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測滑輪組的機(jī)械效率教案(精選5篇)
作為一名優(yōu)秀的教育工作者,總歸要編寫教案,編寫教案有利于我們弄通教材內(nèi)容,進(jìn)而選擇科學(xué)、恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。寫教案需要注意哪些格式呢?以下是小編精心整理的測滑輪組的機(jī)械效率教案,歡迎大家借鑒與參考,希望對大家有所幫助。
測滑輪組的機(jī)械效率教案 1
詳細(xì)介紹:
實驗:測滑輪組的機(jī)械效率教案示例之一
。ū本⿵V渠門中學(xué)劉崇灝)
。ㄒ唬┙滩模喝私躺缇拍炅x務(wù)教育初中物理第一冊
。ǘ┙虒W(xué)要求
學(xué)習(xí)組裝滑輪組和會測滑輪組的機(jī)械效率。
。ㄈ┙叹
學(xué)生分組實驗器材:測量尺、鐵塊、彈簧秤、支架,一個固定滑輪和一個活動滑輪構(gòu)成的滑輪組合,兩個固定滑輪和兩個活動滑輪構(gòu)成的滑輪組合,2米長的細(xì)繩。
(四)教學(xué)過程
1.請根據(jù)學(xué)生們預(yù)先學(xué)習(xí)關(guān)于滑輪組的機(jī)械效率的內(nèi)容,組織學(xué)生們進(jìn)行問題回答。
(1)本次實驗的名稱和目的;
。2)為了得出滑輪組的機(jī)械效率,需要測量以下物理量:
1.有用功:有用功是指由滑輪組所做的實際有效功?梢酝ㄟ^測量負(fù)載的重力加速度和負(fù)載在垂直方向上移動的距離,并計算使用滑輪組后所減少的力的大小,再乘以移動距離來計算。
2. 總功:總功是指滑輪組所作的全部功?梢酝ㄟ^測量施加在滑輪組上的力的大小,以及滑輪組移動的距離,并計算其乘積來確定。以上物理量可以通過適當(dāng)?shù)臏y量裝置和方法進(jìn)行測量。例如,重力加速度可以使用重力加速度計進(jìn)行測量,負(fù)載的移動距離可以使用尺子或測量儀器進(jìn)行測量,力的大小可以使用彈簧秤或其他力計進(jìn)行測量。
2.做好實驗的幾點說明。
。1)鉤碼的重由鉤碼的質(zhì)量用g=m·g算出。
。2)對于勻速拉動彈簧秤使鉤碼g升高的實驗,請注意以下要點:“勻速拉動”。在測量課本圖14—10(甲)和(乙)兩圖中的拉力時,我們可以通過讀取彈簧秤上顯示的示數(shù)來確定拉力f的大小。
。3)鉤碼上升的高度(h),可以通過靠近鉤碼放置的豎直刻度尺來讀取。鉤碼上升的`距離(h)可以通過在其附近垂直放置的刻度尺來測量。
。4)通過測量細(xì)繩自由端通過的距離(s)的實驗方法如下:首先,用色筆在細(xì)繩與動滑輪(或定滑輪)相切處做一個標(biāo)記。然后,拉動彈簧秤,并利用滑輪組提升重物。使用刻度尺測量鉤碼上升的高度,并用刻度尺量取細(xì)繩色點到與動滑輪(或定滑輪)相切處的距離,這個距離即為細(xì)繩自由端通過的距離(s)。
。5)完成測量課本圖14—10甲滑輪組的機(jī)械效率后,無需拆下整個滑輪組再重新安裝,只需將鉤碼取下并顛倒滑輪組固定即可獲得圖乙所示的裝置。這樣做可以節(jié)省一定時間。
。6)我們應(yīng)該對實驗持認(rèn)真的態(tài)度,并按照課本中的要求進(jìn)行實驗。我們需要將測得的數(shù)據(jù)真實地記錄在課本上的表格中,不能虛假地填充數(shù)據(jù)。同時,我們也不能依賴于他人的實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果,而是要親自動手實驗并記錄數(shù)據(jù)。
。7)實驗完畢,要整理好儀器,放回原處。
3.學(xué)生實驗,教師巡回指導(dǎo),發(fā)現(xiàn)問題及時在全班講解。
4.學(xué)生們完成了實驗,隨后進(jìn)行了小組討論并撰寫了實驗報告。為了深入探討實驗結(jié)果,我們安排了一場基于教材內(nèi)容的"想想議議"討論課。
