还剩3页未读,继续阅读
文本内容:
机械效率教材解读 效率的概念已广泛应用于工作、生活和学习等方面.教材通过再次探究动滑轮的活动,让学生体会到什么是有用功、额外功、总功,通过比较有用功和总功的大小,认识机械效率的物理意义,找出提高机械效率的方法.机械效率的概念涉及面广,内容抽象,并且是利用两个功的比值来定义该物理量的,学生较难把握.教学中要运用各种教学手段,让学生多看、多举例、多比较、多练习,从不同角度去体会效率的意义,联系生活实际,把效率问题从简单机械延伸到生活的方方面面.学生常常会把功率和机械效率问题混淆,教师应在习题课中强调,两者之间没有因果关系.教学目标知识与技能1知道什么是有用功、额外功和总功.2知道什么是机械效率,并会用有关公式进行简单的计算.3知道机械效率总小于1,知道提高机械效率的意义和主要方法.过程与方法1通过探究动滑轮的特点,知道使用机械就要做额外功.2通过实验与讨论,学习提高机械效率的主要方法.情感、态度与价值观1让学生体验科学探究带来的乐趣.2通过探究活动,让学生对机械的使用有新的认识.重难点处理重点理解什么是有用功、额外功、总功和机械效率,知道它们之间的关系.通过“再探动滑轮”,让学生猜测并动手设计实验来验证;通过对实验数据的分析,发现动力对绳子做的功总是大于动滑轮提升物体做的功,进一步分析讨论,引出有用功、额外功和总功的概念;由于额外功的存在,因此使用机械时存在效率的问题,然后通过事例分析,再结合学生探究实验帮助学生理解.难点理解机械效率的概念和物理意义,知道提高机械效率的方法,会进行相关的计算.通过对实例的讨论和理论的分析,知道因为额外功的存在,实际的机械效率均小于1;结合例题帮助学生理解和学会运用公式,提高分析、计算能力和综合运用能力;在此基础上,运用公式讨论并结合实验探究,总结出提高机械效率的方法.规律总结 滑轮组在具体使用时,按其装配方式,可分为两种情况竖直向上提升物体和水平方向移动物体.在计算滑轮组的机械效率时,要注意区分
①竖放η=×100%=×100%;
②平放η=×100%=×100%.其中G是被提升物体的重力,f是被水平拉动物体与地面间的摩擦力,n是滑轮组绳子的段数,F是绳子末端的拉力.利用这两个推导公式,可以在不计算功的情况下求出机械效率,有时非常方便.学点1 机械效率的概念问题1活动——“再探动滑轮”1如图11-5-1所示,该活动需要测量的物理量有__4__个,需要计算的物理量有__2__个.设计的实验表格如下图11-5-1实验次数绳受到的拉力F/N绳端移动的距离s/m钩码所受的重力G/N钩码上升的高度h/m拉绳所做的功WF/J滑轮拉钩码所做的功WG/J1232按教材中的步骤进行实验,将实验数据填入自己设计的表格中,并进行相应的计算.3对计算结果进行比较和分析,可发现拉绳所做的功总__大于__选填“大于”“小于”或“等于”滑轮拉钩码所做的功,这是因为__拉绳所做的功除用于滑轮拉钩码做功外,还用于克服动滑轮的重力做功,克服摩擦力做功__.问题2有用功、额外功、总功、机械效率1在“再探动滑轮”活动中,将钩码提升一定的高度是我们的目的,所做的功叫作__有用功__,记为W有用;用于克服动滑轮重和摩擦力所做的功并非我们所需要的,但又不得不做,我们将它叫作__额外功__,记为W额外;手拉绳所做的功叫作__总功__,记为W总.总功等于__有用功__与__额外功__之和,即__W总=W有用+W额外__.2物理学中,将有用功与总功的__比值__叫作机械效率.用公式表示为__η=×100%__.3根据你对机械效率的理解,尝试思考下列说法的正误,并与同学交流判断的理由.A.水桶掉到井里,把水桶捞上来时,对桶做的功是额外功B.有用功总是克服物体重做的那部分功,表达式一定是W有=GhC.机械效率总小于1D.机械效率越高,表示做功越快E.机械效率越高,表示做的有用功越多F.有用功相同时,额外功做得越少,机械效率越高[答案]A错误,理由水桶掉到井里,目的是捞桶,因而此时对桶做的功是有用功,克服水重做的功为额外功.B错误,理由如果目的是提升某物体,则有用功为克服该物体重所做的功,表达式为W有=Gh;如果是水平方向拉一个物体,则有用功为克服该物体所受阻力所做的那部分功,表达式为W有=fs物.C正确,理由对于实际的机械,总存在额外功,所以W有W总,因而机械效率总小于
