113如何提高机械效率doc.docx

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11.3如何提高机械效率

教学内容：

Ｐ11－１4

教学目标：

知识与技能：

1、知道有用功、额外功和总功的含义，以及它们之间的关系。

2、理解机械效率，会用机械效率的公式进行简单的计算，会测算滑轮组的机械效率。

3、知道机械效率总小于1，知道提高机械效率的方法和意义。

过程与方法

1、根据生活事例认识物理知识，并运用物理知识解决实际问题

2、经历测算滑轮组机械效率的过程，学习测算简单机械效率的方法。

情感态度与价值观

通过学习“效率”的概念，增强节约意识，提高对科学发展观的认识。

教学重点：

1、机械效率的概念。

2、测滑轮组的机械效率。

教学难点：

1、分析有用功、额外功，测算滑轮组的机械效率。

2、根据实验数据分析、归纳科学规律。

教学器材：

　　两个定滑轮、两个动滑轮组成的滑轮组、铁架台、弹簧测力计、若干个钩码、刻度尺。

教学方法：

　　观察法　交流讨论法　实验演示法　比较法　练习法　　阅读法

教学过程：

引入新课

现代社会是讲求效率的节约型社会，时时处处都要讲究提高效率。

我们使用机械也要讲效率。

那么，什么是机械效率呢？

下面我们就来研究这个问题。

新课教学

一、什么是有用功与额外功

1、提出问题：

功的原理告诉我们：

使用机械不能省功。

那么使用机械时所做的功是否百分之百都是我们需要的呢？

2、有用功、额外功、总功的概念。

有用功：

把完成某项任务时有实用价值的功，叫做有用功。

额外功：

把无实用价值而又不得不做的功，叫做额外功。

总功：

有用功和额外功之和是总功。

3、做课文Ｐ11“活动1”分析有用功和额外功。

用多媒体展示滑轮组提升重物和挖掘机挖掘泥土的场景，让学生如同身临其境。

并引导学生回答下列问题：

⑴在这两个情景中，力对哪些物体做了功？

⑵哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功？

⑶哪些功是我们不需要但又不得不做的功？

学生经过思考、讨论，可以答出：

教师提出一些问题，引导学生分析、讨论与交流。

（1）分析图11－16（a）中哪些功是我们需要的？

哪些是我们不得不额外做的功？

①观察课文图11－16（a）：

为了省力，人们用滑轮组。

②问题：

用滑轮组提起重物的目的是什么？

拉力所提升是否只有重物？

③哪些功是有用功？

哪些功有额外功？

（2）分析图11－16（b）中哪些功是我们需要的？

哪些是我们不得不额外做的功？

①观察课文图11－16（b）：

为了省力，利用挖掘机挖掘、搬运泥土。

②问题：

挖掘机工作时除了挖掘、搬运泥土做功外，还做了哪些功？

③哪些是有用功？

哪些是额外功？

（3）对于教材图11-16a，拉力对滑轮组做功时，拉力对重物、动滑轮、绳子以及克服各部分之间的摩擦力都做了功；其中，提升重物做的功是我们需要的功，对动滑轮、绳子以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。

（4）对于教材图11-16b：

挖掘机对泥土、挖斗以及克服各部件之间的摩擦力都做了功；其中，提升泥土所做的功是我们需要的功，对挖斗以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。

在学生回答的基础上，教师给出提升物体时，“有用功”、“额外功”及“总功”的含义：

有用功（W有用）：

克服物体的重力所做的功。

额外功（W额外）：

克服机械自身的重力和摩擦力所做的功。

总功（W总）：

有用功和额外功的总和，即W总=W有用+W额外。

然后向学生指出：

在实际用机械做功时，总功也等于动力对机械做的功。

为了检验学习效果，可让学生分析下列情况中的有用功、额外功、总功，并说明这样分析的理由：

⑴用桶从井中提水。

（答：

目的是把水提上来，所以提升水做的功是有用功，对水桶做的功是额外功，对水和水桶做的功是总功。

）

⑵桶掉到井里，把桶从井中捞起。

（答：

目的是把水桶捞上来，所以对水桶做的功是有用功，对水做的功是额外功，对水桶和水做的功是总功。

）

⑶用水桶把水提到楼上去。

（答：

目的是把水提到楼上，所以对水做的功是有用功，对水桶和人所做的功是额外功，对水、水桶和人做的功是总功。

）

4、老师小结：

从以上分析我们看到：

使用机械时所做的功不可能百分之百都是有实用价值的功，无实用价值而又不得不做的功总是存在的。

问题：

使用机械做功时，是有用功多些好？

还是额外功多些好？

二、什么是机械效率

1、可用下面的问题引出机械效率的定义：

（1）当你用水桶提水时，有两只大小相同的水桶可供选择，一只是轻质塑料桶，另一只是厚铁皮桶，你选择哪一只水桶？

为什么？

（答：

选择轻质塑料水桶，因为提同样多的水，用塑料桶需要做的额外功较少。

）

过回答，使学生意识到：

我们在使用机械做功时，额外功是不可避免的，但我们总希望做的额外功越少越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。

