初二物理（北京版）-机械效率-3学案

《滑轮》学习任务单【学习目标】知道机械功的原理：使用任何机械都不省功了解有用功、额外功和总功知道机械效率的概念了解提高机械效率的意义、途径和方法【课上学习任务】物理实验一直接用手提升物体——模拟小壮拉石料使用动滑轮完成相同的工作——模拟小瘦拉石料的情况力/N移动距离/m力做的功/JT=h=W=F=s=W1=实验结论：物理实验二省力杠杆是否省功力/N移动距离/m力做的功/JT=h=W=F=s=W2=实验结论：物理实验三费力杠杆是否省功力/N移动距离/m力做的功/JT=h=W=F=s=W3=实验结论：从三次实验中，你发现使用机械做功的共同特点是什么呢？建立新知机械功的原理：有用功：总功：额外功：关系式：计算额外功：使用机械有用功/J总功/J额外功/J动滑轮绳端0.20.24省力杠杆绳端0.20.36费力杠杆绳端0.20.29建立新知机械效率：公式：学以致用小瘦利用动滑轮在20s内将总重700N的建筑材料匀速提高4m，小瘦拉力大小为500N。求：①他所做的有用功是多少?②他所做的总功是多少？③他所做的额外功是多少?④动滑轮的机械效率为多少？你能给小瘦一些切实可行的方法来提高使用动滑轮的机械效率吗？【课后作业】1.（单选题）下列关于机械效率说法正确的是()A．机械效率可能大于1B．减小额外功可以提到机械效率C．功率大的机械，机械效率高D．有用功占总功的比例越大，机械效率越高2.（多选题）小红利用如图1所示的装置匀速提升重物A，下列说法正确的是()A.增大提升重物A的高度，可以增大有用功B.增大提升重物A的速度，可以增大有用功C.减小定滑轮的重力，可以减小额外功D.减小动滑轮的重力，可以减小额外功图1图13.学习完机械效率后，小明认为只要有用功越多的机械的机械效率越大，他说的对吗？为什么？FF图2A4.某学校图书馆新进了一批图书，每包45kg，要从一层运送到约10m高的四层，图书管理员想省力的完成工作，在承重范围之内他从实验室找到两种滑轮，甲滑轮质量为1kg，乙滑轮质量为0.5kg，你建议他使用滑轮，你的理由是。图2是管理员用动滑轮提升图书的示意图，他用竖直向上的拉力F，在50s的时间里，将45kg的图书运到四层。(g=10N/Kg)在这个过程中，拉力F做的功为5000J。求：(1)有用功是多少；(2)动滑轮的机械效率η(3)拉力F的功率P；5.阅读下面材料，回答问题人类机械的发展——蒸汽机的发展史蒸汽机的出现使人类从依赖人力、畜力等原始动力中解脱了出来，实现了机器大生产，带领人类进入蒸汽时代。图3图3英国工程师塞维利仔细对帕平设计方案进行了研究，改良的蒸汽机为煤矿的开采抽水，也被命名为“矿工之友”。然而塞维利蒸汽机问题很多：效率很低，为了维持机器的运转需要烧很多的煤，好在它用于煤矿抽水工作，煤有的是。大约1712年，纽科门综合了两人研究蒸汽机中的优点，将抽水系统和动力蒸汽系统分开，虽然它的机械效率只有0.5%左右，但纽科门蒸汽机在当时非常成功，成为煤矿开采的必备设备，并连续使用了六十多年。直到1763年瓦特偶然一次给学校修理一台纽科门蒸汽机模型时，对其工作原理，机械效率，制造工艺进行了深入思考，经过多次实验发现在每次气缸循环中有四分之三的蒸汽热量被白白浪费了，1769年瓦特改良了的蒸汽机的效率为纽科门蒸汽机的三倍，瓦特于1781年发明双向气缸，1784年发明了平行四连杆机构，1788年发明离心式调速器，1790年发明蒸汽机气缸示工器。蒸汽机的工作性能与效率大大提高使蒸汽机先后应用于纺织、采矿、冶金、造纸等工业部门。由蒸汽机为机械供给推动力结束了人类对\t"/item/%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E9%9D%A9%E5%91%BD/_blank"畜力、\t"/item/%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E9%9D%A9%E5%91%BD/_blank"风力和水力的由来已久的依赖。以机械取代人力，机械化生产量远远大于手工劳作的生产量，掀起一场工业革命。蒸汽机技术不断改进，从最初的纽科门蒸汽机效率为0.5%到1840年可达8%，再到20世纪最高可达到20%以上，极大提高了机械效率，不过也远不能让人满意。随着技术的进步，19世纪末，汽油机和柴油机的出现以及电动机开始发展和推广，20世纪初，电动机已经在工业生产中取代了蒸汽机成为驱动机械的基本动力。新理论，新材料，新的加工工艺的不断提出，也将会给机械效率的提高带来更大的空间，人类探索的脚步永远不会停止。文章向我们展示人们在蒸汽机的制造和改良过程中，非常关注的是哪个物理量？你认为随着技术的发展，人类能不能制造出机械效率为100%的机械，为什么？想一想，我们在使用机械工作时都会关注哪些物理问题呢？【课后作业参考答案】1．答案：D解析：A.使用机械时由于额外功的存在机械效率都小于1；B.题目没有说明有用功的变化情况，根据公式，所以机械效率不一定提高；C.功率越大表示做功越快，但做的功多少是有用的，多少是额外的却不一定，所以机械效率不一定高。答案：AD解析：B.增大提升物体A的速度，可以提高功率，W=Pt，由于不知道做功时间，所以功率大不一定做功多；C.我们知道对于滑轮影响额外功的因素是动滑轮重和轴与轮的摩擦，定滑轮固定不动，所以没有移动距离s=0，根据W=Fs，不做功，所以不会影响额外功。答案：不合理。解析：我们虽然知道有用功越多，但在不知道额外功多少的情况，也不能判断机械效率的高低。答案：0.5kg，完成相同的提书任务，减小动滑轮重，可以减小额外功，在有用功相同情况下提高机械效率。（1）G=mg