。ㄎ澹┎贾米鳂I(yè):編寫測滑輪組的機(jī)械效率實驗報告。實驗報告應(yīng)包括實驗名稱、實驗?zāi)康摹⑺褂玫钠鞑那鍐、實驗步驟、記錄實驗數(shù)據(jù)的表格、以及根據(jù)課本中的實驗內(nèi)容所得出的實驗結(jié)果。
測滑輪組的機(jī)械效率教案 2
教學(xué)目標(biāo)
一、知識與技能
1、通過實驗加深對機(jī)械效率和滑輪組的認(rèn)識。
2、學(xué)會測滑輪組的機(jī)械效率。
3、了解與機(jī)械效率有關(guān)的因素。
二、過程與方法
1、讓學(xué)生在實踐活動中進(jìn)一步認(rèn)識進(jìn)行科學(xué)研究的方法。
2、通過參與用實驗測滑輪組機(jī)械效率的過程,培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Α?/p>
3、通過對實驗數(shù)據(jù)的分析與處理,使學(xué)生進(jìn)一步掌握處理實驗數(shù)據(jù)的方法。
4、培養(yǎng)學(xué)生從實驗中歸納簡單的科學(xué)規(guī)律的能力。
三、情感態(tài)度與價值觀
1、通過探究性物理學(xué)習(xí)活動,使學(xué)生體驗探究的樂趣。
2、在實驗他那就過程中,培養(yǎng)學(xué)生尊重實驗事實的科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)準(zhǔn)備:
刻度尺、鉤碼、彈簧秤、鐵架臺,一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組,兩個定滑輪和兩個動滑輪組成的滑輪組,長約2米的細(xì)繩。
教學(xué)過程:
一、引入
使用機(jī)械,有的可以省力,有的可以節(jié)省距離,那么我們能不能使用機(jī)械而節(jié)省功呢?大家能不能設(shè)計一個實驗來證明自己的猜測。
為得出滑輪組的機(jī)械效率,需要求出有用功和總功,為此需要測出哪些物理量?每個量怎樣測量?
二、實驗
實驗原理:
器材與裝置:
實驗操作:
。1)鉤碼的重由鉤碼的質(zhì)量算出。
。2)勻速拉動彈簧秤使鉤碼G升高。注意“勻速拉動”。測拉力時,拉力F的大小由彈簧秤上的示數(shù)讀出。
(3)鉤碼上升的.高度(h),可用豎直放置在鉤碼旁的刻度尺讀出。
。4)細(xì)繩自由端通過的距離(s)的測定,教師邊演示邊講解,可事先在細(xì)繩與動滑輪(或定滑輪)相切處用色筆在細(xì)繩上做個記號,再拉彈簧秤,用滑輪組提升重物。用刻度尺量出鉤碼上升的高度后,再量細(xì)繩色點到與動滑輪(或定滑輪)相切處的距離,就是細(xì)繩自由端通過的距離(s)。
。5)實驗要嚴(yán)肅認(rèn)真參照課本實驗按要求去做。要實事求是地記錄所測得的數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)記錄在課本上的表格中。不能湊數(shù),更不允許自己不動手實驗,不記數(shù)據(jù)而抄襲他人實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果。
實驗記錄:數(shù)據(jù)填入表格中,注意清楚的記錄數(shù)據(jù)。
實驗完畢,要整理好儀器,放回原處。
學(xué)生實驗,教師巡回指導(dǎo),發(fā)現(xiàn)問題及時在全班講解。
分析與結(jié)論:學(xué)生實驗完畢,由幾組報告實驗結(jié)果。通過剛才的操作,大家都發(fā)現(xiàn)了這個問題,兩部分的功不相等。使用機(jī)械時人對機(jī)械做的功比不用機(jī)械直接提升物體做的功多。這個差是哪里來的?這個差就是額外功,我們在完成一件事時,總會有一些不是我們需要的,但是又不得不做的功。所以我們在做事情的時候要盡量減少額外功,提高有用功在總功中占的比例,也就是提高機(jī)械效率。
