13.3 如何提高机械效率.doc

课 时 计 划第 周 星期 第 节 年 月 日课题13.3 如何提高机械效率三维目标知识与技能知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算，会测算滑轮组的机械效率。知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。过程与方法经历测算滑轮组机械效率的过程，学习测算简单机械效率的方法。情感态度与价值观通过学习“效率”的概念，增强节约意识，提高对科学发展观的认识。教材分析重点有用功、额外功、总功及机械效率难点同一机械的效率是可变的课前准备教师用：铁架台、滑轮组（一个定滑轮和一个动滑轮组成）、细绳、钩码（每个重为2N）、演示用弹簧测力计、演示用刻度尺学生用：铁架台、滑轮组（一个定滑轮和一个动滑轮组成）、细绳、钩码（每个重为2N）、弹簧测力计、刻度尺教学过程（含板书设计、作业布置）一、引入新课复习：1、举几个力对物体做功的事例，说说力对物体做功的共同特征。2、 如何计算功？说出功的计算公式与单位。复习好上节课中功的概念与计算，为本节学习做好知识准备。2、 认识有用功、额外功和总功问题情境：桶掉在井中，从井中捞桶和用桶从井中打水。讨论：这两个过程中： 人做功了吗？人都是对哪些物体做功了？ 在人做的功中，对谁做的功起到了积极的作用？对谁做的功产生了消极的效果？ 产生消极作用的那部分功可以不做吗？ 学生汇报后总结： 有积极作用的功是我们在做功过程中需要的功，我们称之为有用功；产生消极作用的功是我们不需要的功，称之为无用功或额外功。两个过程中我们的目的不同，所以有用功也不同。 额外功虽然对目的的完成起消极作用，但为了完成目的却又不能不做。问题：我们在其他做功过程中是否也不得不做额外功呢？举几个身边的事例讨论一下。结论：额外功是为了完成有用功而不得不做的功。 有用功与额外功的和我们称之为总功，是我们在完成目的时实际所做的功。W总W有用W额外以生活中的简单问题情境激发矛盾，使学生弄清不同目的下的有用功、额外功和总功的含义，有用功和额外功的关系，理解额外功存在的意义。3、 机械效率和如何提高机械效率问题情境：如果桶重10N，从10m深的水井中打水和捞桶时都提上来50N的水，分别计算打水和捞桶这两个过程中的有用功和额外功。 打水 捞桶W有用G水h W有用G桶h =50N10m =10N10m =500J =100JW额外G桶h W额外G水h =10N10m = 50N10m =100J =500J 问题：如果让你选择完成打水和捞桶其中一个过程，你会选择哪个？说明你选择的理由。学生回答。总结：做相同的总功，我们都希望有用功越多越好，也就是有用功占总功的比例越大越好。所以我们就把有用功与总功的比值叫做机械效率。 练习：计算出上面打水和捞桶过程中的机械效率。答案：打水的机械效率：83.3 捞桶的机械效率：16.7讨论：以打水为例，如何提高打水时的机械效率？学生讨论后回答，总结：方法一是在不增加桶重的前提下，增加桶中水的重量；方法二是不增加水的重量时，减少桶的重力。 教师归纳：提高机械效率从减少额外功和增加有用功两个方面着手。认识机械效率的意义，练习机械效率的计算，从学生熟知的问题中归纳提高机械效率的方法，从生活到物理。问题：生活中我们会使用各种简单机械来帮助完成任务，使用机械做功机械效率能为100%吗？为什么？学生讨论总结：使用任何机械都要做额外功，所用任何机械的效率1。也就是说使用机械不仅没省功，还要多做功。知道任何机械的效率总小于1的客观事实，进一步理解机械功原理。4、 滑轮组的机械效率 讨论：分析滑轮组工作中的总功、有用功和额外功，说明额外功的产生原因。 额外功在滑轮组的问题中是很难直接测量的。我们利用什么器材、测量什么物理量就可以求出滑轮组的有用功和总功，进而测出滑轮组的机械效率？实验中为了能准确测量各物理量要注意什么？ 学生讨论后，学生边回答教师边演示所说问题：克服绳重、滑轮的摩擦、动滑轮的重力所做的功都是额外功；对重物做的功是有用功，所以要测量物重和物体上升的高度；人手提拉绳子做的功是总功，所以要测量拉力和拉力移动的距离；如果拉动绳子的速度不均匀，测量拉力时弹簧测力计的示数会不稳定，因此要匀速拉动。实验前弄清要测量的物理量和测量中的注意事项，给实验做好充分的准备。学生实验：把各小组分成两大组，组装成上图中的滑轮组，分别完成活动1和活动2，并将测量结果记录在表格中。活动1 ： 用塑料轻质滑轮提重物，用铁质滑轮提同一重物，计算机械效率表格及数据实验次序钩码重G（牛）弹簧秤示数F（N）钩码提升高度h（m）绳子自由端移动距离S（m）人拉绳做的功W总（J）动滑轮提升钩码做的功W有用（J）机械效率用塑料滑轮21101020220289%用铁制重滑轮22701020540234%活动2：用同一滑轮组提升不同重物，计算不同情况下的机械效率表格及数据实验次序钩码重G（牛）弹簧秤示数F（N）钩码提升高度h（m）绳子自由端移动距离S（m）人拉绳做的功W总（J）动滑轮提升钩码做的功W有用（J）机械效率提升1个钩码21.10.10.20.220.289%提升2个钩码42.1 01020420.495%讨论分析：通过实验，比较实验结果，从中你能得到什么结论？针对你的结论，如果你是工程设计人员，你能对装置提出改进措施从而提高其机械效率吗？总结归纳：影响滑轮组机械效率的因素影响因素探究结论改进措施、提高效率与提升重物的重有关同一个动滑轮，提升重物越重，机械效率越大使装置在满载的情况下工作与动滑轮自重有关不同的动滑轮，提升相同的重物，动滑轮自重越小的机械效率越高改进机械结构，使它更合理，轻巧动滑轮自身部件的摩擦机械自身摩擦越大，效率越低对机械进行保养，保持良好的润滑，减少摩擦问题：你对实验中测量滑轮组机械效率的方法有什么意见？还有其他方法吗？总结：由于绳子自由端移动距离S和钩码提升高度h是有关系的，S=nh，所以可以相互抵消，只要知道滑轮组中吊着动滑轮的绳子段数n就可以了。实验后讨论影响滑轮组机械效率的具体因素，反思实验过程，讨论更加简便的测量方法。5、 小结本节课中我们学习了有用功、额外功和总功的概念，还认识了机械效率，学会测量滑轮组的机械效率。练习：1、机械效率越大的机械必定是 A、越省力； B、越省功；C、有用功越多； D、有用功在总功中占的比例越大。2、不计摩擦，用定滑轮、动滑轮、滑轮组分别提升同一重物上升同一高度，则机械效率最大的是 A、定滑轮； B、动滑轮