初中物理滬科版八年級(jí)全冊(cè)第十章機(jī)械與人第五節(jié) 機(jī)械效率導(dǎo)學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

學(xué)習(xí)目標(biāo)
1. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和討論，知道什么是有用功、額外功和總功；
2. 知道機(jī)械效率是描述做功效率的物理量；
3. 掌握機(jī)械效率的概念，會(huì)計(jì)算某種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率；
4. 理解影響機(jī)械效率的因素。
重點(diǎn)難點(diǎn)
1. 機(jī)械效率的概念和有關(guān)計(jì)；2. 測(cè)機(jī)械效率及知道提高機(jī)械效率的方法；3. 機(jī)械效率的理解及應(yīng)用。
學(xué)習(xí)過(guò)程
一、解剖做功過(guò)程中的有效性
假設(shè)：在我們學(xué)校旁有一座私人住宅正在建造中，現(xiàn)在需把100 N重的砂子運(yùn)到6 m高的樓上。想想看，有哪些方法，可以把砂子運(yùn)上去?
提出問(wèn)題：
1、對(duì)哪些物體做了功？
2、哪一部分功是有用的功？
3、哪一部分功是我們不需要額外做的功？
現(xiàn)在我們模擬搬運(yùn)沙子，請(qǐng)大家討論。這是一個(gè)利用滑輪組提升砂子的裝置圖，請(qǐng)觀察和思考：
1. 幾段繩子承擔(dān)物體和滑輪的總重?
2. 砂子升高h(yuǎn)，繩子末端移動(dòng)的距離s是多少?
3. 把100 N重的砂子運(yùn)上6 m高的樓上，需要做多少功?
4. 通過(guò)動(dòng)滑輪用桶將砂子運(yùn)上去，繩子末端用了70 N的拉力，實(shí)際做了多少功?
5. 想一想，這兩個(gè)功為什么不相等?
分析：我們的目的是把砂子運(yùn)上樓，所以把100 N重的砂子運(yùn)到6 m高的樓上，所以，對(duì)目標(biāo)對(duì)象所做的功，就是有用的功。對(duì)目標(biāo)對(duì)象以外的動(dòng)滑輪、人、桶、口袋等所做的功就為額外功，將砂子運(yùn)上去，在完成運(yùn)砂子的同時(shí)，還不得不對(duì)桶和動(dòng)滑輪也做了功，此外還要克服各種摩擦做功，這部分對(duì)砂子提上樓沒(méi)有用，但又不得不做的功，是額外功。
幾個(gè)基本概念：
有用功（W有用）：____________________________________
額外功(W額外)：____________________________________
總功(W總)：________________________________________
三者之間的關(guān)系：________________________
強(qiáng)調(diào)：實(shí)際做功就只有一個(gè)總功，有用功和額外功是不能分開(kāi)做的。
二、機(jī)械效率不計(jì)摩擦，不計(jì)動(dòng)滑輪重，不計(jì)繩重：F=
1. 滑輪組拉力F大小的三種情況：不計(jì)摩擦，不計(jì)繩重：F=
2. 討論與分析已知η：F=
(1)有沒(méi)有一種簡(jiǎn)單機(jī)械只做有用功，不做額外功?
(2)使用不同的簡(jiǎn)單機(jī)械做功，完成相同的有用功時(shí)，所做的總功是否相同?這說(shuō)明什么?
(3)額外功在總功中占的比例越多越好，還是越少越好?
在使用機(jī)械時(shí)我們最關(guān)心的是所做的這些總功中，有用功究竟占了多少。為此我們引入一個(gè)新的物理量，叫做機(jī)械效率。
機(jī)械效率的概念：
物理學(xué)中，將____________與________________的比值叫做機(jī)械效率。即：_______________________
計(jì)算公式：________________________
特別的對(duì)于滑輪組： S = n h ， η = G/nF
注意：在實(shí)際計(jì)算中，機(jī)械效率通常被表示為一個(gè)百分?jǐn)?shù)，沒(méi)有單位；由于W總_____W有，所以W有/W總＜1，因此機(jī)械效率必然_______________100%．如果有人告訴你某機(jī)器：η大于1或大于100%，那肯定是錯(cuò)誤的。機(jī)械效率是表示機(jī)械做功性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，做的有用功占總功的比例就越大，這個(gè)機(jī)械的性能就越好。
比較：機(jī)械效率與功率是兩個(gè)完全不同的概念
這兩個(gè)物理量是從不同方面反映機(jī)械性能的。它們之間沒(méi)有必然的聯(lián)系。
功率大表示機(jī)械做功_______________；機(jī)械效率高表示機(jī)械對(duì)總功的利用率__________。功率大的機(jī)械不一定機(jī)械效率高，例如內(nèi)燃機(jī)車(chē)功率可以達(dá)到幾千千瓦，但效率只有30%～40%，反之，機(jī)械效率高的機(jī)械功率不一定大。例如，安裝在兒童玩具汽車(chē)車(chē)?yán)锏碾妱?dòng)機(jī)效率可達(dá)80%，但功率卻只有幾瓦特。
三、如何比較、提高機(jī)械效率的高低
