關(guān)于《機(jī)械效率》教學(xué)設(shè)計(jì)
【教學(xué)目標(biāo)】
1．通過實(shí)驗(yàn)探究知道動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，手拉繩做的功與動(dòng)滑輪對(duì)重物
做的功是不等的；
2．知道W總、W有用、W額外的含義，并清楚他們之間的關(guān)系；
3．知道什么叫機(jī)械效率及其計(jì)算方法，并利用上述實(shí)驗(yàn)探究的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)械效率，知道機(jī)械效率點(diǎn)小于1；
4．通過實(shí)驗(yàn)探究影響機(jī)械效率的因素，找出提高機(jī)械效率的方法。
【教學(xué)重點(diǎn)】
通過實(shí)驗(yàn)探究知道機(jī)械效率的存在。
【教學(xué)過程】
教師活動(dòng)內(nèi)容、方式
學(xué)生活動(dòng)方式
一、引入
在使用簡單機(jī)械提升或移動(dòng)物體時(shí)，我們要對(duì)機(jī)械做功，機(jī)械又要對(duì)物體做功，那么我們對(duì)機(jī)械做功和機(jī)械對(duì)物體做功相等嗎？
二、新課
（一）活動(dòng)：以動(dòng)滑輪為例，比較手拉繩做的功與動(dòng)滑輪對(duì)重物做的功。
1．設(shè)計(jì)方案：
2．需測量的物理量和使用工具：
3．實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)：
A、測拉力時(shí)，應(yīng)勻速拉動(dòng)彈簧秤。
B、繩自由端的拉力方向以豎直向上為宜，若方向向下，操作、讀數(shù)均不方便。
4．設(shè)計(jì)表格，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格。
5．得出結(jié)論：手拉繩做的功與動(dòng)滑輪對(duì)重物做的功是_______(等或不等)的。
�。ǘ┯杏霉Α㈩~外功、總功
1．在上面的活動(dòng)中，將鉤碼提升至一定的高度是我們的目的，所做的功叫做有用功，記作：W有用；在使用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，需克服摩擦力作功，還要克服動(dòng)滑輪的重力做功，這部分功雖然并非我們所需要的，但又不得不做，我們將它們叫做額外功，記作：W額外；如果把手的拉力（即動(dòng)力）對(duì)動(dòng)滑輪做的功叫做總功，
學(xué)生復(fù)習(xí)列舉出常用的簡單機(jī)械。
學(xué)生設(shè)計(jì)方案并指出測量功的步驟。
將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表格并得出結(jié)論。
記作W總，則總功應(yīng)等于有用功與額外功之和。即W總＝W有用＋W額外。
2．以撈水桶或用水桶打水為例說明有用功、額外功、總功。
3．使用斜面時(shí)：將重物舉高h(yuǎn)所做的功（Gh）為有用功；使用斜面時(shí)，沿斜面的推（拉）力所做的功（Fs）；服摩擦力所做的功為額外功。
（三）機(jī)械效率
1．定義：物理學(xué)中有用功與總功的比值叫機(jī)械效率。用η表示。
2．表達(dá)式：
3．說明：
①機(jī)械效率是有用功在總功中所占比例的多少，是一個(gè)比值，所以是一個(gè)無單位的物理量。
�、谝�?yàn)閃有用總小于W總，所以機(jī)械效率η總小于1。
③機(jī)械效率是描述機(jī)械性能優(yōu)劣的物理量，機(jī)械效率高的機(jī)械性能優(yōu)良。機(jī)械效率的高低與所使用的機(jī)械工作時(shí)是否省力、及省力多少無關(guān)；與機(jī)械工作時(shí)的快慢程度無關(guān)；與機(jī)械工作時(shí)所完成的功的數(shù)量多少也無關(guān)．
4．活動(dòng)：
①根據(jù)上述測量結(jié)果計(jì)算不同情況下動(dòng)滑輪的機(jī)械效率；
②實(shí)驗(yàn)、討論動(dòng)滑輪的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)？如何才能提高它的機(jī)械效率？
5．例題：
（1）用定滑輪緩慢提升質(zhì)量為20kg的物體，所用拉力為220N，當(dāng)物體提升2m時(shí)，求有用功、總功和動(dòng)滑輪的機(jī)械效率。（g=10N/kg）
（2）由于在使用杠桿時(shí)的摩擦非常小，故杠桿是一種機(jī)械效率非常高的簡單機(jī)械，若用一根機(jī)械效率為90%的杠桿將一個(gè)18．0kg的物體提升50cm，需要做多少總功？（g=10N/kg）