三、小結(jié)
我們測量的是滑輪組的機(jī)械效率,原理是:機(jī)械效率是小于1的。
評價學(xué)生參與認(rèn)知過程的表現(xiàn),從各個方面對學(xué)生進(jìn)行到位的評價,提出表揚(yáng)以及需要改進(jìn)的地方,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)、探究興趣,逐漸培養(yǎng)學(xué)生探究問題、分析問題等能力。
測滑輪組的機(jī)械效率教案 3
教學(xué)題目
四、實驗:測滑輪組的機(jī)械效率。
教學(xué)自的
通過學(xué)生實驗,使學(xué)生進(jìn)一步明確機(jī)械效率取決于有用功在總功里所占的成分,(即百分比)從而了解提高機(jī)械效率的途徑。
教學(xué)器材
刻度尺、鉤碼、彈簧秤、鐵架臺、一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組、兩個定滑輪和兩個動滑輪組成的滑輪組、長約2米的細(xì)繩。
教學(xué)方法
學(xué)生實驗與討論。
教學(xué)內(nèi)容
首先討論上節(jié)課留的課外作業(yè),指出:
1.提高機(jī)械效率的方法是盡可能減少額外功,即減少克服額外阻力所做的功。
2.P171想想議議
克服水重所做的功為有用功,克服水桶、繩子重所做的功為額外功。
從井里撈水桶時,克服水桶重所做的功為有用功,克服水桶里所帶的水以及繩子重所做的功為額外功。
通過對以上問題的討論,可見有用功,額外功主要取決于我們做功的目的性,加以區(qū)別,不是固定不變的`。
【例如】我們用車推貨物而做功,由于貨物重而影響的摩擦力,克服這個摩擦阻力所做的功為有用,但由于車重而影響的摩擦力,克服這個摩擦阻力而做的功就是額外的功。
引言:本節(jié)課我們要通過測滑輪的機(jī)械效率,要進(jìn)一步明確決定機(jī)械效率的兩個條件,通過幾個不同的方法所測定的效率,進(jìn)一步認(rèn)識提高機(jī)械效率的實際意義。
學(xué)會測定滑輪組機(jī)械效率的一些技術(shù)性問題。
實驗中注意事項;
1.在實驗中要將距離測量的準(zhǔn)確些。
2.注意會將細(xì)繩繞在滑輪上。
2.盡可能在豎直方向上使用彈簧秤。
4.注意彈簧秤的示數(shù)要用牛頓表示。
5.拉動的過程中,盡可能使物體勻速上升。
6.可將各數(shù)據(jù)填入書中表格內(nèi)。
7.注意分析實驗中所出現(xiàn)誤差的原因。
小結(jié):
通過學(xué)生實驗,教師巡視糾正實驗中所存在的問題。指出有用功還可以這樣來求得,
作業(yè):P176—177,8、9。
【說明】這個教案基本上是提綱式的,建議新教師要把實驗過程再寫詳細(xì)些。
測滑輪組的機(jī)械效率教案 4
教學(xué)目標(biāo)
1、學(xué)習(xí)組裝滑輪組,掌握測滑輪組機(jī)械效率的方法。
2、能進(jìn)行滑輪組機(jī)械效率的計算。
3、提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的實驗動手、觀察、思維等能力,增強(qiáng)團(tuán)結(jié)合作精神。
重點難點
1、滑輪組的繞線組裝,
2、重物上升的距離和繩子自由端所通過距離的測定。理解S與h的關(guān)系。
3、會測滑輪組的機(jī)械效率η。
實驗器材
1個定滑輪和1個動滑輪組成的滑輪組,2個定滑輪和2個動滑輪組成的滑輪組,刻度尺,鉤碼(或重物),彈簧測力計,鐵架臺,鐵夾,細(xì)繩
教學(xué)過程設(shè)計
一.復(fù)習(xí)提問
1、什么是有用功,額外功,總功?
2、什么叫機(jī)械效率?計算公式?
為得出滑輪組的機(jī)械效率,需要求出有用功和總功,為此需要測出哪些物理量?每個量怎樣測量?
