關于《機械效率》教學設計

　　【教學目標】

　　1．通過實驗探究知道動滑輪提升重物時，手拉繩做的功與動滑輪對重物

　　做的功是不等的；

　　2．知道W總、W有用、W額外的含義，并清楚他們之間的關系；

　　3．知道什么叫機械效率及其計算方法，并利用上述實驗探究的數據計算機械效率，知道機械效率點小于1；

　　4．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。

　　【教學重點】

　　通過實驗探究知道機械效率的存在。

　　【教學過程】

　　教師活動內容、方式

　　學生活動方式

　　一、引入

　　在使用簡單機械提升或移動物體時，我們要對機械做功，機械又要對物體做功，那么我們對機械做功和機械對物體做功相等嗎？

　　二、新課

　　（一）活動：以動滑輪為例，比較手拉繩做的功與動滑輪對重物做的功。

　　1．設計方案：

　　2．需測量的物理量和使用工具：

　　3．實驗注意點：

　　A、測拉力時，應勻速拉動彈簧秤。

　　B、繩自由端的拉力方向以豎直向上為宜，若方向向下，操作、讀數均不方便。

　　4．設計表格，進行多次實驗，將實驗數據填入表格。

　　5．得出結論：手拉繩做的功與動滑輪對重物做的功是_______(等或不等)的。

　　（二）有用功、額外功、總功

　　1．在上面的活動中，將鉤碼提升至一定的高度是我們的目的，所做的功叫做有用功，記作：W有用；在使用動滑輪提升重物時，需克服摩擦力作功，還要克服動滑輪的重力做功，這部分功雖然并非我們所需要的，但又不得不做，我們將它們叫做額外功，記作：W額外；如果把手的拉力（即動力）對動滑輪做的功叫做總功，

　　學生復習列舉出常用的簡單機械。

　　學生設計方案并指出測量功的步驟。

　　將實驗數據記入表格并得出結論。

　　記作W總，則總功應等于有用功與額外功之和。即W總＝W有用＋W額外。

　　2．以撈水桶或用水桶打水為例說明有用功、額外功、總功。

　　3．使用斜面時：將重物舉高h所做的功（Gh）為有用功；使用斜面時，沿斜面的推（拉）力所做的功（Fs）；服摩擦力所做的功為額外功。

　　（三）機械效率

　　1．定義：物理學中有用功與總功的比值叫機械效率。用η表示。

　　2．表達式：

　　3．說明：

　　①機械效率是有用功在總功中所占比例的多少，是一個比值，所以是一個無單位的物理量。

　　②因為W有用總小于W總，所以機械效率η總小于1。

　　③機械效率是描述機械性能優劣的物理量，機械效率高的機械性能優良。機械效率的高低與所使用的機械工作時是否省力、及省力多少無關；與機械工作時的快慢程度無關；與機械工作時所完成的功的數量多少也無關．

　　4．活動：

　　①根據上述測量結果計算不同情況下動滑輪的機械效率；

　　②實驗、討論動滑輪的機械效率與哪些因素有關？如何才能提高它的機械效率？

　　5．例題：

　　（1）用定滑輪緩慢提升質量為20kg的物體，所用拉力為220N，當物體提升2m時，求有用功、總功和動滑輪的機械效率。（g=10N/kg）

　　（2）由于在使用杠桿時的摩擦非常小，故杠桿是一種機械效率非常高的簡單機械，若用一根機械效率為90%的杠桿將一個18．0kg的物體提升50cm，需要做多少總功？（g=10N/kg）

　　三、學生總結歸納；

　　四、課堂訓練。

　　指出在撈水桶、用水桶打水、使用斜面時的有用功、額外功、總功。

　　學生討論、總結。

　　學生活動：計算不同情況下動滑輪的機械效率；實驗、討論動滑輪的機械效率與哪些因素有關？如何才能提高它的機械效率？

　　計算例題

　　學生總結

　　(可就所學的.幾種機械討論)

　　課堂訓練

　　【課堂訓練】

　　1．利用動滑輪提升物體，你能區別有用功和額外功嗎？

　　2．什么是機械效率？機械效率的大小可能大于1嗎？為什么？

　　3．關于功、功率、機械效率，下列說法中正確的是（ ）

　　A．物體受力且運動時，力對物體就做了功

　　B．功率大的機器做功一定多

　　C．功率大的機器做功就快

　　D．做功快的機器其機械效率一定高

　　4．如圖所示的滑輪組，不計拉線質量及滑輪轉動摩擦。重物G=200N，每一個滑輪重25N。當繩自由端拉力F拉力為N時，恰能讓重物G勻速上升。

　　5．一動滑輪改為定滑輪使用，這樣一定（ ）

　　A．不能改變機械效率

　　B．提高了功率

　　C．改變了動力的方向

　　D．節省了力

　　6．斜面長5m，高1m，把重為5000N的物體勻速地推向斜面頂端，若斜面是光滑的，則推力為______N；如果斜面不光滑，所用推力為1250N，則斜面的機械效率為______。

　　7．通過測量滑輪組機械效率的實驗，可得出下列各措施中能提高機械效率的是（ ）

　　A．增加動滑輪，減小拉力

　　B．減少提升重物重力，減小拉力

　　C．減少提升高度，減少做功

　　D．增加提升重物重力，增大有用功

　　8．兩臺機械完成的有用功之比W1：W2＝4：7，它們的機械效率分別為η1＝60％，η2＝75％，則兩臺機械所做總功之比為（ ）

　　A．5：7

　　B．7：5

　　C．16：35

　　D．35：16

　　9．如圖所示用滑輪或滑輪組提起同一重物，其中機械效率最高的是( )

　　A B C D

　　10．滑輪組將重500N的物體，舉高80cm的過程中，機械效率為80％，則此過程中有用功為J，額外功為J。若不計滑輪摩擦及拉線質量的影響，則可知動滑輪重N，當提升重物為400N時，滑輪組的機械效率為。

　　11．芳芳和蘭蘭運用如圖所示的實驗裝置測定了滑輪組的機械效率，在全班交流實驗結果時，老師提出：如果各組所用滑輪和串繞繩子的方式不變，改變其它因素，是否會影響它的機械效率呢？大家積極思考，提出了各種猜想，概括起來有如下幾種：

　　猜想1 可能與勻速提升的速度大小有關；

　　猜想2 可能與被提升的鉤碼重有關；

　　猜想3 可能與勻速提升的速度大小和被提升的鉤碼重都有關；

　　猜想4 可能與鉤碼被提升的高度有關。

　　芳芳和蘭蘭分別根據各自的猜想進行了探究，實驗記錄如下表。

　　（1）請幫助蘭蘭完成表中的一項計算；

　　（2）請根據她倆的實驗記錄，分別在表中寫出探究結果。

　　（3）歸納她倆的實驗探究，你所得的結論是：。

　　12．一保潔工人，要清洗一高樓的外墻，他使用了如圖所示的裝置進行升降，已知工人的質量為60kg，保潔器材的質量為20kg，人對繩的拉力為300N，吊籃在拉力的作用下1min勻速上升了10m，求：

　　（1）此過程中的有用功；

　　（2）拉力F做功的功率；

　　（3）滑輪組的機械效率（結果保留一位小數）。

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