三、學(xué)生總結(jié)歸納；
四、課堂訓(xùn)練。
指出在撈水桶、用水桶打水、使用斜面時(shí)的有用功、額外功、總功。
學(xué)生討論、總結(jié)。
學(xué)生活動(dòng)：計(jì)算不同情況下動(dòng)滑輪的機(jī)械效率；實(shí)驗(yàn)、討論動(dòng)滑輪的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)？如何才能提高它的機(jī)械效率？
計(jì)算例題
學(xué)生總結(jié)
(可就所學(xué)的.幾種機(jī)械討論)
課堂訓(xùn)練
【課堂訓(xùn)練】
1．利用動(dòng)滑輪提升物體，你能區(qū)別有用功和額外功嗎？
2．什么是機(jī)械效率？機(jī)械效率的大小可能大于1嗎？為什么？
3．關(guān)于功、功率、機(jī)械效率，下列說法中正確的是（ ）
A．物體受力且運(yùn)動(dòng)時(shí)，力對(duì)物體就做了功
B．功率大的機(jī)器做功一定多
C．功率大的機(jī)器做功就快
D．做功快的機(jī)器其機(jī)械效率一定高
4．如圖所示的滑輪組，不計(jì)拉線質(zhì)量及滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦。重物G=200N，每一個(gè)滑輪重25N。當(dāng)繩自由端拉力F拉力為N時(shí)，恰能讓重物G勻速上升。
5．一動(dòng)滑輪改為定滑輪使用，這樣一定（ ）
A．不能改變機(jī)械效率
B．提高了功率
C．改變了動(dòng)力的方向
D．節(jié)省了力
6．斜面長5m，高1m，把重為5000N的物體勻速地推向斜面頂端，若斜面是光滑的，則推力為______N；如果斜面不光滑，所用推力為1250N，則斜面的機(jī)械效率為______。
7．通過測量滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)，可得出下列各措施中能提高機(jī)械效率的是（ ）
A．增加動(dòng)滑輪，減小拉力
B．減少提升重物重力，減小拉力
C．減少提升高度，減少做功
D．增加提升重物重力，增大有用功
8．兩臺(tái)機(jī)械完成的有用功之比W1：W2＝4：7，它們的機(jī)械效率分別為η1＝60％，η2＝75％，則兩臺(tái)機(jī)械所做總功之比為（ ）
A．5：7
B．7：5
C．16：35
D．35：16
9．如圖所示用滑輪或滑輪組提起同一重物，其中機(jī)械效率最高的是( )
A B C D
10．滑輪組將重500N的物體，舉高80cm的過程中，機(jī)械效率為80％，則此過程中有用功為J，額外功為J。若不計(jì)滑輪摩擦及拉線質(zhì)量的影響，則可知?jiǎng)踊喼豊，當(dāng)提升重物為400N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為。
11．芳芳和蘭蘭運(yùn)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測定了滑輪組的機(jī)械效率，在全班交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，老師提出：如果各組所用滑輪和串繞繩子的方式不變，改變其它因素，是否會(huì)影響它的機(jī)械效率呢？大家積極思考，提出了各種猜想，概括起來有如下幾種：
猜想1 可能與勻速提升的速度大小有關(guān)；
猜想2 可能與被提升的鉤碼重有關(guān)；
猜想3 可能與勻速提升的速度大小和被提升的鉤碼重都有關(guān)；
猜想4 可能與鉤碼被提升的高度有關(guān)。
芳芳和蘭蘭分別根據(jù)各自的猜想進(jìn)行了探究，實(shí)驗(yàn)記錄如下表。
（1）請(qǐng)幫助蘭蘭完成表中的一項(xiàng)計(jì)算；
（2）請(qǐng)根據(jù)她倆的實(shí)驗(yàn)記錄，分別在表中寫出探究結(jié)果。
�。�3）歸納她倆的實(shí)驗(yàn)探究，你所得的結(jié)論是：。
12．一保潔工人，要清洗一高樓的外墻，他使用了如圖所示的裝置進(jìn)行升降，已知工人的質(zhì)量為60kg，保潔器材的質(zhì)量為20kg，人對(duì)繩的拉力為300N，吊籃在拉力的作用下1min勻速上升了10m，求：
�。�1）此過程中的有用功；
�。�2）拉力F做功的功率；
�。�3）滑輪組的機(jī)械效率（結(jié)果保留一位小數(shù)）。
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