二.預(yù)習(xí)提問
1、實驗?zāi)康模?/p>
2、實驗原理;
3、實驗步驟。
三.實驗指導(dǎo)
1、在實驗中,彈簧測力計拉力的測量應(yīng)該在工作過程中進(jìn)行。在測量中,彈簧測力計應(yīng)豎直向上勻速拉動。必須在拉動中讀數(shù)。為了避免實驗時顧此失彼,同一實驗組的同學(xué)要分工合作。
2、鉤碼上升高度的測量,可先量出鉤碼到
桌面(或鐵架座面)的距離h1,向上勻速拉動彈簧測力計使鉤碼升高后,再量出鉤碼到桌面(或鐵架面)的距離h2那么h2-h1就是鉤碼升高的高度h 。為了測量和計算方便,鉤碼前后的高度h1、h2最好是整數(shù)。
3、彈簧測力計通過距離的測量,可以仿照測量鉤碼提升高度h的方法進(jìn)行,或者事先在細(xì)繩與動滑輪(或定滑輪)相切處做個帶色的記號,再拉彈簧測力計,量出記號到細(xì)繩與動滑輪(或定滑輪)相切處的距離,這就是彈簧測力計通過的距離s 。
4、在實驗中要求嚴(yán)肅認(rèn)真,實事求是地記錄測得的數(shù)據(jù),不能湊數(shù)。實驗結(jié)束,要整理儀器,并放回原處。
通過提問,檢查學(xué)生復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)情況,導(dǎo)入新課。
啟發(fā)實驗
回顧已學(xué)知識,明確實驗內(nèi)容,了解實驗器材、實驗?zāi)康、實驗步驟以及實驗中的注意事項,為動手實驗做準(zhǔn)備。
四.強(qiáng)調(diào)實驗中的注意事項,安排實驗分工
四人小組成員好分工:一人負(fù)責(zé)操作,一人負(fù)責(zé)測量,一人負(fù)責(zé)記錄,一人負(fù)責(zé)觀察、指揮。
安排實驗
學(xué)生“各盡其職”,相互合作,學(xué)會合作學(xué)習(xí)。
五.學(xué)生分組實驗,完成實驗記錄并分析數(shù)據(jù)
1、分組實驗:要實事求是地記錄所測得的數(shù)據(jù)。不能湊數(shù),更不允許自己不動手實驗,不記數(shù)據(jù)而抄襲他人實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果。
2、數(shù)據(jù)分析:
、儆捎赪總總是大于W有用,所以η<1;
②從實驗可見,不同的滑輪組,η的值一般不同;
、墼趯嶒炛,對于已經(jīng)組合好的滑輪組,只要用尺測出了鉤碼上升的高度h,數(shù)出承擔(dān)重物的繩子的段數(shù)n,彈簧測力計上升的高度就可以算出來,即s=nh。
學(xué)生分組實驗,完成實驗記錄;教師巡查指導(dǎo)。發(fā)現(xiàn)問題及時在全班講解。
提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和觀察、動手、分析能力,增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作的精神和尊重科學(xué)的態(tài)度,掌握實驗方法。
能通過實驗數(shù)據(jù)做簡單的分析。
六.學(xué)生實驗情況小結(jié)
總結(jié)實驗中的優(yōu)缺點,及時糾正。
七.習(xí)題和實驗探究(內(nèi)容見《實驗報告》)
1、習(xí)題講解:(略)
2、實驗探索:
、偌词箾]有刻度尺,h和s可以不測出具體的數(shù)值,因為彈簧測力計移動的距離s與重物上升的高度h的比值為:s:h=n,n是承擔(dān)重物的繩子的段數(shù),再結(jié)合測得的重力G、拉力F就可以計算出η;喗M的機(jī)械效率可表示為:
、谕换喗M,機(jī)械效率并非是固定的,η的值隨滑輪組所提升的`重物的質(zhì)量的增大而增大。
、塾貌煌幕喗M來提升同一重物,越省力的滑輪組的機(jī)械效率越低。
、転榱颂岣呋喗M的機(jī)械效率,一般采用的主要方法是:A.減小動滑輪的質(zhì)量;B.減小整個裝置的摩擦。
分析、討論,對知識再探索。
提高學(xué)生的探究思維能力,拓廣學(xué)生的視野和實驗內(nèi)容。體會“發(fā)展與創(chuàng)造”的樂趣。實驗創(chuàng)新
八.實驗設(shè)計或改進(jìn)建議
培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗的能力。發(fā)現(xiàn)實驗中存在的不足和缺點,根據(jù)實際,提出實驗設(shè)計的方案或?qū)嶒灨倪M(jìn)建議。
測滑輪組的機(jī)械效率教案 5
教學(xué)目標(biāo)
1.能結(jié)合實例知道有用功、額外功、總功的含義,并理解它們之間的關(guān)系。
2.通過對實例的分析,理解機(jī)械效率,并能計算簡單的機(jī)械效率。
3.通過實驗了解滑輪組機(jī)械效率的高低與物體重力的大小有關(guān)。
教學(xué)重點難點
1.重點:能結(jié)合實例認(rèn)識什么是有用功、額外功和總功;理解機(jī)械效率的概念,會利用公式η=W有/W總進(jìn)行有關(guān)計算。
2.難點:會分析影響機(jī)械效率大小的因素,指出提高機(jī)械效率的方法。
教具
學(xué)生用:滑輪組一套、彈簧測力計一個、鉤碼一盒、斜面一組。
教師用:滑輪組、鉤碼、彈簧測力計、斜面。另有電化教學(xué)器材、教學(xué)課件。
教學(xué)過程
回顧思考
1.功的計算公式: 。
2.省力杠桿的特點:省 費 ;費力杠桿的特點:費 省 。
3.使用滑輪組時,不計摩擦和繩重,拉力F=(G+ )/n;繩子自由端移動的距離s= 。
導(dǎo)入新課
1.多媒體導(dǎo)入
小明家最近買了一處新樓房,三樓。想把洗手間、廚房裝修一下,需把沙子運到三樓。假如我們用下面三種方法搬運沙子,你認(rèn)為哪一種方法最好?為什么?