機(jī)械效率由___________和___________兩個(gè)因素共同決定，比較機(jī)械效率高低時(shí)不能只考慮其中一個(gè)因素。當(dāng)總功一定時(shí)，機(jī)械做的_____________或__________________，機(jī)械效率就越高；當(dāng)有用功一定時(shí)，機(jī)械所做的_________________或________________，機(jī)械效率就越高；當(dāng)額外功一定時(shí)，機(jī)械所做的_____________或__________________，有用功在總功中所占的比例就越大，機(jī)械效率就越高。提高機(jī)械效率的方法（1）________________；
（2）_________________。
甲
乙
丙
圖1
四、合作解疑：影響滑輪組機(jī)械效率的因素。
實(shí)驗(yàn)器材：動(dòng)滑輪、鉤碼、鐵架臺(tái)、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線
實(shí)驗(yàn)：按如圖1所示的方式組裝好滑輪組，并使用滑輪組提起相應(yīng)的重物，將三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫(xiě)在下表中，比較三次測(cè)算的機(jī)械效率是否相等。
結(jié)論：
1．同一滑輪組，____________越大，機(jī)械效率越大，（這是因?yàn)樵谔嵘匚飼r(shí)，物體越重，所做的有用功越多，有用功在總功中所占的比例就越大，機(jī)械效率越高。）所以滑輪組可以增大___________，提高機(jī)械效率。
2．相同載重的情況下，________________重力越小，機(jī)械效率越高，所以減小滑輪組中____________，減小額外功占總功的比例，提高機(jī)械效率。
3．改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，在滑輪的轉(zhuǎn)軸上加潤(rùn)滑油，以減小___________，減小額外功占總功比例，提高機(jī)械效率。
注意：在“測(cè)滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，要?jiǎng)蛩儇Q直向上拉彈簧測(cè)力計(jì)且在拉動(dòng)過(guò)程中讀數(shù)。
①如果不是勻速地拉，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)忽大忽小，則W總偏大偏小，且滑輪組對(duì)鉤碼的拉力不等于鉤碼的重力，則W有偏大偏小，由η＝W有/W總算出的機(jī)械效率偏大偏小．
②如果向下拉，彈簧測(cè)力計(jì)由于彈簧的自重而導(dǎo)致示數(shù)F偏小，η偏大
③如果在彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù)，由于滑輪和軸之間沒(méi)有摩擦，則讀數(shù)F偏小，η偏大．
學(xué)習(xí)檢測(cè)
1. 如圖所示，物體沿相同水平地面被勻速移動(dòng)，拉力分別為F甲、F乙、F丙，不計(jì)滑輪與輕繩間的摩擦，比較它們的大小，則（）
A．F甲＜F乙＜F丙B．F甲＞F乙＞F丙 C．F甲＞F乙=F丙 D．F甲=F乙＞F丙
2.工人用滑輪組把一箱箱貨物從一樓提升到五樓，在滑輪組上加潤(rùn)滑油后，機(jī)械效率提高了，則加潤(rùn)滑油后工人提升同樣的重物時(shí)，做功的（）
A．有用功減小，總功不變B．有用功增加，總功增加
C．有用功減小，總功減小D．有用功不變，總功減小
3. 簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率高是指（）
A.有用功多 B.額外功少 C.總功多 D.有用功占總功的比例高
4. 用動(dòng)滑輪把一物體勻速提起，不計(jì)摩擦，下列說(shuō)正確的是（）
A．動(dòng)滑輪的質(zhì)量越大，機(jī)械效率越高B．提起的物體質(zhì)量越大，機(jī)械效率越高
C．提起物體的速度越大，機(jī)械效率越高D．物體被提起的越高，機(jī)械效率越高
答案：
導(dǎo)學(xué)過(guò)程
一、解剖做功過(guò)程中的有效性
沙子、桶、動(dòng)滑輪、繩、口袋等做了功；沙子；桶、繩、動(dòng)滑輪、口袋；兩段；2h；600J；840J；通過(guò)動(dòng)滑輪的時(shí)候有些功沒(méi)有用，像對(duì)桶、動(dòng)滑輪等；從總功中減去額外功，才是對(duì)我們有用的功，叫有用功；對(duì)我們無(wú)用的，但又不得不做的，叫額外功；拉力（或動(dòng)力）所做的功，物理學(xué)中叫總功；W總=W有用+W額外
二、機(jī)械效率
沒(méi)有；不一定，產(chǎn)生的額外功不一樣就不同；越少越好；有用功；額外功；；>；小于；快；高；
三、如何比較、提高機(jī)械效率的高低
總功；有用功；有用功越多；額外功越少；總功越少，額外功越少；總功越少；有用功越多；提高有用功；減小額外功
四、合作解疑：影響滑輪組機(jī)械效率的因素
表略；提升重物越重；提升物體的重力；動(dòng)滑輪；滑輪的質(zhì)量；摩擦；
學(xué)習(xí)檢測(cè)
1.A 2.D 3.D 4.B

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