析:根據(jù)W總=Fs和W有用=Gh檢驗有用功和總功的對錯,再根據(jù)η=W有用/W總檢驗機械效率的對錯,并求出正確答案。根據(jù)影響斜面機械效率的因素,可判斷物體因重發(fā)生變化時斜面機械效率的變化。
8.用一個動滑輪將重600 N的物體勻速拉上高處,拉力應(yīng)不小于____________N,若動滑輪的機械效率為75%,則拉力應(yīng)為_______________N。
解析:由動滑輪的特點可判斷出拉力的最小值以及繩子末端和物體移動距離間的關(guān)系,根據(jù)η=W有用/W總=Gh/Fs=G/2F,可求出拉力的大小。
9.(浙江杭州模擬,33)如圖15-2-6所示,小周學(xué)過有關(guān)“機械效率”的知識后提出了一個問題:“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有沒有關(guān)系?”針對這個問題他做了在斜面上勻速拉動物塊的探究實驗,并記錄實驗數(shù)據(jù)如下:
實驗次數(shù) 斜面的傾斜程度 物體重G/N 物體上升高度h/m 沿斜面拉力F/N 物體移動距離s/m 有用功W有/J 總功W總/J 機械效率η
1 較緩 5.0 0.10 1.6 0.50 0.50 0.80 63%
2 較陡 5.0 0.15 2.2 0.50 0.75 1.1 68%
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),可求出第三次實驗的有用功為______________J,總功為_____________J,機械效率是___________________;
(2)通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析,你認(rèn)為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是:斜面越陡,越_________________;
(3)通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析,你對斜面機械效率的問題可獲得的初步結(jié)論是:________。
解析:(1)有用功W有用=Gh=5 N×0.25 m=1.25 J,總功W總=Fs=3.1 N×0.50 m=1.55 J,斜面的機械效率為η= ×100%=80.6%。
(2)通過實驗數(shù)據(jù)的分析,斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是:斜面越陡,越費力。
(3)分析1、2、3三次實驗,可得出:斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有關(guān),在其他條件不變的情況下,斜面越陡機械效率越高。
答案:(1)1.25 1.55 81%或80.6% (2) 費力
10.(2010四川遂寧模擬,43)如圖15-2-7所示,用滑輪組提起重900 N的物體,繩子自由端拉力F為400 N,重物在20 s內(nèi)勻速上升了10 m。求:
(1)物體上升的速度;
(2)提起物體所做的有用功;
(3)滑輪組的機械效率。
解析:(1)物體上升的速度v= =0.5 m/s。
(2)提起物體所做的有用功W有用=Gh=900 N×10 m=9 000 J。
η= ×100%=75%。
答案:(1) 0.5 m/s (2)9 000 J (3)75%
1.本節(jié)課首先通過具體的情景讓學(xué)生知道有用功、額外功、總功;在此基礎(chǔ)上理解機械效率,并通過探究斜面的機械效率,加深機械效率的認(rèn)識。
2。通過對機械效率的學(xué)習(xí),讓學(xué)生對效率問題在更廣闊的背景下有個初步的概念,使學(xué)生把物理學(xué)習(xí)與自己的生活實際聯(lián)系起來,具有于任何事情都要注意效率的科學(xué)態(tài)度。
使學(xué)生勇于探究日常用品或器件的物理原理,具有將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活、社會初中的意識。
師:小明家最近買了一處新樓房,一單元二樓。想把洗手間、廚房裝修一下,需把沙子運到二樓。請同學(xué)們根據(jù)需要,選擇器械幫助小明家解決這個問題,看看哪個小組選的辦法最好?
(把沙子裝入桶中,用動滑輪把沙子拉到樓上;在地面與樓面之間搭上木板,將沙子裝入袋子沿著木板推到樓上……)
師:假如用動滑輪提升沙子,請同學(xué)們觀著提沙子的過程(媒體顯示)。
哪部分功是我們不需要,但不得不做的?
假如用斜面推沙子(媒體顯示),有用功、總功、額外功各是多少?
師:假如我們用下面三種方法搬運沙子(媒體顯示),
你認(rèn)為哪一種方法最好?為什么?
生:討論回答。(第三種方法最好,因為第三種方法做的額外功最少。)
師:工作中,我們總是希望額外功越少越好;也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。在物理學(xué)中,用機械效率表示有用功在總功中所占的比例。(板書機械效率:有用功在總功中所占的比例)表示機械效率;W有表示有用功;W總表示總功。那么,機械效率應(yīng)該怎樣表示?