同學(xué)們討論后能回答出第③種方法最好,因為第③種方法做的額外功最少。
教師:工作中,我們總是希望額外功越少越好,也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。今天我們就來學(xué)習(xí)機(jī)械效率。板書課題。
2.實驗導(dǎo)入
提出問題:直接提升物體做功,與使用機(jī)械提升物體做功相同嗎?
演示實驗:
通過讓學(xué)生分析、思考前后兩次拉同樣重的鉤碼到相同的高度,手做功為什么不相同?學(xué)生猜想之后揭開謎底:一個是用手直接做功,而另一個是用機(jī)械(動滑輪)做功。通過機(jī)械做功可以省力但不省功,同學(xué)們思考:為什么用機(jī)械做的功大于不用機(jī)械而直接用手做的功呢?
學(xué)了機(jī)械效率同學(xué)們就明白了。板書課題。
進(jìn)行新課
探究點一 認(rèn)識有用功和額外功
通過前面的學(xué)習(xí)我們知道簡單機(jī)械在日常生活中的應(yīng)用非常廣泛,給人們的生活帶來很大的便利,可以省很大的力。那么機(jī)械的使用省不省功呢?
1.實驗:使用動滑輪提升重物是否省功
提出問題:不使用機(jī)械直接提升物體做的功,與使用機(jī)械提升物體做的功一樣嗎?
實驗1 如圖甲,用彈簧測力計將鉤碼緩慢勻速提升一定高度,讀出彈簧測力計的示數(shù)并計算出拉力所做的功。
實驗2 如圖乙,利用動滑輪將同樣的鉤碼緩慢勻速提升相同的高度,讀出彈簧測力計的示數(shù)并計算拉力所做的功。
分析論證:比較兩個實驗中拉力所做的功的大小。結(jié)果表明,實驗2中拉力做的功多一些?梢姡脛踊喬嵘矬w與直接用手提升物體相比較,并不省功。
評估:利用動滑輪提升物體多做的功來源于哪里呢?
。ㄊ褂脛踊喌拇_省了一半力,但拉力移動的距離增加了一倍,加上動滑輪的自重、摩擦等因素影響,使用動滑輪提升物體非但不省功,還要多做功。)
2.多媒體演示
思考:用動滑輪提升沙子的過程。
。1)該過程中,人們的目的是什么?
。2)為了達(dá)到人們的目的所做的功怎么計算?
。3)在提升沙子的過程中,你覺得哪部分功是我們不想做的?若要計算,應(yīng)如何計算?這部分功可以不做嗎?
引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)做功的目的,利用功的計算公式進(jìn)行回答。
歸納與總結(jié):人們在利用機(jī)械做功的過程中,為了達(dá)到某種目的而做的功叫做有用功(如克服沙子的.重力而做的功),不想做而又不得不做的功叫做額外功(如克服桶重、繩子重而做的功),額外功是不可避免的。
區(qū)分額外功和有用功:
實例1 用水桶從井中提水,對哪個物體做的功是有用功?對哪個物體做的功是額外功?
實例2 打撈掉到井里的水桶,撈上的桶里帶了一些水。對哪個物體做的功是有用功?對哪個物體做的功是額外功?
