第3節(jié)　機械效率 教學目標【知識與技能】1.知道有用功、額外功和總功的含義及三者的關(guān)系。2.理解機械效率的概念。3.能應(yīng)用機械效率的定義式進行計算。【過程與方法】在實驗探究過程中學會設(shè)計實驗,收集實驗數(shù)據(jù),總結(jié)規(guī)律。【情感·態(tài)度·價值觀】1.培養(yǎng)探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理知識的興趣。2.密切聯(lián)系實際,提高將科學技術(shù)應(yīng)用于日常生活的科學態(tài)度。教學重難點【教學重點】機械效率的含義及其計算。【教學難點】設(shè)計實驗方案、分析實驗數(shù)據(jù)、歸納實驗結(jié)論。教學過程一、新課導(dǎo)入用水桶從井中提水,你認為桶重些好還是輕些好?用動滑輪將物體運到高處,你認為動滑輪重些好還是輕些好?為什么呢?二、教學步驟探究點1　有用功和額外功[閱讀課本]P85“有用功和額外功”[思考]用彈簧測力計將鉤碼提升一段距離,彈簧測力計對鉤碼做功了嗎?[提示]彈簧測力計對鉤碼有拉力的作用,且在拉力的方向上移動了一段距離,所以彈簧測力計對鉤碼做了功。[思考]利用彈簧測力計,并借助一個動滑輪將鉤碼提升一段距離,彈簧測力計只對鉤碼做功嗎?[提示]在拉力的作用下,鉤碼和動滑輪都上升了一段距離,所以彈簧測力計對鉤碼和滑輪都做了功。[思考]比較彈簧測力計兩次所做的功相同嗎?[提示]借助動滑輪時,不僅要對鉤碼做功,還要對動滑輪做功,所以第二次做的功多。[思考]通過這一實驗,使用機械做功時存在什么問題?[提示]使用機械做功時,盡管可以省力、方便等,但由于機械本身的重力及摩擦等,需要額外多做一些功。[思考]實驗中對鉤碼所做的功,對滑輪及克服摩擦所做的功,以及拉力所做的功相同嗎?[歸納提升]拉力(或動力)所做的功叫做總功;克服滑輪的重力以及摩擦力所做的功(這部分功對我們是無用的,但又不得不做)稱為額外功;對鉤碼所做的功叫有用功。[思考]用一動滑輪將一桶沙子提升到一定的高度,需要對哪些物體做功?[提示]提沙子時,沙子上升了一段距離,同時也要把桶、動滑輪提升上去,所以要對桶和動滑輪做功;另外繩和滑輪之間還有摩擦,故還需要克服摩擦做功。[思考]指出這個問題中的有用功、額外功和總功。[提示]我們的目的是提升沙子,所以提升沙子所做的功是有用功;用滑輪將沙子提升一段距離,不得不對桶和動滑輪做功,此外還要克服各種摩擦做功,這部分是沒有用但又不得不做的功,是額外功;拉力所做的功是總功。[思考]用桶從井中提水時,指出這個過程中的有用功、額外功和總功。[提示]對水做的功是有用功,對桶做的功是額外功,拉力所做的功是總功。[思考]如果桶掉到井里,從井里撈桶時,撈上來的桶帶有一些水,指出這個問題中的有用功、額外功。[提示]對桶做的功是有用功,對水做的功是額外功。[思考]如圖,將木箱沿著斜面推上車,指出這一情境中的有用功、額外功和總功。[提示]我們的目的是把木箱運到車上,所以克服重力所做的功是有用功;同時木箱和斜面之間有摩擦,這部分是沒有用的,所以克服摩擦所做的功是額外功;推力是動力,所以推力所做的功是總功。[思考]通過以上事例的分析,歸納總功、有用功和額外功三者間的關(guān)系。[提示]總功等于有用功與額外功之和,即W總=W有+W額。探究點2　機械效率[閱讀課本]P86“機械效率”[思考]用彈簧測力計提升鉤碼,和使用滑輪提升鉤碼時,兩次所做的有用功相同嗎?[提示]鉤碼的重力相同,提升的高度相同,所以做的有用功相同。[思考]用動滑輪提升鉤碼時,對動滑輪所做的功多些好,還是少些好?