关于《机械效率》教学设计
【教学目标】
1.通过实验探究知道动滑轮提升重物时,手拉绳做的功与动滑轮对重物
做的功是不等的;
2.知道W总、W有用、W额外的含义,并清楚他们之间的关系;
3.知道什么叫机械效率及其计算方法,并利用上述实验探究的数据计算机械效率,知道机械效率点小于1;
4.通过实验探究影响机械效率的因素,找出提高机械效率的方法。
【教学重点】
通过实验探究知道机械效率的存在。
【教学过程】
教师活动内容、方式
学生活动方式
一、引入
在使用简单机械提升或移动物体时,我们要对机械做功,机械又要对物体做功,那么我们对机械做功和机械对物体做功相等吗?
二、新课
(一)活动:以动滑轮为例,比较手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功。
1.设计方案:
2.需测量的物理量和使用工具:
3.实验注意点:
A、测拉力时,应匀速拉动弹簧秤。
B、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。
4.设计表格,进行多次实验,将实验数据填入表格。
5.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。
(二)有用功、额外功、总功
1.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,
学生复习列举出常用的简单机械。
学生设计方案并指出测量功的步骤。
将实验数据记入表格并得出结论。
记作W总,则总功应等于有用功与额外功之和。即W总=W有用+W额外。
2.以捞水桶或用水桶打水为例说明有用功、额外功、总功。
3.使用斜面时:将重物举高h所做的功(Gh)为有用功;使用斜面时,沿斜面的推(拉)力所做的功(Fs);服摩擦力所做的功为额外功。
(三)机械效率
1.定义:物理学中有用功与总功的比值叫机械效率。用η表示。
2.表达式:
3.说明:
①机械效率是有用功在总功中所占比例的多少,是一个比值,所以是一个无单位的物理量。
②因为W有用总小于W总,所以机械效率η总小于1。
③机械效率是描述机械性能优劣的物理量,机械效率高的机械性能优良。机械效率的高低与所使用的机械工作时是否省力、及省力多少无关;与机械工作时的快慢程度无关;与机械工作时所完成的功的数量多少也无关.
4.活动:
①根据上述测量结果计算不同情况下动滑轮的机械效率;
②实验、讨论动滑轮的机械效率与哪些因素有关?如何才能提高它的机械效率?
5.例题:
(1)用定滑轮缓慢提升质量为20kg的物体,所用拉力为220N,当物体提升2m时,求有用功、总功和动滑轮的机械效率。(g=10N/kg)
(2)由于在使用杠杆时的摩擦非常小,故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械,若用一根机械效率为90%的杠杆将一个18.0kg的物体提升50cm,需要做多少总功?(g=10N/kg)
三、学生总结归纳;
四、课堂训练。
指出在捞水桶、用水桶打水、使用斜面时的有用功、额外功、总功。
学生讨论、总结。
学生活动:计算不同情况下动滑轮的机械效率;实验、讨论动滑轮的机械效率与哪些因素有关?如何才能提高它的机械效率?
计算例题
学生总结
(可就所学的.几种机械讨论)
课堂训练
【课堂训练】
1.利用动滑轮提升物体,你能区别有用功和额外功吗?
2.什么是机械效率?机械效率的大小可能大于1吗?为什么?
3.关于功、功率、机械效率,下列说法中正确的是( )
A.物体受力且运动时,力对物体就做了功
B.功率大的机器做功一定多
C.功率大的机器做功就快
D.做功快的机器其机械效率一定高
4.如图所示的滑轮组,不计拉线质量及滑轮转动摩擦。重物G=200N,每一个滑轮重25N。当绳自由端拉力F拉力为N时,恰能让重物G匀速上升。
5.一动滑轮改为定滑轮使用,这样一定( )
A.不能改变机械效率
B.提高了功率
C.改变了动力的方向
D.节省了力
6.斜面长5m,高1m,把重为5000N的物体匀速地推向斜面顶端,若斜面是光滑的,则推力为______N;如果斜面不光滑,所用推力为1250N,则斜面的机械效率为______。
7.通过测量滑轮组机械效率的实验,可得出下列各措施中能提高机械效率的是( )
A.增加动滑轮,减小拉力
B.减少提升重物重力,减小拉力
C.减少提升高度,减少做功
D.增加提升重物重力,增大有用功
8.两台机械完成的有用功之比W1:W2=4:7,它们的机械效率分别为η1=60%,η2=75%,则两台机械所做总功之比为( )
A.5:7
B.7:5
C.16:35
D.35:16
9.如图所示用滑轮或滑轮组提起同一重物,其中机械效率最高的是( )
A B C D
10.滑轮组将重500N的物体,举高80cm的过程中,机械效率为80%,则此过程中有用功为J,额外功为J。若不计滑轮摩擦及拉线质量的影响,则可知动滑轮重N,当提升重物为400N时,滑轮组的机械效率为。
11.芳芳和兰兰运用如图所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率,在全班交流实验结果时,老师提出:如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变,改变其它因素,是否会影响它的机械效率呢?大家积极思考,提出了各种猜想,概括起来有如下几种:
猜想1 可能与匀速提升的速度大小有关;
猜想2 可能与被提升的钩码重有关;
猜想3 可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关;
猜想4 可能与钩码被提升的高度有关。
芳芳和兰兰分别根据各自的猜想进行了探究,实验记录如下表。
(1)请帮助兰兰完成表中的一项计算;
(2)请根据她俩的实验记录,分别在表中写出探究结果。
(3)归纳她俩的实验探究,你所得的结论是:。
12.一保洁工人,要清洗一高楼的外墙,他使用了如图所示的装置进行升降,已知工人的质量为60kg,保洁器材的质量为20kg,人对绳的拉力为300N,吊篮在拉力的作用下1min匀速上升了10m,求:
(1)此过程中的有用功;
(2)拉力F做功的功率;
(3)滑轮组的机械效率(结果保留一位小数)。
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