師:觀察計算結(jié)果,對“機械效率”,你能發(fā)現(xiàn)什么?
師:同學(xué)們,剛才我們知道上面斜面的機械效率,任何斜面的機械效率都一樣嗎?請同學(xué)們再來觀察用斜面推物體的情景(媒體顯示)。
通過觀察上面用斜面推物體的情景,對斜面的機械效率你能提出什么問題?
(斜面的'機械效率與斜面的傾斜程度有什么關(guān)系?斜面的機械效率與斜面的粗糙程度有什么關(guān)系?……)
(在斜面高一定時,斜面的傾斜程度越大,機械效率越高;在斜面的長、高一定時,斜面越光滑,機械效率越大。)
師:請同學(xué)們根據(jù)提出的問題和做出的猜想,每一小組選擇其中的一個問題進(jìn)行實驗,設(shè)計出實驗的方案。
師:下面請同學(xué)們根據(jù)設(shè)計的實驗方案,選擇桌面上的器材進(jìn)行實驗。
(1.有用功、額外功、總功;2.機械效率:定義、公式、計算;3.探究:斜面的機械效率。)
師:根據(jù)生活中你使用的機械,想想:怎樣提高機械效率?結(jié)合自己的學(xué)習(xí)實際,如何提高學(xué)習(xí)效率?
2.機械效率:有用功與總功之比公式?jīng)]有單位,小于1,常用百分?jǐn)?shù)表示。
了解什么是有用功、額外功和總功。
通過參與探究斜面機械效率的活動,學(xué)習(xí)擬訂簡單的科學(xué)探究計劃和實驗方案。
首先讓學(xué)生看課本圖14.4-1,弄明白三幅畫的意思,然后討論用圖中三種不同方法,把100n重的沙子運上三樓,哪種辦法最好。學(xué)生可能對第二、三兩種方法的區(qū)別不太理解,可引導(dǎo)學(xué)生注意桶的重量與口袋重量的不同。然后引導(dǎo)學(xué)生分析每種情況需要做的功,引出有用功、額外功、總功的概念。
這里意在使學(xué)生加深了解有用功、額外功的概念。實際使用機械時,人們總是希望額外功少些。杠桿、起重機、電梯等所有機械都有一些是有用功,一些是額外功。通過討論,讓學(xué)生明白什么是有用功,什么是額外功。
為了使學(xué)生明白為什么要引入機械效率這一概念,懂得機械效率的意義,在講述有用功和額外功之后,應(yīng)強調(diào)指出,使用機械做功,為了工作需要以及不可避免地存在摩擦等原因,額外功是不可避免的。例如用水桶從井里提水,目的是把水提上來,所以提水的功是有用功,提桶的功是額外功,而為了把水提上來,水桶是不可缺少的。額外功是我們不需要的,它白白浪費能量,因此應(yīng)盡量減小它。使用不同的機械來提起物體,我們希望做的額外功越少越好,或者說,有用功與總功越接近越好。不同機器這方面的差別,通常用有用功在總功中占的百分比來表示,叫做機械效率,給出機械效率的公式。一臺機器所做的有用功與總功越接近,這臺機器的機械效率就越高。
課本列舉了一個計算機械效率的例題,意在練習(xí)機械效率公式的應(yīng)用,使學(xué)生加深認(rèn)識有用功和總功的概念。
最后指出,提高機械效率有重要的經(jīng)濟意義,可以減少能耗,降低生產(chǎn)成本,應(yīng)對這個問題重視。還可以讓學(xué)生議議:除了用機械做功有個效率問題外,干別的事情有沒有效率問題,在更廣闊的背景下對效率問題有個初步觀念。
這個探究的目的是讓學(xué)生學(xué)習(xí)測量斜面的機械效率,通過探究加深對機械效率的理解,摩擦是影響機械效率的重要因素之一,同時讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識利用斜面也可以省力。
教師在引導(dǎo)學(xué)生提出問題后,要讓學(xué)生獨立完成探究過程。同時還可用粗糙程度不同的斜面,進(jìn)一步探究摩擦對機械效率的影響。
1.有用功是14400j,總功是24000j,機械效率是60%,起重機提升裝貨物用的容器所做的功、各部件之間的摩擦做功等都是額外功。
2.略。
3.提高機械效率的主要辦法是:改進(jìn)機械的結(jié)構(gòu),例如提水時用容積較大而重量較輕的水桶等;按規(guī)程進(jìn)行保養(yǎng)、合理使用以減小摩擦。
(1)了解什么是有用功、額外功和總功。
通過參與探究斜面機械效率的活動,學(xué)習(xí)擬定簡單的科學(xué)探究計劃和實驗方案。
在實驗中培養(yǎng)合作精神,養(yǎng)成實事求是、尊重實驗結(jié)果的科學(xué)態(tài)度。
●教學(xué)重點:知道有用功、額外功和總功,理解機構(gòu)效率。探究斜面的機械效率。
1.引導(dǎo):課文107頁中的各種方法都能把沙子運到樓上,同學(xué)們由此可以提出什么問題?[總共做了多少功?克服沙子重力做多少功?各種方法做功是否同樣多等問題。]
1.組織討論。找出各種方法中的共同點和不同之處。[用不同方法,人所做的功不完全相同,但克服沙子重力所做的功是相同的。]
2.能區(qū)分有用功、額外功和總功的含義了嗎?
