机械效率教学设计 (3)

第3节 机械效率教学设计 五女山学校 张秋菊教学准备教学目标1.1 知识与技能：o 明确有用功、额外功、总功的概念o 知道机械效率的意义o 机械效率的公式及应用o 测滑轮组的机械效率测斜面的机械效率1.2过程与方法：通过师生互动，让学生理解有用功、额外功、总功。理解功的计算公式，知道功的原理和概念。培养学生的观察能力。1.3 情感态度与价值观：培养学生严谨的科学态度培养学生的科学世界观。教学重难点2.1 教学重点有用功、总功、额外功的概念；机械效率的计算和怎样提高机械效率2.2 教学难点机械效率的计算和怎样提高机械效率教学工具多媒体设备教学过程6.1 引入新课【师】我国的许多农村都没有自来水，人们为了食用水，要从井中打水，在从井中提水上来的过程中，人们对哪些物体做了功？【生】水桶、滑轮【师】这些功都是人们希望做的吗？对谁做的功才是有用的呢？【师】下面我们进行这样的一个实验来看看：以动滑轮为例，比较手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功。 设计方案：需测量的物理量和使用工具：【师】实验中需要注意哪些点？【生】测拉力时，应匀速拉动弹簧秤。还有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。【师】接下来自己设计表格，进行多次实验，将实验数据填入表格。 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。结合我们课堂刚开始的提问，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。6.2 新知介绍一、有用功、额外功、总功【师】上面我们已经介绍了有用功和额外供的定义了。那么接下来，为了熟悉有用功、额外功和总共的概念，我们来看这样的案例。案例：小明家最近买了一处新楼房，家在三楼。想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼。请同学们根据需要，选择器械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组选的办法最好？如图所示的三种方法供参考：第1种是人直接提着沙子上楼；第2种是把沙子放进桶里，人通过动滑轮把沙子拉上楼；第3种是把沙子放进质量较小的袋子里，人通过动滑轮把沙子拉上楼。【师】请学生发表自己的见解，提出各种方案。并对各个方案进行讨论，比较优缺点。【生】经过讨论。第一种方法太不方便。第三种方法最好，因为它比第二种方法用的力小。提升相同高度做的功少。有用功和额外功、总功【师】结合用动滑轮提升沙子，请同学们观看提沙子过程的视频。思考：在把沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？在几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？【板书】一般来说，有用功：机械对外所做的功额外功：机械克服自身部件的重力和摩擦力所做的功总功：动力对机械所做的功。总功等于有用功与额外功之和。【师】前面实验中，正如各位同学所想的，第三种方法最好，因为第三种方法做的额外功最少，总功最少。【师】现在大家讨论：不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体做的功一样吗？（手拉绳做的功与动滑轮对沙子做的功相等吗？）如果通过实验探究这个问题？设计实验方案：用手通过一只弹簧测力计拉一个动滑轮，沿竖直方向匀速缓慢提起重为G的钩码。为了探究上述问题需要测量的物理量是：手对绳的拉力F、手移动的距离s、钩码的重力、钩码上升的高度h。改变钩码的数量，重复上述测量。设计表格，将实验数据填入表中。实验数据：【师】手拉绳所做的功与动滑轮拉钩码所做的功是否相等？哪一个做的功多一些？你认为产生这一现象的原因是什么？分析实验误差，指出要使重物重一些，误差就会小一些。【生】回答问题：不相等手拉绳做的功多有摩擦，在提起重物时还要提起动滑轮。二、机械效率【师】工作中，我们总是希望额外功越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，1。【生】学生讨论：1.机械效率有单位吗？2为什么机械效率没有大于1的？3用小数和百分数来表达机械效率，你认为那种表达更好？通过多媒体展示例题：利用如图2所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计。求：总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。【师】如何测量滑轮组的机械效率；通过实验，探究机械效率的求法：1实验原理：2器材：刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、甲、乙两个滑轮组、长约2m的细绳。3步骤：用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。分别记下钩码和弹簧测力计的位置。缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。算出有用功W有用、总功W总功、机械效率并填入表格。实验次数【师】实验结论：1动滑轮重一定,物重越大，机械效率高。2物重一定，动滑轮越重，机械效率低。讨论：如何提高滑轮组的机械效率？