机械效率熊明强西交大附中

二机械效率西安交大附中熊铭强一.教学目标知识与技能：知道什么是有用功、额外功和总功，知道什么是机械效率，了解如何提高机械效率及机械效率总小于１的原因。过程与方法：通过探究活动，理解机械效率的意义，会测滑轮组、斜面、杠杆的机械效率，以及对实验结论的分析。能够对知识进行归纳总结，提升。情感态度与价值观：培养主动与他人合作探究的精神。二.教学重点、难点教学重点：会测量滑轮组、斜面、杠杆的机械效率，会计算各种机械的机械效率。教学策略：通过探究滑轮组、斜面、杠杆的机械效率的实验达到巩固、理解机械的机械效率。教学难点：对滑轮组机械效率的综合计算。教学策略：对滑轮组的综合问题进行整理、归纳、分类。三.设计思路：本节课通过对各种机械的效率实验的复习、总结，归纳出影响各种机械的机械效率的因素，加强对机械效率的理解，在通过对各种情况下的机械效率四.教学资源：多媒体教学设备一套：可供实物投影、课件播放等。五.教学设计一．复习基本概念，以及易混淆的知识点1.机械效率:本节课以机械效率为主线,主要是研究杠杆、斜面、滑轮组的机械效率，对机械效率的考察其要求的综合能力很强，我们应从以下几个方面找到突破口:（1）理解功的定义，知道做功的两个必要因素，会运用功的公式W=FS求解机械功的大小，知道公的单位；（2）理解功率的定义，物理意义，会利用功率的公式P=W/t（P=FV）及变形公式求解物体的功率、做功的大小、速度；（3）要会判断利用杠杆、滑轮组、斜面做功时，哪一部分是有用功、哪一部分是总功，能找到各自的力和在力的方向上通过的距离。再利用功的公式求解总功、有用功，然后求机械效率。（4）探究滑轮组、斜面得机械效率是我们在学习中必须掌握的知识点。对实验的设计,对过程和方法的掌握，以及数据的收集,分析与论证、得出结论,以及对误差的分析等。2.功、功率及机械效率概念功、功率和机械效率的区别:功表示做功的多少,而功率表示做功的快慢,做功多的机械,功率不一定大,功率大的机械,做功不一定多,还要比较做功时间的长短.功率和机械率是两个不同的概念,是两个物理意义不同,也没有直接联系的物理量,功率大的机械,机械效率不一定大,机械效率大的机械,功率也不一定大。二．各种机械的机械效率实验：1.探究滑轮组的机械效率:(1)影响滑轮组的机械效率的因素:①物体的重;②绳与滑轮间的摩擦,滑轮与转轴间的摩擦;③绳子的自重(2)几个重要的结论:①同一个滑轮组的与所提升的物重有关,所提升的物重越重,滑轮组的机械效率越高;②用不同的滑轮组提升同一重物,动滑轮越重的滑轮组其机械效率越低.实验:探究滑轮组的机械效率.例:在探究定滑轮组机械效率的实验中(1)所用的实验器材除图中所示外，还需要、(2)实验中，用力拉弹簧测力计时应使钩码(3)若实验装置如图所示，需要计算动力F移动的距离s与重物G上升的高度h的关系是(4)要测量的物理量(并用符号表示)是：a．用弹簧测力计测量:b．用弹簧测力计测量:c．用测量：(5)实验中有用功W有=；总功W总=，其机械效率的表达式是ŋ=分析：本题注重对基础知识的掌握，要会设计和组装实验，会用公式（或字母、文字）表达出实验结论。要测出滑轮组的机械效率需测量出有用功和总功，需要得仪器还应该有刻度尺和铁架台，第（3）问中由s=nh可得出它们得关系，第（5）问中要用字母表示有用功，总功和机械效率。解答：（1）铁架台（支架）（2）匀速上升（3）s=3h（4）a．钩码得重力Gb．绳子的拉力Fc．刻度尺钩码上升的高度（5）Gh3FhG/3F2.探究斜面的机械效率例．小明学过机械效率后，提出了一个问题：“斜面的倾斜程度与斜面的机械效率有没有关系?”针对这个问题他在斜面上进行了匀速拉动物块的探究实验，并记录实验数据如下：实验次数斜面的倾斜程度物重G／N物体上升高度h／m沿斜面拉力F/N物体移动距离S/m有用功W有/J总功W总/J机械效率η1较缓63％2较陡68％3最陡

(1)将第三次实验数据填入表格中.(2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：

.(3)通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：

.

(4)如果小明还想要探究斜面机械效率与物重的关系，实验时应控制哪些条件不变?

分析：第三次缺少的是有功和总功，利用公式计算，注意克服自身重力做的功是有用功。分析表格数据知道，斜面越陡，拉力越大，效率越高.解：(1))W有用＝Gh=×0.25m=总功W总＝FS=×0.5m=1．55

J

η＝W有用/W总＝＝81％

(2)斜面越缓越省力

(3)在其条件不变的情况下，斜面越陡，机械效率越高

(4)斜面的倾斜程度、斜面与物体接触面的粗糙程度。点评：对于探究与计算斜面的机械效率是很常见的题目，我们必须明确影响斜面的机械效率有：斜面的倾角、斜面的粗糙程度。此题培养我们的分析与论证得出结论的探究能力，同时考察我们对控制变量法的理解及影响摩擦力的因素，体现了新课标的知识与能力的统一。三、滑轮组机械效率的综合题例1:现用一个如图所示的滑轮组,提升一个重为600N的重物,绳端的拉力大小为250N,求:(1)该滑轮组的机械效率是多大?(2)若用该滑轮组提升另一个重为1500N的重物,则绳端的拉力是多大?此时滑轮组的机械效率是多大?若物体以1m/s的速度向上匀速运动,拉力做功的功率是多大?分析与解答:(1)设物体被提高h人做的有用功:W有用=Gh=600h人做的总功:W总=FS=3Fh=3×250×h=750h滑轮组的机械效率:η＝W有/W总＝600h/750h＝80％(2)由(1)得F=(G物+G动)/n即G动=3F-G物=3×250N-600N=150N;当G’=1500N时,拉力F’=(G’物+G动)/n==(1500N+150N)/3=550N滑轮组的机械效率:η’＝W有用/W总＝G’h/F’S＝1500h/3×550h=％拉力的功率:P=F’V=550N×3x1m/s=1650W例2:小明利用如图所示的装置沿水平方向匀速拉动一个重2000Ｎ，A受到地面的摩擦力为600Ｎ，作用在绳端的拉力为250Ｎ，该装置的机械效率是．解:设物体在水平面运动的距离为hη＝W有用/W总＝fh/FS＝600h/(3×250h)=80％例3:现用一个如图所示的滑轮组,其机械效率为80%,提升一个重为600N的重物,求:(1)绳端的拉力是多大?(2)若用该滑轮组提升另一个重为1500N的重物,则绳端的拉力是多大?例3.利用如图所示装置,把质量为3kg、密度为3×103kg/m3的薄石块从水面下4m处拉出水面后,再提升了10m,共用时间10s