第九章 第五節(jié) 提高機(jī)械的效率

1、第九章 機(jī)械與人第五節(jié) 提高機(jī)械的效率一、教學(xué)目標(biāo)：1. 知識(shí)和技能：知道什么是有用功、額外功和總功。知道什么叫機(jī)械效率，知道計(jì)算公式，知道機(jī)械效率總小于1。知道提高機(jī)械效率的意義和主要方法，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)機(jī)械效率和滑輪組的認(rèn)識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?. 過(guò)程與方法：探究與自主式學(xué)習(xí)相結(jié)合。3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)實(shí)驗(yàn)及生活中現(xiàn)象的分析，培養(yǎng)學(xué)生能辨證的看待問(wèn)題、分析問(wèn)題，同時(shí)加強(qiáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識(shí)。二、教學(xué)重難點(diǎn)：1. 重點(diǎn)：機(jī)械效率及實(shí)驗(yàn)探究測(cè)算滑輪組的效率。2. 難點(diǎn)：正確理解機(jī)械效率的概念。三、教具：彈簧測(cè)力計(jì)一個(gè)、滑輪4個(gè)、鉤碼50g , 200g、支架、細(xì)線。四、教學(xué)方法：講

2、授法、實(shí)驗(yàn)法、討論法、分析法、歸納法。五、教學(xué)過(guò)程： （一）. 復(fù)習(xí)提問(wèn)：如圖所示的動(dòng)滑輪提升重5N 的物體，用所學(xué)知識(shí)求動(dòng)力F= （二）. 新課教學(xué)： 談到效率，大家并不陌生，像我們?nèi)粘Ｉ钪兴f(shuō)的“學(xué)習(xí)效率”、“工作效率”、等等都是從一定的角度反映了對(duì)某些事物的有效利用程度。機(jī)械使用時(shí)也要講效率，機(jī)械效率，它表示機(jī)械工作時(shí)，輸出的有用能量與輸入總能量的比值或是動(dòng)力功被利用的有效程度的物理量。對(duì)于同一機(jī)械，它的機(jī)械效率是否是一定的？機(jī)械效率的高低如何測(cè)得？機(jī)械機(jī)械效率有單位嗎？如何表示它呢？如圖1，動(dòng)力對(duì)繩子做的功等于動(dòng)滑輪提升重物做的功。同學(xué)們想想：若動(dòng)滑輪很重，繩與動(dòng)滑輪間的摩擦較大時(shí)，

3、動(dòng)力對(duì)繩子做的功還等于動(dòng)滑輪提升重物所做的功嗎？我們有沒(méi)有辦法知道“兩功”是否相等呢？ 我們可以用動(dòng)滑輪提升重物勻速上升一定的高度（如圖1），分別測(cè)出物重G 、拉力F 、物體上升的高度h 、繩子 自由端移動(dòng)的距離s ；根據(jù)功的計(jì)算公式，再分別計(jì)算出動(dòng)力對(duì)繩子做的功（W F·S），動(dòng)滑輪提升重物做的功（W G·h），兩者相比較就可以知道“兩功”是否相等。現(xiàn)在就請(qǐng)同學(xué)們完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)（教師查巡、指導(dǎo)）。 由實(shí)驗(yàn)看出：動(dòng)力對(duì)繩子做的功總是大于動(dòng)滑輪提升物體做的功。這究竟是怎么回事呢？這難道與功的原理內(nèi)容相矛盾嗎？利用動(dòng)滑輪提升重物做功時(shí)，我們除了提升重物外，還將動(dòng)滑輪

4、提升了一段距離，所以，人作的功除了提升重物做功之外，還必須克服動(dòng)滑輪的重力、摩擦力（實(shí)驗(yàn)存在）而作功。前面學(xué)習(xí)功的原理時(shí)沒(méi)有考慮這“兩力”的影響，所以上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論是功的原理在實(shí)際中的應(yīng)用。在使用杠桿、滑輪組等機(jī)械時(shí)也有同樣的結(jié)論。從實(shí)驗(yàn)和上面的分析我們知道：利用機(jī)械時(shí)，機(jī)械直接對(duì)物體做的功只是動(dòng)力對(duì)機(jī)械做功的一部分。機(jī)械直接對(duì)物體做的功是我們完成做功的目的，是想做、有用的功（W 有用），而克服機(jī)械本身的重力及機(jī)械部件間的摩擦所做的功，這是我們不想做的、無(wú)用的但又不得不額外做的功（W 額外）。有用功與額外功之和就是機(jī)械克服全部阻力所做的功，這也是要求動(dòng)力總共所做的功（W 總）。即W 總W 有W

5、額。在使用機(jī)械時(shí)有用功只占總功的一部分，我們總希望有用功在總功中所占的比值越大越好（額外功所占的比值越小越好）。不同機(jī)械、不同的使用情況，比值是不等的，比值的高低是機(jī)械性能優(yōu)劣、質(zhì)量好差的重要標(biāo)志之一。如何比較呢？我們應(yīng)引入新的物理量，那就是機(jī)械效率（），用它來(lái)表示有用功在總功中所占比值的大小。 由機(jī)械效率的含義，我們能否寫(xiě)出它的表示式？ 請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算出分組實(shí)驗(yàn)所用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)的機(jī)械效率大小；再測(cè)算當(dāng)動(dòng)滑輪下增掛兩個(gè)鉤碼時(shí)動(dòng)滑輪的機(jī)械效率的大??；比較用同一動(dòng)滑輪提升不同重物時(shí)的機(jī)械效率大小。分析討論：機(jī)械效率是有用功與總功的比值。同一機(jī)械，當(dāng)有用阻力加大時(shí)，即物重加大時(shí)，機(jī)械效率增大，但總

6、是小于1。機(jī)械效率只有值的大小而無(wú)單位。問(wèn)題：為什么機(jī)械效率1？因?yàn)閃 動(dòng)W 有W 額。使用機(jī)械時(shí)，除了要作想作的有用功外，還不得不克服額外阻力作功。如背米上山，除將米背上山頂還必須將裝米的工具背上山，人也要登上山，所以W 額0，則W 動(dòng)W 有，即1。若1 說(shuō)明什么？（一定錯(cuò)了?。┩ㄟ^(guò)上面的分析，請(qǐng)同學(xué)們考慮如何提高機(jī)械的效率？提高機(jī)械效率的途徑：一是增加有用功在總功的比例（增加物重）；二是減少額外功在總功的比例（減輕機(jī)械結(jié)構(gòu)，減少部件間的摩擦）。師生共同小結(jié)、歸納。（三）. 問(wèn)題討論：教師出示題目，學(xué)生討論分析、計(jì)算（過(guò)程略）。1、機(jī)械效率越大的機(jī)械必定是 （ ）A 、越省力； B、越省功；C 、有用功越多； D、有用功在總功中占的比例越大。2、不計(jì)摩擦，用定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組分別提升同一重物上升同一高度，則機(jī)械效率最大的是 （ ）A 、定滑輪； B、動(dòng)滑輪； C滑輪組； D、一樣大。3、提高機(jī)械效率有哪些方法？ 4、某人用圖2所示的滑輪組提起1200N 的重物上升 2m ，所用的拉力是500N ，求：此人所做的有用功、總功、機(jī)械效率分別是多少？若克服摩擦所做的功是400J ，求動(dòng)滑輪的重力是多少？（四）. 課外思考：1、愈省力的機(jī)械，是否機(jī)械