人對沙子所做的功是對我們有用的功,叫做有用功。對桶、口袋所做的功是非我們需要但又不得不額外所做的功,叫做額外功。有用功和額外功之和叫做總功。
分析:使用任何機械都不可避免地要做額外功,即有用功始終都要小于總功。
3.機械效率:有用功跟總功的比值叫做機械效率。機械效率的公式:
提出問題:機械效率可以大于100%嗎?分析得出:使用機械時會不得不做一些額外功,所以機械效率必然小于100%。
例題:起重機把質(zhì)量為0.6t的重物勻速提升了3m,而它的電動機所做的功是3.4×104J,起重機的機械效率是多少?
1.閱讀“斜面的機械效率”。了解實驗裝置和實驗過程。
2.設(shè)計簡單的實驗報告和記錄表格。
1.有用功:我們所需要的功額外功:對于額外負(fù)擔(dān)所不得不做的功。總功:有用功與額外功。
2.機械效率:有用功與總功之比。公式,沒有單位,小于1,常用百分?jǐn)?shù)表示。
提出問題、猜想、設(shè)計實驗方案、進(jìn)行實驗、分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論、評估。
本節(jié)課由再探動滑輪的演示實驗,引導(dǎo)學(xué)生分析計算兩次做功的不同,從而引出有用功、額外功、總功的概念。再討論:用水桶從井中提水的時候,所做的功哪部分是有用功,哪部分是額外功?如果桶掉到井里,從井里撈桶的時候,撈上的桶里帶了一些水,這種情況下哪部分是有用功,哪部分是額外功?突破了對三種功的理解,既讓學(xué)生鞏固了基本概念的掌握,又讓學(xué)生能熟練應(yīng)用所學(xué)知識應(yīng)用到基本問題上來!通過對現(xiàn)實案例中的有用功、額外功、總功的分析,幫助學(xué)習(xí)理解水平方向和豎直方向做有用功所克服的力的不同,再實例分析斜面上克服摩擦力做的是額外功,與水平方向克服摩擦力做的是有用功的區(qū)別。分析完后,多媒體展示三種搬砂方案,對三種搬砂方案中的額外功進(jìn)行比較,再對三種方案的優(yōu)劣進(jìn)行分析比較,自然的過渡到機械效率這個知識點.在機械效率這個知識點上,按“定義→公式→例題→練習(xí)→現(xiàn)實中的機械效率分析”物理知識點學(xué)習(xí)的一般順序進(jìn)行。再由”不同機械效率不同,那么同種機械效率相同嗎?”馬上就進(jìn)入了第二個主要知識點“影響滑輪組的機械效率的因素的學(xué)習(xí)。這樣設(shè)計體現(xiàn)了物理概念教學(xué)的有效性,通過計算讓學(xué)生經(jīng)歷了物理概念的形成過程,獲得更深刻的感性認(rèn)識,既鞏固了所學(xué)知識,有培養(yǎng)了學(xué)生的分析、應(yīng)用能力。
由于一節(jié)課時間有限,本節(jié)課只能著重讓學(xué)生掌握基本知識點,應(yīng)用知識解決問題,還需上兩節(jié)習(xí)題課加以解決。
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