資源簡介

(共23張PPT)
第十二章 簡單機械
第4節(jié) 機械效率
教學(xué)分析
課前準(zhǔn)備
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.結(jié)合實例了解什么是有用功、額外功和總功，并清楚它們之間的關(guān)系
2.知道什么是機械效率,知道機械效率總小于1,掌握其計算方法
3.通過實驗探究影響機械效率的因素,找出提高機械效率的方法
課前準(zhǔn)備
教學(xué)分析
學(xué)習(xí)重點 ：知道機械效率，掌握其計算方法。
學(xué)習(xí)難點 ：探究影響滑輪組機械效率的因素。
學(xué)習(xí)方法 ：實驗探究法、舉例講述法
相關(guān)準(zhǔn)備：刻度尺、鉤碼（0.2kg)若干、彈簧測力計、鐵架臺、滑輪組、長約2m的細(xì)繩、一塊長木板、小車、幾塊高度不相等的木塊、毛巾、玻璃
教學(xué)內(nèi)容
01
情境引入
02
互動新授
03
鞏固拓展
04
課堂小結(jié)
點我喔
情境引入
想一想
小明家裝修房子,需要把這堆沙子從一樓運到三樓,你有哪些方法 請同學(xué)們思考討論
互動新授
知識點一 有用功和額外功
小活動
如下圖所示,將重100N的沙子運到三樓,每個樓層的高度是3 m.(樓板的厚度不計)
1.圖中三種方法有什么區(qū)別
2.每種方法人需做幾部分功
3.哪部分功是無論采取哪種方法都必須做的功
4.每種方法中,人一共做了多少功
圖中三種方法是有區(qū)別的,第一種情況人用桶提著沙子上三樓,第二種情況是人用動滑輪將桶與沙子提到三樓,第三種情況是人用動滑輪將口袋與沙子提到三樓.
提示:三種方法的目的均是把沙子運到三樓,在此過程中沙子升高的距離是兩層樓的高度,即6m.
互動新授
第一組:第一種情況是人用桶提著沙子走上三樓,克服自身重力做功、將桶提到三樓做功、將沙子提到三樓做功,這種情況下,人用桶提著沙子上三樓做的功:W1=G人h+G桶h+G沙h=(400 N+20 N+100 N)x6 m=3 120 J.
第二組:第二種情況是人用動滑輪將桶與沙子提到三樓,將動滑輪提到三樓做功、將桶提到三樓做功、將沙子提到三樓做功.這種情況下,人用動滑輪將桶與沙子
提到三樓做的功:W =G動h+G桶h+G沙h=(10 N+20 N+100 N)X6 m=780 J.
第三組:第三種情況是人用動滑輪將口袋與沙子提到三樓,將動滑輪提到三樓做功、將口袋提到三樓做功、將沙子提到三樓做功,這種情況下,人用動滑輪將口袋與沙子提上三樓做的功:
W =G動 h+G袋 h+G沙h=(10 N+5 N+100 N)x6 m=690 J.
互動新授
其實,我們的原本目的“將沙子運上三樓”需要做多少功呢
W=G:h=100 NX6 m=600 J.
這個600]的功是人們?yōu)榱诉_(dá)到目的,無論采用哪種方法都必須做的功,稱為有用功(W有用).除了這600J之外,上面的三種情況中,我們都多做了一些功.這些功是人們?yōu)檫_(dá)到一定目的時并不需要但又不得不額外做的功,稱為額外功(W額外).
為什么會產(chǎn)生額外功呢
總結(jié):它的產(chǎn)生主要有兩種原因:
(1)提升物體時,克服機械自重、容器重量等所做的功,如用動滑輪提一桶水時,克服動滑輪和桶重所做的功為額外功.W額外=G‘h.
(2)克服機械的摩擦所做的功都是額外功,W額外=fs.
人們在達(dá)到一定目的的過程中,實際做的功等于有用功與額外功的總和,這個功叫作總功,W總=W有用十W額外.
互動新授
知識點二 機械效率
由三個小組分別找出各自情況下的有用功、額外功和總功.
第一組:有用功是600J,額外功是2520J,總功是3120J;
第二組:有用功是600J,額外功是180J,總功是780J;
第三組:有用功是600J,額外功是90J,總功是690J.
如果讓大家來選擇,你會采取哪種方式將沙子運上三樓呢
互動新授
如果我們在選擇某一簡單機械完成相同的功,大家將會選擇什么情況的機械呢 (要選擇少做額外功的機械)
這應(yīng)該是反映機械優(yōu)劣的一個很重要的指標(biāo).我們將有用功跟總功的比值叫作機械效率,用字母n表示.即:機械效率=有用功/總功.用字母表示為:n=W有用/W總
關(guān)于機械效率,強調(diào)以下幾點:
1.機械效率是有用功與總功之比,它只有大小,沒有單位(1)由于有用功總小于總功,所以機械效率總小于1,通常用百分?jǐn)?shù)來表示;(2)機械效率是標(biāo)志機械做功性能好壞的物理量,機械效率越高,這個機械的性能越好.