[提示]對動滑輪所做的功是額外功,這部分功是沒用的,所以越少越好。[思考]根據(jù)有用功、額外功和總功的關(guān)系,你認為在使用機械時,我們需要關(guān)注什么?[提示]在使用機械時需關(guān)注所做的總功中有用功占了多少。[講解]為了表示機械的這一特點,我們引入了一個新的物理量:機械效率。[思考]什么叫機械效率?[歸納提升]我們把有用功跟總功的比值叫做機械效率。機械效率用字母η表示,公式:η=。機械效率是有用功在總功中所占的百分比,所以沒有單位。[實驗]測量滑輪組的機械效率。[思考]分析滑輪組工作中的總功、有用功和額外功,說明額外功的產(chǎn)生原因。[提示]拉力所做的功是總功,提升鉤碼所做的功是有用功,克服動滑輪的重力和繩子與滑輪間摩擦所做的功是額外功。[思考]實驗中,能直接測量出額外功嗎?[提示]由于繩子和滑輪間存在摩擦,額外功不能直接測量,只能測量總功和有用功,再計算出額外功。[思考]實驗中需要測量哪些物理量?[提示]對重物做的功是有用功,所以要測量物體的重力和物體上升的高度;拉力所做的功是總功,所以要測量拉力和在拉力方向上移動的距離。[思考]實驗時,拉動彈簧測力計時需注意什么?[提示]如果不是勻速拉動,測量拉力時彈簧測力計的示數(shù)會不穩(wěn)定,因此要勻速拉動。[思考]三次實驗的機械效率相等嗎?[提示]將鉤碼提升相同的高度,鉤碼的個數(shù)越多,所做有用功越多,而額外功幾乎不變,此時有用功在總功中所占的比例大,機械效率高。[思考]如果一次用輕質(zhì)塑料滑輪提升重物,另一次用鐵質(zhì)滑輪提升同一重物,你認為哪一次機械效率高呢?[提示]提升同一重物至相同高度,兩者所做的有用功相同,但對塑料滑輪做的額外功少,所以有用功在總功中所占的比例大,機械效率高。[思考]影響滑輪組機械效率的因素有哪些?[歸納提升]同一個滑輪組,提升的重物越重,機械效率越高;不同的動滑輪,提升相同的重物,動滑輪自重越小,機械效率越高;滑輪自身摩擦越小,機械效率越高。[思考]如何提高機械效率呢?[歸納提升]在安全許可的情況下,盡可能增加物重;改進機械結(jié)構(gòu),使它更輕巧;對機械進行保養(yǎng),保持良好的潤滑,減少摩擦。[思考]實驗中,如果不測量物體上升的高度和繩端移動的距離,能計算出滑輪組的機械效率嗎?[提示]由于繩子自由端移動距離s和鉤碼提升高度h存在關(guān)系:s=nh,所以只要知道滑輪組中繩子的股數(shù)n,就可以根據(jù)η=計算機械效率。[思考]有沒有一種簡單機械只做有用功,不做額外功?[提示]使用機械總得克服機械自身的重力或摩擦做功,所以沒有機械不做額外功。[思考]觀察課本圖12.3?3,影響斜面機械效率的因素有哪些?[提示]斜面的傾斜程度越大,機械效率越高;斜面的粗糙程度越大,機械效率越低。三、板書設(shè)計第3節(jié)　機械效率1.有用功和額外功(1)有用功(2)額外功(3)總功=有用功+額外功2.機械效率(1)定義(2)η=(3)測量滑輪組的機械效率教學反思機械效率沒有單位,課堂上學生一時很難理解,可以通過物理考試的及格率作類比,即一個班級物理考試的及格率是及格人數(shù)在總?cè)藬?shù)中所占的比例,而機械效率是有用功在總功中所占的比例,使學生突破這一理解障礙。  

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12.3 機械效率

版本： 人教版

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