人教版初二物理下册第1集.docx
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人教版初二物理下册第1集
《机械效率》教案
【教学目标】
1、知识与技能
(1)了解什么是有用功、额外功、总功。
(2)理解机械效率的概念,会利用公式η=W有用/W总进行有关计算,知道机械效率小于1.
(3)知道提高机械效率的意义和主要方法。
2、过程与方法
从生活实际出发,培养探究物理学的有关知识,深入认识事物的能力。
3、情感态度和价值观
(1)让学生关注生产、生活中各种机械的机械效率,具有用机械效率来评价机械的意识。
(2)通过探究活动,进行充分的交流与合作,培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。
【教学重点】
有用功、额外功、总功、机械效率概念教学和对影响机械效率的因素探究;
【教学难点】
在实例中有用功、额外功、总功的确定,对影响机械效率的因素的理解。
【教学方法】
实验探究、启发诱导
【课前准备】
刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、导入新课
如图用弹簧测力计将G=4N的两个钩码匀速提升1m的高度,两次拉力所做的功相同吗?
为什么?
不相同。
使用动滑轮的弹簧测力计其拉力所做的功会多一些。
这是因为使用了动滑轮,不仅要克服钩码的重做功,还要克服动滑轮的重力和绳子与滑轮之间的摩擦做功,所以其拉力所做的功会多一些。
可见使用机械做功时,尽管它会给我们带来如省力,或者省距离等有利因素,也会给我们带来一些不利的一面,机械存在着效率问题,这节课,我们就来学习机械效率。
二、讲授新课
(一)、机械效率
1、有用功、额外功、总功
(1)有用功:
使用机械时对人们有用的功
例如:
克服重力所做的功就是有用功。
W有=Gh
(2)、额外功:
人们不需要但又不得不做的功
例如:
克服动滑轮重力和绳子与滑轮之间的摩擦所做的功。
思考:
用水桶从井中提水的时候,所做的功哪部分是有用功?
哪部分是额外功?
目的:
提水提水所做的功是有用功;
对绳子和水桶所做的功为额外功
(3)、总功:
有用功与额外功的总和叫总功。
W总=W有+W额
如图:
手的拉力所做的功就是总功
思考:
1、如图所示,用滑轮组拉动物体由A到B,物体前进了一段距离S。
所做的功哪部分是有用功?
哪部分是额外功?
哪部分是总功?
解析:
(1)要拉动物体,必须克服物体与支持面间的摩擦力,所以克服支持面与物体间的摩擦力做的功,就是有用功。
(2)而克服绳与滑轮间的摩擦力做的功是额外功。
(3)动力F(即拉力)做的功是总功。
思考2:
如果桶掉到水里,从水里捞桶的时候,捞上的桶里带了一些水,这种情况下哪部分是有用功,哪部分是额外功?
哪部分是总功?
目的:
捞桶提水桶所做的功是有用功;
提水所做的功是额外功。
捞桶过程中拉力所做的功为总功
2、机械效率
(1)定义:
我们把有用功和总功的比值叫做机械效率。
机械效率通常用百分率表示没有单位。
(2)表达式为:
思考:
机械效率会大于100%吗?
为什么?
有用功总小于总功,所以机械效率总小于100%
即:
η<1
滑轮组的械效率是80%,它表示什么意思?
使用滑轮组提升重物时所做的有用功跟总功的比值是80%,也可以说有用功在总功中占有80%,另外的20%是额外功.
例题:
用一动滑轮,将200N的物体匀速提升2m高,拉力F为120N,此滑轮的机械效率是多少?
已知:
G=200N、h=2m、F=120N、s=2h=4m
求:
η
解:
W有=Gh=200N×2m=400J
W总=Fs=120N×4m=480J
答:
滑轮组的机械效率约为83.3%
(二)、实验探究:
机械效率总是一定的吗?
如果前面例题中用动滑轮提起的物体重是400N,那么机械效率还是83.3%吗?
也就是说,对一个机械来说,它的机械效率是恒定不变的吗?
下面我们通过测滑轮组的机械效率的实验来探究一下。
实验:
测滑轮组的机械效率
1、实验原理:
2、实验器材:
刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组两个、铁架台、长约2m的细绳。
3、实验步骤:
(1)、把滑轮组安装好,测出钩码G的值,并记录表中。
(2)、匀速拉动弹簧秤使钩码升高到某一位置处,从弹簧秤读出拉力F的数值;细绳自由端通过的距离(s)钩码上升的高度(h)(3)、分别算出有用功和总功、机械效率。
记录结果。
(3)、分别算出有用功和总功、机械效率。
记录结果。
(4)、再换成两个钩码重复上面的实验记录结果。
4、测滑轮组的机械效率视频
5、记录数据的表格,并做好记录。
拉力F/N
弹簧测力计上升的距离s/m
总功W总/J
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
有用功W有/J
机械效率η
0.6
0.3
0.18
1.0
0.1
0.1
55.6%
0.8
0.45
0.36
2.0
0.15
0.3
83.3%
请计算出总功、有用功、和机械效率
6、实验结论:
同一滑轮提升重物时,重物越重,滑轮的机械效率就越高。
在生产中,人们利用多种方式提高机械效率但都不能使其达到100%,皮带传动的机械效率是94%-98%。
怎样提高机械效率呢?