2.機械效率由有用功和總功兩個因素決定,分析機械效率高低時不能只考慮
一個因素。
(1)當(dāng)總功一定時,機械做的有用功越多,或額外功越少,機械效率就越高;(2)當(dāng)有用功一定時,機械所做的總功越少,或額外功越少,機械效率就越高;(3)當(dāng)額外功一定時,機械所做的總功越多,有用功在總功中所占的比例就越大,機械效率就越高。
互動新授
下面我們通過一道例題，來進(jìn)一步理解“機械效率”.請看教材P119例題，并找出已知量和所求量。
互動新授
得出：已知量有：重物的質(zhì)量m = 0.5t，重物被勻速提升的高度h = 3m，電動機所做的總功W總 = 3.4×10 4J，所求量是：起重機的機械效率n 提問：要想求出“起重機的機械效率”，你的解題思路是什么 要求哪些物理量，求這些物理量所用的公式分別是什么
總結(jié)：我們要求的物理量有：1 .有用功W有用，用到的公式為W有用= Fh.2 .機械效率n用到的公式為n=W有用/W總
.注意：因為起重機是勻速提升重物，所以起重機對重物的拉力與重物受到的重力是一對平衡力，即拉力的大小F = mg .重物在拉力的作用下沿著豎直方向移動的距離h = 3 m .
互動新授
知識點三 提高機械效率的方法
想一想
機械效率總是一定的嗎 我們以滑輪組為例,設(shè)計實驗來探究這個問題.
實驗器材:刻度尺、鉤碼(每個200g)、彈簧測力計、鐵架臺、長約2m的細(xì)繩.組裝如右圖所示的滑輪組,
問:我們要測量此滑輪組的機械效率,實驗思路是什么 .
問:要想知道有用功和總功,需要測量哪些量
互動新授
想一想
【實驗步驟】
1.用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G并填入下表.
2.按照右圖安裝滑輪組,分別記下鉤碼和繩端(彈簧測力計掛鉤底部)的位置.
3.緩慢拉動彈簧測力計,使鉤碼升高,讀出拉力F,用刻度尺測出鉤碼提升的高度ん和繩端移動的距離s,將這三個量填入下表.
4.算出有用功 W有用、總功 W總、機械效率n,并填入下表.
5.改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上面的實驗.
實驗數(shù)據(jù)記錄表:
互動新授
想一想
用同一滑輪組提升重力不同的物體時,機械效率是不同的,提升的重物越重,機械效率越高.
同一機械,提升某一重物時的機械效率計算出來了,如果更換了重物,這個滑輪組提升新的重物時的機械效率會發(fā)生變化,這是同學(xué)們在機械效率的計算題中極易忽視的問題.
人們在使用機械時,總希望有用功在總功中所占的比例大些,具體應(yīng)該怎么辦呢
在一般情況下,有用功是一定的.因此,提高機械效率的方法是減小額外功,而不是增大有用功.
額外功的產(chǎn)生主要是克服摩擦做功和克服機械自重做功,因此從減小額外功這一角度出發(fā),提高機械效率的主要方法是:改進(jìn)機械結(jié)構(gòu),盡量減小機械自重;合理使用機械,按規(guī)定進(jìn)行保養(yǎng)以減小摩擦.
互動新授
斜面也是一種機械,那么使用斜面能否省功 若不能省功,那么斜面的機械效率與哪些因素有關(guān) 我們該如何測量并探究斜面的機械效率呢
設(shè)計實驗
討論完成以下問題:
(1)當(dāng)一個物理量與幾個因素有關(guān)時,我們用什么方法來進(jìn)行實驗
(2)探究斜面的機械效率,需要測量哪些物理量
(3)我們需要哪些測量儀器
(4)斜面的機械效率表達(dá)式是什么
(5)你準(zhǔn)備怎樣測量拉力的大小
互動新授
小問題
【實驗器材】一塊長木板、小車、彈簧測力計、刻度尺、幾塊高度不相等的木塊、毛巾、玻璃、細(xì)繩.
3.實驗過程
(1)用彈簧測力計測得小車的重力G
(2)用長木板和木塊組成如圖所示的斜面,把小車通過細(xì)繩與彈簧測力計連接,沿斜面拉動彈簧測力計,把小車勻速拉上斜面.
(3)分別從彈簧測力計上讀出拉力F,并用刻度尺測出小車移動的距離s和升高的高度h.
互動新授
實驗結(jié)論：
(1)實驗表明,使用斜面不能省功.(2)在使用光滑程度一樣的斜面時,斜面越陡,越不省力,機械效率越高
鞏固拓展
下列說法中正確的是(D)
A.機械效率越高,機械做功一定越快
B.做功越多的機械,機械效率一定越高
C.功率越大的機械,機械效率一定越高
D.做功越快的機械,功率一定越大
鞏固拓展
解析:功率是表示機械做功快慢的物理量,功率大只表示機械做功快;機械效率是表示機械對總功利用率高低的物理量,機械效率高只表示機械對總功的利用率高,功率大的機械,機械效率不一定高;機械效率高的機械,功率也不一定大,所以 A、C選項錯誤,做功越多的機械,有用功與總功的比值不一定大,機械效率不一定高,所以B選項錯誤,做功越快,功率一定越大,因為功率是表示做功快慢的物理量,所以D選項正確,
鞏固拓展
如右圖所示,用50N的拉力使物體勻速上升,不計繩重與摩擦,此時整個裝置的機械效率是80%.
(1)物體的重力是多大
(2)若物體的重力是240N,則繩的拉力是多大
課堂小結(jié)
下節(jié)課，再見！

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