至此，可以引导学生自己总结出机械效率的定义和公式。

（如何计算比例？

引出有用功在总功中占的比例——机械效率）

2、为了加深对机械效率的理解，可以组织学生讨论以下问题：

（1）机械效率的高低表示的物理意义是什么？

（答：

有用功在总功中所占比例的高低）

（2）机械效率的单位是什么？

（答：

机械效率是两个功（W有用、W总）的比值，没有单位。

）

（3）为什么机械效率总小于1？

能不能等于1？

（使用机械做功时，一般情况下，不可避免地要做一部分额外功，有用功总小于总功，所以机械效率总小于1）

3、机械效率用希腊字母表示。

4、思考：

任何机械效率总小于1，这是为什么？

由于使用机械时总会不得不做一些额外功，所以机械效率必然小于1。

5、使用机械做功总是希望机械效率越大越好，以打水为例，引导学生讨论如何提高机械效率呢？

方法一：

额外功一定时，增加有用功；方法二：

有用功一定时，减少额外功

6、让学生解下列有关滑轮组机械效率的计算题，帮助学生从具体应用中理解有用功、额外功和总功，熟悉机械效率的计算公式，找到解答此类问题关键。

7、教师：

人们使用各种机械时，总希望额外功做得少些，即有用功在总功中所占的份额大些，有用功在总功中所占的份额比例，在物理学中用机械效率来表示，各种机械的机械效率越高，所做的有用功越接近总功，能量浪费就越少。

其实在我们的学习、生活、工作等方方面面都要注意提高效率，这样有利于提高学习成绩、生活质量、工作成就。

三、测算滑轮组的机械效率

1、根据课文P12图11－17选取器材：

一个定滑轮、一个动滑轮组成的滑轮组、铁架台、弹簧测力计、若干个钩码、刻度尺。

2、“活动2”测算滑轮组的机械效率

根据“活动1”对“用滑轮组提起重物”的事例分析结果，思考测算滑轮组机械效率，需要测量哪些物理量？

怎样测量？

3、引导学生设计记录表格。

4、进行实验。

在教师指导下学生分组进行实验，各实验小组同学分工协作，用不同质量的钩码进行两组实验，每组实验进行两次。

5、分析、处理实验数据，得出结论：

根据实验得到的数据，计算各次实验中的有用功、总功和机械效率。

比较滑轮组提升不同的重物时机械效率是否相同？

结论：

同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高。

6、问题：

为什么同一滑轮组，提起的物体越重，滑轮组的机械效率就越高？

讨论：

滑轮组提起不同重物时，随重物上升的动滑轮的重不变，提升同样的高度，克服动滑轮做的额外功不变，而有用功则随提起的重物重量增加，所占的份额就相对增大，有用功所占的份额越大，滑轮组的机械效率就越高。

7、让学生提出猜想，同一滑轮组的机械效率除了跟提起的物重有关外，还可能与什么因素有关？

例1、桶重10N，从10m深的水井中打水和捞桶时都提上来50N的水，分别计算打水和捞桶这两个过程中的有用功和额外功、总功。

打水捞桶

W有用＝G水hW有用＝G桶h

=50N×10m=10N×10m

=500J=100J

W额外＝G桶hW额外＝G水h

=10N×10m=50N×10m

=100J=500J

W总＝W有用＋W额外W总＝W有用＋W额外

=500J+100J=100J+500J

=600J=600J

=

=

=83.3%=16.7%

例2、如图13-6所示，建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。

如果工人将绳子匀速向上拉了6m，则泥桶上升了多少？

滑轮组的机械效率是多少？

已知：

G桶=220N，G动滑轮=20N，s=6m，n=3

求：

h，η

解：

泥桶上升的高度：

。

工人对泥桶做的有用功：

W有用=G桶h=220N×2m=440J。

工人对动滑轮做的额外功：

W额外=G动滑轮h=20N×2m=40J。

所以总功：

W总=W有用+W额外=440J+40J=480J。

滑轮组的机械效率：

。

答：

泥桶上升了2m，滑轮组的机械效率是91.7%。

课堂小结：

请学生回答问题：

1、为什么要引入机械效率？

怎样表示机械效率？

2、做过“测算滑轮组机械效率”的实验后，你认为提高滑轮组机械效率有哪些可行的措施？

课堂练习

1、在物理学中，　　　　　　　　的功，叫做有用功；把　　　

　　　　　　的功，叫做额外功。

　　　　　叫做总功。

2、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，提出了下列假设：

（1）滑轮组机械效率可能与滑轮组重有关。

（2）滑轮组机械高低可能与被提升物重有关。

（3）滑轮组机械效率可能与物体提升高度有关。

（4）滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。

然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来证明提出的假设，则该实验验证的假设是（　　　）

A、

（1）　　　B　、

（2）　　　C　、（3）　　　D、　（4）

五、布置作业：

课文Ｐ１３－１４自我评价与作业第1、2、3、4题。

板书设计：

　　　　1１.3　　如何提高滑轮组的机械效率

一、什么是有用功、额外功

有用功：

把完成某项任务时有实用价值的功，叫做有用功。

额外功：

把无实用价值而又不得不做的功，叫做额外功。

总功：

有用功和额外功之和是总功。

二、什么是机械效率

1、概念：

在物理学中，把有用功W有用占总功W总的比值。

2、公式：

三、如何提高滑轮组的机械效率

1、减小动滑轮的重。

2、增加物重。

3、减小摩擦。