(1).减少机械自重.
(2).减少机械的摩擦等来减小额外功.
(3).在额外功一定时,增大有用功
(三)、斜面的机械效率
探究斜面的机械效率
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
⑵实验步骤:
①测量小木块的重量,记录数据;
②把小木块用弹簧秤沿斜面匀速向上拉;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铺上棉布、毛巾,重复步骤②。
注意事项:
①要匀速拉动物体;②拉力要与斜面平行;③及时记录数据。
(3)视频
(4)填入下表
斜面倾斜程度
斜面材料
木块重量/N
斜面高度/m
有用功/J
拉力/N
斜面长/m
总功/J
机械效率
较缓
木板
1N
0.1
0.1
0.2
0.7
0.14
71.4%
较陡
木板
1N
0.175
0.175
0.3
0.7
0.14
83.3%
很陡
木板
1N
0.24
0.24
0.4
0.7
0.28
85.7%
棉布
1N
0.24
0.24
0.5
0.7
0.35
68.6%
毛巾
1N
0.24
0.24
0.6
0.7
0.42
57.1%
结论:
斜面越陡,越不省力,机械效率越高。
斜面的倾斜程度相同斜面越光滑,机械效率越高.
斜面机械效率:
练习:
某斜面长为S,高为h,有一重力为G的物体被拉力F沿斜面从底端匀速移至顶端。
若物体所受阻力为f,则此时的有用功为____,总功为____,额外功为____,机械效率为____。
答案:
个、Gh;Fs;fs;Gh/FS
三、课堂练习
1、起重机将0.9t的货物匀速提升10m的过程中所做的额外功是6×104J。
该过程中起重机对货物做的功是( )J,起重机机械效率是( )。
(g取10N/kg)
答案:
9×10460%
2、关于机械效率,下列说法中正确的是( )
A.机械做功越快,机械效率越高
B.机械所做的总功越少,机械效率越高
C.机械做的有用功在总功中占的百分比越大,机械效率越高
D.使用机械时,所用动力跟物重的比值越小,机械效率越高
答案:
C
3.如果把一个定滑轮改成动滑轮使用,如图所示,不计摩擦,下列说法中正确的是( )
A.可以省力,但不能省功
B.可以省力,且提高机械效率
C.可以省力,机械效率不变
D.可以省力,也可以省功
答案:
A
4、不计摩擦和绳子质量,分别使用定滑轮、动滑轮、滑轮组(两个定滑轮和两个动滑轮)匀速提升同一物体到同一高度处,其机械效率分别为η定、η动、η组则( )
A.η组<η动<η定
B.η定<η动<η组
C.η动<η定<η组
D.η定<η组<η动
答案:
A
5.下列关于机械效率的说法中,正确的是( )
A.额外功越小,机械效率越高
B.有用功越大的机械,机械效率越高
C.有用功总小于总功,所以机械效率总小于1
D.越省力的机械,机械效率越高
答案:
C
四、课堂小结
(一)、机械效率
1、有用功:
对人们有用的功.
2、额外功:
对人们没有利用价值而又不得不做的功.
3、总功:
有用功与额外功的总和.
4、机械效率:
有用功跟总功的比值.
(二)、测滑轮组的机械效率
同一滑轮提升重物时,重物越重,滑轮的机械效率就越高。
【板书设计】
机械效率
一、机械效率
1、有用功、额外功、总功
2、机械效率=有用功\总功
二、测滑轮组的机械效率
同一滑轮提升重物时,重物越重,滑轮的机械效率就越高。
【教学反思】
本节主要讲述有用功、额外功、总功与机械效率等方面的内容,初学“机械效率”,往往对这些概念陌生难懂,思维不通、前后矛盾,甚至分析实际问题中把有用功、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计算机械效率,就必须使学生分清楚那部分功是有用功,那部分功是额外功,或者那个力做的功是有用功,那个力做的功是额外功,那个力做的功是总功。
本节教学设计中有用功、额外功、总功所用时间较多。
机械做功以及机械效率与实际生活联系比较密切,应从学生熟悉的实例出发引导学生进一步的思考,发现问题,然后通过实例分析揭示问题的本质,所以本节课教学设计应当注重更多地和生活实际相联系,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,而且在教学过程中介绍了各种各样的机器,调动了学生自主学习的积极性和主动性,激发了学生学习的积极性,教学设计注意体现物理学的价值,提高学生理论联系实际、解决实际问题能力,在教与学过程中促进学生科学的价值观和世界观形成。