分析:從目的出發(fā),要提水,故提升水做的功是有用功;此過程中對桶也做了功,提升桶做的功就是額外功。要提桶,故提升桶做的功是有用功;此過程中對桶中的水也做了功,對這些水做的功就是額外功。
教師:有用功可以理解為在使用機(jī)械的過程中,相當(dāng)于不用機(jī)械而直接用手所做的功;額外功是指克服機(jī)械自重及摩擦而做的功。有用功和額外功的計算要因機(jī)械不同而用不同的計算方法,如在用滑輪組水平拉動物體的過程中,有用功就是克服物體與水平面之間的摩擦力而做的功。
結(jié)論:以提升鉤碼為例
。1)提升鉤碼所做的功是人們必須做的且對人們有用的功,叫做有用功,用W有表示,其大小等于不用機(jī)械直接對鉤碼做的功;
。2)克服動滑輪重及摩擦等所做的功是人們不需要但又不得不做的功,叫做額外功,用W額表示;
。3)有用功與額外功的總和,叫做總功,用W總表示。W總=W有+W額。
注意:
額外功的產(chǎn)生原因:一是克服機(jī)械自重做功;二是克服摩擦做功。
例題講解:(學(xué)生先練習(xí),若有問題,教師補(bǔ)充講解)
例1 在如圖所示中,s=60cm,與之對應(yīng)的h=30cm,F(xiàn)用彈簧測力計進(jìn)行兩次操作:
。1)沿豎直方向勻速提升小車;
。2)沿斜面方向勻速拉動小車,記錄數(shù)據(jù)如下表。
分析數(shù)據(jù)有如下一些發(fā)現(xiàn)。其中,具有較高水平的發(fā)現(xiàn)是( 。
A.沿斜面拉動時,拉力比小車的重力小
B.彈簧測力計示數(shù)與移動距離近似成反比
C.利用斜面可以省力,但不能少做功
D.可以計算力所做的功,且兩次做功近似相等
答案:C
例2 李鈴?fù)瑢W(xué)值日時用水桶提水從一樓上三樓,她做的有用功是( )
A.對桶所做的功
B.對水所做的功
C.對水和桶所做的功
D.對水、桶和人所做的功
解析:李鈴?fù)瑢W(xué)的目的是提水,所以克服水的重力所做的功是有用功,而對人和桶所做的功是額外功,故B正確。
答案:B
探究點二 認(rèn)識總功
提出問題:既然有用功是人們想做的功,額外功是人們不想做但又不得不做的功,那么人們利用機(jī)械所做的功叫什么?
引導(dǎo)學(xué)生思考在利用機(jī)械做功的過程中,還有沒有其他的功存在?
總結(jié)與歸納:人們在利用機(jī)械達(dá)到某種目的的時候,實際做的功等于有用功和額外功的總和,稱為總功,表達(dá)式為W總=W有+W額。
點撥:總功是有用功與額外功的總和,也是人們在利用機(jī)械時所做的功,或者說是動力所做的功,因此其表達(dá)式也可以寫作W總=F動s。
例題講解:(學(xué)生先練習(xí),若有問題,教師補(bǔ)充講解)
例3 用一個動滑輪將重為500N的重物提高1m,所用的拉力為300N,繩自由端移動2m,則在此過程中,有用功為 ,總功為 ,額外功為 。
答案:500 J 600 J 100 J
探究點三 機(jī)械效率
1.認(rèn)識機(jī)械效率
閱讀教材第86頁“機(jī)械效率”內(nèi)容,回答下列問題。
。1)機(jī)械效率的定義是 。
。2)機(jī)械效率的計算公式是 。
教師:正確理解機(jī)械效率,主要有以下五點。
。1)機(jī)械效率是有用功與總功之比,它只有大小,沒有單位。
(2)由于額外功總是存在的,所以有用功總小于總功,機(jī)械效率總是小于1。
。3)機(jī)械效率是表征機(jī)械做功性能好壞的物理量,機(jī)械效率越高,這個機(jī)械的性能越好。
。4)機(jī)械效率的高低與是否省力、滑輪組繩子的繞法、物體提升的高度無關(guān)。
。5)機(jī)械效率不是固定不變的。機(jī)械效率反映的是機(jī)械在一次做功的過程中有用功跟總功的比值,同一機(jī)械在不同的做功過程中,機(jī)械效率往往會不同。
2.機(jī)械效率的計算
學(xué)生練習(xí):請同學(xué)們計算例3中動滑輪的機(jī)械效率。
解:根據(jù)機(jī)械效率的計算公式可得
