资源简介

第3节　机械效率
知识与技能：
1．知道有用功、额外功和总功的含义，知道它们之间的关系。
2．理解机械效率的概念，能结合具体实例认识什么是有用功、额外功和总功，会计算机械效率。
过程与方法：
经历探究滑轮组机械效率的过程。通过探究，培养学生拟定简单的科学探究计划和实验方案的能力。
情感、态度与价值观：
在实验中培养合作精神，养成实事求是、尊重实验结果的科学态度。
重点：(1)有用功、额外功和总功的含义；(2)机械效率的概念；利用公式η＝进行计算；(3)测量滑轮组的机械效率。
难点：机械效率的理解和计算。
第1课时　认识机械效率
多媒体课件。
一、情景导入
同学们，假如我们给小树浇水，现在有一个问题，我们需要从水井中往上提水，有两种水桶，一种是很重的铁皮水桶，另一种是很轻的铝合金水桶，你们会选择哪种水桶呢？(学生回答：铝合金水桶)为什么呢？(学生回答：省力气)要解释这个问题，就要用到今天我们要学习的一个新的物理量——机械效率。
二、合作探究
　有用功、额外功和总功
某次装修，工人师傅设想三种方法向三楼运送沙子，如图所示，哪种方式运送效率更高？帮工人师傅想一想。
同学们交流讨论思考：
(1)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？
(2)无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？
(3)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？
一般来说，必须要做的功为有用功，克服机械自身的重力和摩擦力等因素的影响而不得不做的功为额外功，有用功和额外功之和为总功。
　机械效率
(1)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。
(2)机械效率＝。
(3)计算公式：η＝。
注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，一定有η ＜1。
同学们分组交流讨论：
(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示机械效率，你认为哪种表达更好？
机械效率没有单位，总小于1，通常用百分数表示。
机械效益
使用机械的最终目的之一是省力。一般而言，不同的机械省力的情况不同。为了比较各种不同机械的省力程度，物理上还引入了一个机械效益的概念。机械效益定义为机械产生的对外作用力(P)跟外界施于机械的力(F)之比，若以MA表示机械效益。则：MA＝。
对于杠杆，MA就是阻力和动力之比；对于轮轴，在不考虑摩擦情况下，MA等于轮半径和轴半径之比；对于斜面，在忽略摩擦的情况下，MA等于斜面的长和高之比。根据定义，机械效益是由实际测得的机械对外作用力(有用阻力)和外界施于机械的力(动力)的大小所决定的。同样克服一个有用阻力，有时因为机械润滑得好，无用阻力就小，需要的动力也就小，因此，机械效益就大；反之，机械效益就小。新机械的机械效益往往比旧机械的机械效益大些。
机械效益又称“机械利益”，有时亦称“力比”。概括地说，机械效益是一个描述机械省力程度的物理量。
机械效率与机械效益既有联系又有区别。机械效率与机械效益是两个比较类同的概念，使用时稍不留心就要混淆。经过以上分析，我们可以得出以下两点：(1)机械效率是描述机械做功本领程度的一个物理量，它是在研究机械做功情况时引出的；机械效益是描述机械省力程度的一个物理量，它是在研究机械省力情况时引出的。(2)机械效率与机械效益都是一个无单位的纯数，机械效率η总是小于1，而机械效益MA可以小于1，也可以等于1或大于1。
第3节　机械效率
第1课时　认识机械效率
这一节主要讲述有用功、额外功、总功和机械效率等方面的内容。前面我们已经学习了功的基本概念，而引入这些物理概念的目的就在于要研究机械做功的问题。一谈到机械做功就不得不谈到机械效率的问题，所以这节课将更多地与我们的实际生活相联系。在上课时注重与生活实际相联系，让学生通过学习，明确机械的使用就是为了代替人力做功，鼓励学生认真了解和认识身边的机械，而且在教学过程中让学生自己动手探究滑轮组的机械效率，调动了学生自主学习的积极性和主动性，激发了学生学习的兴趣。
第2课时　测量机械效率
多媒体课件、刻度尺、钩码若干、弹簧测力计、铁架台、两个相同的滑轮、长约2 m的细绳、斜面、小木块、棉布、毛巾。
一、情景导入
我们骑自行车上坡时，选择怎样的路线更轻松些？往汽车上搬运较重的货物时，常常看到搬运工人搭上一个长木板，沿木板就可以把货物轻松地推上去，这是为什么？(学生回答：走S形路线轻松；斜面可以省力……)那这样是否省功呢？(学生回答：没有，使用任何机械都不省功)我们能用实验来探究说明吗？下面我们就一起来探究如何测量机械效率。
二、合作探究
　测量机械效率
1．测量滑轮组的机械效率
如何测量滑轮组的机械效率？
(1)实验原理：η＝＝。
(2)器材：刻度尺、钩码若干、弹簧测力计、铁架台、两个相同的滑轮、长约2 m的细绳。
(3)步骤：
①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格；
②按图安装滑轮组，分别记下钩码和弹簧测力计的位置；
③缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的值，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；
④算出有用功W有、总功W总、机械效率η并填入表格；
⑤改变钩码的数量，重复上面的实验。
实验次数 G/N h/m W有/J F/N s/m W总/J η
1
2
3
4
　　(4)结论：动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高。
同学们交流讨论：如何提高滑轮组的机械效率？
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。
2．测量斜面的机械效率
如何测量斜面的机械效率？
(1)猜想：①斜面的机械效率可能和斜面的倾斜程度有关；②斜面的机械效率可能和斜面的粗糙程度有关。
(2)实验器材：
斜面、小木块、棉布、毛巾、弹簧测力计、刻度尺、铁架台。
(3)实验装置如图：
(4)实验步骤：
①测量小木块的重力，记录数据；
②把小木块用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉，分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离s、木块上升的高度h；
③改变斜面的倾斜程度，重复步骤②；
④改变斜面的粗糙程度，分别铺上棉布、毛巾，重复步骤②。
注意事项：①要匀速拉动木块；②拉力要与斜面平行；③及时记录数据。
(5)将实验数据填入表中：
斜面倾 斜程度 斜面 材料 木块重 力/N 斜面高 度/m 有用 功/J 拉力 /N 斜面 长/m 总功 /J 机械 效率
斜面越陡，越不省力，机械效率越高。斜面的倾斜程度相同时，斜面越光滑，机械效率越高。
斜面的机械效率：η＝＝。
第3节　机械效率
第2课时　测量机械效率
η＝＝
本节主要讲如何测量机械效率。初学“机械效率”，往往会将有用功、额外功、总功弄混淆。想要学生理解机械效率的物理含义以及会测量机械效率，就必须使学生分清楚哪部分功是有用功，哪部分功是额外功，或者哪个力做的功是有用功，哪个力做的功是额外功，哪个力做的功是总功，分清楚后才知道在实验中该测量哪些物理量。
机械做功以及机械效率与实际生活联系比较密切，从学生熟悉的实例出发，本节课教学设计应当注重让学生独立自主思考，教师起引导的作用，调动学生自主学习的积极性和主动性。教学设计注意体现物理学的价值，提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力，在教与学过程中促进学生科学的价值观和世界观的形成。

展开更多......

收起↑