1.D错误,理由机械效率越高,表示有用功占总功的比例越高;功率表示做功的快慢.机械效率和功率之间无必然的因果联系.E错误,理由机械效率越高,表示有用功占总功的比例越高,做的有用功不一定多.总功或额外功相同时,机械效率越高,所做的有用功越多.F正确,理由有用功相同时,额外功越少,则总功越少,有用功与总功的比值则越大,即机械效率越高.比较机械效率高低的常用方法有用功相同时,比额外功,额外功少的机械效率高;额外功相同时,比有用功,有用功多的机械效率高.学点2 机械效率的简单计算图11-5-2问 题如图11-5-2所示,用动滑轮和桶组成的装置来提水,已知滑轮重4N,桶重6N,桶中水重50N,现将这桶水在4s内匀速提升5m,所用拉力为32N.则1有用功为__克服水重__做的功,W有用=__Gh__=50N×5m=250J.总功为__拉力__做的功,W总=Fs=32N×10m=320J.额外功W额=__W总__-__W有用__=__320_J-250_J__=__70__J.2机械效率η=____×100%=____×100%≈__
78.1%__.学点3 测量滑轮组的机械效率探究1测量滑轮组的机械效率1小明测滑轮组机械效率的实验过程如图11-5-3所示.依据的实验原理是机械效率的公式__η=×100%__,其中W有用=__Gh__,W总=__Fs__.实验中小明匀速竖直向上拉动弹簧测力计,所获得的测量数据如图所示.由图知G=__2_N__,h=__
0.1_m__,F=__
0.8_N__,s=__
0.3_m__,测得η=__
83.3%__.图11-5-32实验过程中的注意事项__匀速竖直向上__拉动弹簧测力计.3如果不测量距离,能测量出机械效率吗?__能__,表达式为__η=__.4若在弹簧测力计静止时读取数据,这样得出的机械效率与实际值相比__偏大__选填“偏小”“偏大”或“相等”.理由__弹簧测力计静止时绳与滑轮间无摩擦,拉力会比匀速拉动时小__.探究2影响滑轮组机械效率的因素1猜想用滑轮组提重物时影响滑轮组机械效率的因素__主要因素是动滑轮重、物体重,次要因素是绳重和摩擦.与绳子的股数,重物被提升的高度、定滑轮的重等均无关__.图11-5-42用完全相同的滑轮组装成如图11-5-4所示的甲、乙两不同的滑轮组,分别将质量相同的钩码提高相同高度,用测力计测算出图甲的机械效率η甲和图乙的机械效率η乙,并比较.该实验的目的是探究__动滑轮的重__是否影响滑轮组的机械效率.猜测η甲__>__η乙.简述你的理由__将同样的钩码提升相同的高度,所做的有用功相同,甲装置中动滑轮个数比乙中少,克服动滑轮重所需做的额外功少__.实验结论__不同滑轮组提升同样重的物体时,所用的动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低__.3滑轮组的机械效率可能还与钩码重有关,为了用实验证明这个猜想.你的实验方法是__用相同的滑轮组提升不同重量的物体,多次实验,测量并比较机械效率__.实验结论__相同的滑轮组提升不同重量的物体时,物体越重,机械效率越高__.4综上所述,提高滑轮组机械效率的方法有__减小动滑轮的自重;增大被提升的物体重;减小摩擦等__.学点4 其他机械的机械效率探 究用如图11-5-5所示的实验装置测量杠杆的机械效率.实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升.图11-5-5思 考1实验中,将杠杆拉至图中虚线位置,测力计的示数F为__
0.5__N,钩码总重G为
1.0N,钩码上升的高度h为
0.1m,测力计移动的距离s为
0.3m,则杠杆的机械效率为__
66.7__%.请写出使用该杠杆做额外功的一个原因__克服杠杆自重克服摩擦力等做功__.2为了进一步探究杠杆的机械效率与哪些因素有关,一位同学用该实验装置,先后将钩码挂在A、B两点,测量并计算得到下表所示的两组数据次数钩码悬挂点钩码总重G/N钩码移动距离h/m拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η/%1A点
1.
50.
100.
70.
3071.42B点
2.
00.
151.
20.
3083.3根据表中数据,能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关,钩码越重其效率越高”的结论?答__不能__;请简要说明两条理由
①__两次实验时钩码没有挂在同一位置__;
②__仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的__.。