η=W有/W總=500 J/600 J≈83.3%。
拓展:引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行下列推導(dǎo):
機(jī)械效率的計算公式在不同的機(jī)械中表達(dá)方式一般不同。
。1)杠桿:η=W有/W總=Gh/Fs。
。℅為提升重物的重力,h為重物升高的高度,F(xiàn)為動力的大小,s為動力作用點移動的距離。)
。2)懸掛式滑輪組
、佴=W有/W總=Gh/Fs=Gh/nFh=G/nF。
②不計繩重及摩擦?xí)r,有
。℅為提升重物的重力,G動為動滑輪的重力,h為重物上升的高度,s為繩子自由端移動的距離,n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。)
。3)水平放置式滑輪組:
(F摩表示物體與水平面之間的摩擦阻力,F(xiàn)表示動力的大小,s表示物體移動的距離,l表示動力F移動的距離,n表示承擔(dān)摩擦阻力的繩子段數(shù)。)
(4)斜面:η=W有/W總=Gh/Fl。
(G為提升重物的重力,h為重物升高的高度,F(xiàn)為動力的大小,l為重物沿斜面運動的距離。)
教師:在利用各個公式計算時應(yīng)注意以下幾點。
(1)公式中的各個物理量都是針對同一個研究對象而言的,即具有公式的同一性。
。2)公式中各個物理量的單位應(yīng)該統(tǒng)一,即具有公式的統(tǒng)一性。
。3)機(jī)械效率具有“可變性”,由公式可知,如果該機(jī)械的額外功一定,有用功越大,機(jī)械效率越大。比如,在條件允許的情況下,用一個滑輪組將一塊巨石和一塊小石頭分別提升相同的高度,前者的機(jī)械效率就大一些。因此,同一個機(jī)械的效率也并不是固定不變的。
例題講解:(學(xué)生先練習(xí),若有問題,教師補(bǔ)充講解)
例4 在修建天水市體育中心的施工過程中,起重機(jī)在4s內(nèi)將質(zhì)量為5×103kg的鋼材沿豎直方向勻速提升了2m,而它的電動機(jī)做的功是2×105J。(g取10 N/kg)求:
(1)鋼材上升過程中的速度。
(2)起重機(jī)對鋼材所做的有用功。
。3)起重機(jī)的機(jī)械效率。
例5 一輛質(zhì)量為1.5×103kg的汽車陷入一泥濘路段,司機(jī)師傅利用滑輪組和周圍條件,組裝成了如圖所示的拖車裝置。已知汽車通過泥濘路段需移動8m距離,汽車在泥濘路段受到的阻力為車重的0.1,滑輪組的機(jī)械效率為80%,g取10N/kg。在將車勻速拖離泥濘路段過程中,求:
(1)做的有用功;
。2)作用在繩子自由端的拉力。
探究點四 測量滑輪組的機(jī)械效率
閱讀教材第87頁“實驗”內(nèi)容,思考以下問題。
1.實驗原理
。1)用滑輪組提升重物時,有用功和總功分別是什么?
, (W有=Gh,W總=Fs)
。2)測量滑輪組的機(jī)械效率的原理是什么?
η= =
2.實驗需要哪些測量器材?
(1)實驗需要測量哪些物理量?
、 、 、 (鉤碼重G、鉤碼上升的高度h、拉力F、繩端移動的距離s)
。2)應(yīng)該選擇哪些測量工具?
、 (彈簧測力計、刻度尺)
3.探究滑輪組機(jī)械效率與鉤碼重G的關(guān)系
如何探究滑輪組機(jī)械效率與鉤碼重G的關(guān)系?
(測出用同一滑輪組提升不同重力的鉤碼時的機(jī)械效率進(jìn)行比較。如圖及表一,比較①②兩次實驗數(shù)據(jù)。)
表一
。ㄕf明:為了實驗的準(zhǔn)確,可根據(jù)需要增加實驗的次數(shù)。)
4.探究滑輪組機(jī)械效率與鉤碼提升高度h的關(guān)系
如何探究滑輪組機(jī)械效率與鉤碼提升高度h的關(guān)系?
。y出用同一滑輪組提升相同鉤碼至不同高度時的機(jī)械效率進(jìn)行比較。如圖及表二,比較②③兩次實驗數(shù)據(jù)。)
表二
5.探究滑輪組機(jī)械效率與動滑輪重G動的關(guān)系
如何探究滑輪組機(jī)械效率與動滑輪重G動的關(guān)系?