【生】得出：提高滑轮组的机械效率的主要方法有：尽可能地增加物重，减小动滑轮重，减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦三、提高机械效率的方法1、提高机械效率的意义：减少能耗，降低生产成本。2、当W有一定时,减少W额,可提高效率.比如影响滑轮组效率的因素有:动滑轮和绳重；绳与轮之间的摩擦.所以,我们可以使用轻质材料做动滑轮或尽量减少动滑轮的个数；还可通过加润滑油来减少轴处的摩擦及使用较细的绳子等措施,以此来提高它的效率.当W额一定时,增加W有,可适当提高机械效率.比如,对于同一滑轮组(额外功不变),增加所提物体的重, 就会越大,机械效率就会越高.总之,提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。对于滑轮组而言,要提高效率,可增加有用功的同时尽量减小额外功。四、机械效率的测量原理：【师】应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。提升重物越重，做的有用功相对就多。摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。五、机械效率与功率的区别功率是表示机械做功的快慢,功率大只表示机械做功快；机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量,效率高只表示机械对总功的利用率高.因此,功率大的机械不一定机械效率高。如内燃机车的功率是4210W,但它的效率只有3040%；而机械效率高的机械,它的功率不一定就大,如儿童玩具汽车的电动机效率可达80%,但功率只有几瓦。课后小结课堂知识点总结：有用功：定义：对人们有用的功。计算公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总斜面：W有用=Gh额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额=W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用W额=FS= W有用斜面：W总= fL+Gh=FL机械效率定义：有用功跟总功的比值。即物理意义 机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量.若机械效率越大,表示该机械对总功的利用率越高,即机械做的有用功占它所做的总功的比例越大,或者说额外功占总功的比例越小,也说明该机械的性能越好.提高机械效率方法：1.额外功不变的情况下，增加有用功：增加物体的重。2.有用功不变的情况下减少额外功：减少滑轮与绳子之间的摩擦。课后习题1课堂练习1、下列说法正确的是（ C ）A、机械的功率越大，做功越多B、机械的效率越高，做功越快C、机械的功率越大，做功越快D、有用功越多，机械的效率越高2、关于功、功率、机械效率说法正确的是（ C ）A、功率越大，做功越快，机械效率越大B、做功越少，功率越小，机械效率越小C、功率越大，反映做功越快，与机械效率无关D、机械效率越大，表明它做的功越多3、如图所示，一物重为G，从斜面的底端A，在拉力F作用下，匀速运动到顶端B，若重物受到斜面的摩擦力为f，斜面的机械效率,则 （ C ）A.f=F,=Gh/FL B.f=F-Gh/L,=1-Gh/FLC.f=F-Gh/L,=Gh/FL D.f=F, =1-Gh/FL4、某同学做滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的甲、乙两滑轮组提升同一重物若物重为120N，每个动滑轮重20N，摩擦及绳重不计（1）通过计算比较甲、乙两滑轮组的机械效率；（2）若甲挂的重物为180N，它的机械效率为多少？通过计算你发现什么规律？答案：机械效率为90%，同一滑轮组，所提重物越重，机械效率越高。 2作业布置1、完成配套课后练习题板书第十二章简单机械 机械效率1、有用功、额外功、总功有用功：定义：对人们有用的功。公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总斜面：W有用=Gh额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。公式：W额=W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=fL总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用W额=FS= W有用斜面：W总= fL+Gh=FL2、机械效率定义：有用功跟总功的比值。即物理意义机械效率是表示机械对总功利用率高低的物理量.若机械效率越大,表示该机械对总功的利用率越高,即机械做的有用功占它所做的总功的比例越大,或者说额外功占总功的比例越小,也说明该机械的性能越好.3、提高机械效率的方法提高机械效率的意义：减少能耗，降低生产成本。由可知:A.当W有一定时,减少W额,可提高效率.比如影响滑轮组效率的因素有:动滑轮和绳重；绳与轮之间的摩擦.所以,我们可以使用轻质材料做动滑轮或尽量减少动滑轮的个数；还可通过加润滑油来减少轴处的摩擦及使用较细的绳子等措施,以此来提高它的效率.B.当W额一定时,增加W有,可适当提高机械效率.比如,对于同一滑轮组(额外功不变),增加所提物体的重, 就会越大,机械效率就会越高.总之,提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。对于滑轮组而言,要提高效率,可增加有用功的同时