。ńM裝動滑輪個數(shù)不同的滑輪組,分別測出用它們提升相同重力的鉤碼時的機(jī)械效率,進(jìn)行比較。如上圖和下圖及表三,比較③④兩次實驗數(shù)據(jù)。)
表三
6.探究滑輪組機(jī)械效率與吊起動滑輪繩子段數(shù)n的關(guān)系
如何探究滑輪組機(jī)械效率與吊起動滑輪繩子段數(shù)n的關(guān)系?
。ㄓ孟嗤喗M裝成繩子段數(shù)不同的滑輪組,分別測出用它們提升相同重力的鉤碼時的機(jī)械效率進(jìn)行比較。如上圖和下圖及表四,比較②⑤兩次實驗數(shù)據(jù)。)
表四
7.實驗結(jié)論
。1)比較①②兩次機(jī)械效率的大小,可以知道同一滑輪組的機(jī)械效率與 有關(guān),即同一滑輪組 越大,滑輪組的機(jī)械效率越大。
。2)比較 兩次機(jī)械效率的大小,可以知道滑輪組的機(jī)械效率與鉤碼提升高度h 。
(3)比較③④兩次機(jī)械效率的大小,可以知道滑輪組的機(jī)械效率與 有關(guān),即滑輪組 越大,滑輪組的機(jī)械效率越小。
。4)比較 兩次機(jī)械效率的大小,可以知道滑輪組的機(jī)械效率與吊起動滑輪的繩子段數(shù)n (選填“有”或“無”)關(guān)。
8.提高機(jī)械效率的方法
盡量減小額外功,采取減輕機(jī)械本身的質(zhì)量和加潤滑油減小摩擦等方法。
當(dāng)額外功一定時,在機(jī)械承受的范圍內(nèi)增加所做的有用功(如使用滑輪組提升物體時,在繩子能承受的拉力范圍內(nèi),盡可能增加每次提升重物的質(zhì)量),充分發(fā)揮機(jī)械的作用。
例題講解:(學(xué)生先練習(xí),若有問題,教師補(bǔ)充講解)
例6 如圖所示是智慧小組“測滑輪組的機(jī)械效率”的實驗裝置。測得的實驗數(shù)據(jù)如表。
。1)實驗過程中,應(yīng)豎直向上 拉動彈簧測力計。
。2)第三次實驗中滑輪組的機(jī)械效率是 。
。3)分析表中實驗數(shù)據(jù)可知,同一滑輪組,物重 ,滑輪組的機(jī)械效率越高。
。4)若在第三次實驗中,物體上升的速度為0.1m/s,則拉力F的功率為 W。
。5)創(chuàng)新小組也利用重為1N、2N、4N的物體進(jìn)行了三次實驗,每次測得的機(jī)械效率均大于智慧小組的測量值,則創(chuàng)新小組測量值偏大的原因可能是 。(填字母)
A.測拉力時,彈簧測力計未調(diào)零,指針指在零刻度線下方
B.彈簧測力計每次拉動物體時均加速上升
C.所使用的動滑輪的重力小于智慧小組
答案:(1)勻速緩慢。2)74.1%。3)越大。4)0.54。5)C
例7 在探究“影響滑輪組機(jī)械效率高低的因素”時,同學(xué)們提出了下列猜想
。1)滑輪組機(jī)械效率高低可能與動滑輪重有關(guān);
。2)滑輪組機(jī)械效率高低可能與被提升的物重有關(guān);
。3)滑輪組機(jī)械效率高低可能與物體提升高度有關(guān);
(4)滑輪組機(jī)械效率高低可能與承重繩子股數(shù)有關(guān)。
小明同學(xué)設(shè)計了如圖所示的兩個滑輪組,進(jìn)行對比實驗來驗證提出的猜想,則該實驗驗證的猜想是 。
A.(1) B.(2) C.(3) D.(4)
解析:比較兩滑輪組可知,承擔(dān)繩子的股數(shù)相同,滑輪組繞線方式相同,滑輪個數(shù)相同,提升高度也可以相同,而兩個滑輪組提升物體的重力不同,結(jié)合控制變量法的思想,所以該實驗裝置探究的是滑輪組的機(jī)械效率與被提升物體重力的關(guān)系,即驗證的是猜想(2),故選B。
答案:B
課堂小結(jié)
本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了:
1.有用功、額外功、總功的概念及計算;
2.機(jī)械效率的含義及計算;
3.測量滑輪組的機(jī)械效率。
布置作業(yè)
教材第88頁“動手動腦學(xué)物理”第1至4題。
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