人教版八年级下册 123 机械效率 教案Word文档格式.docx
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铁架台、动滑轮、规格相同的几个钩码、细线、刻度尺、弹簧测力计
作业
内容
后记
教学过程
分课时计划(内容、课型、步骤、方法)
附记
(一) 新课学习
师:
我们在上一节“功的原理”曾经学过,使用机械时,人们所做的功,都等于不同机械而直接用手所做的功。
以动滑轮提升重物做功为例,如图1,动力对绳子做的功等于动滑轮提升重物做的功。
同学们想想:
若动滑轮很重,绳与动滑轮间的摩擦较大时,动力对绳子做的功还等于动滑轮提升重物所做的功吗?
生:
(思考与猜测)……
师:
我们有没有办法知道“两功”是否相等呢?
做实验!
好主意!
那么如何进行实验呢?
我们可以用动滑轮提升重物匀速上升一定的高度(如图1),分别测出物重G、拉力F、物体上升的高度h、绳子自由端移动的距离s;
根据功的计算公式,再分别计算出动力对绳子做的功(W=F·
S),动滑轮提升重物做的功(W=G·
h),两者相比较就可以知道“两功”是否相等。
思路完全正确!
现在就请同学们完成这个实验。
生:
分组实验(教师查巡、指导)。
由实验看出:
动力对绳子做的功总是大于动滑轮提升物体做的功。
这究竟是怎么回事呢?
这难道与功的原理内容相矛盾吗?
(讨论分析、教师引导)利用动滑轮提升重物做功时,我们除了提升重物外,还将动滑轮提升了一段距离,所以,人作的功除了提升重物做功之外,还必须克服动滑轮的重力、摩擦力(实验存在)而作功。
前面学习功的原理时没有考虑这“两力”的影响,所以上述实验结论是功的原理在实际中的应用。
在使用杠杆、滑轮组等机械时也有同样的结论。
从实验和上面的分析我们知道:
利用机械时,机械直接对物体做的功只是动力对机械做功的一部分。
机械直接对物体做的功是我们完成做功的目的,是想做、有用的功(W有用),而克服机械本身的重力及机械部件间的摩擦所做的功,这是我们不想做的、无用的但又不得不额外做的功(W额外)。
有用功与额外功之和就是机械克服全部阻力所做的功,这也是要求动力总共所做的功(W总)。
即W总=W有+W额。
在使用机械时有用功只占总功的一部分,我们总希望有用功在总功中所占的比值越大越好(额外功所占的比值越小越好)。
不同机械、不同的使用情况,比值是不等的,比值的高低是机械性能优劣、质量好差的重要标志之一。
如何比较呢?
我们应引入新的物理量,那就是机械效率(η),用它来表示有用功在总功中所占比值的大小。
由机械效率的含义,我们能否写出它的表示式?
(讨论、分析得出:
)
请同学们计算出分组实验所用动滑轮提升重物时的机械效率大小;
再测算当动滑轮下增挂两个钩码时动滑轮的机械效率的大小;
比较用同一动滑轮提升不同重物时的机械效率大小。
(分组实验、计算分析、讨论)机械效率是有用功与总功的比值。
同一机械,当有用阻力加大时,即物重加大时,机械效率增大,但总是小于1。
机械效率只有值的大小而无单位。
为什么机械效率η<1?
因为W总=W有用+W额。
使用机械时,除了要作想作的有用功外,还不得不克服额外阻力作功。
如背米上山,除将米背上山顶还必须将装米的工具背上山,人也要登上山,所以W额≠0,则W总>W有,即η<1。
通过上面的分析,请同学们考虑如何提高机械的效率?
讨论:
结合水桶问题说明:
有用功和额外功的变化关系
若η>1说明什么?
一定错了!
这与功的原理相矛盾。
(讨论、教师引导、分析)提高机械效率的途径:
一是增加有用功在总功的比例(增加物重);
二是减少额外功在总功的比例(减轻机械结构,减少部件间的摩擦)。
师生共同小结、归纳。
(二)问题讨论
教师出示题目,学生讨论分析、计算(过程略)。
1、机械效率越大的机械必定是[ ]
A、越省力;
B、越省功;
C、有用功越多;
D、有用功在总功中占的比例越大。
2、不计摩擦,用定滑轮、动滑轮、滑轮组分别提升同一重物上升同一高度,则机械效率最大的是[ ]
A、定滑轮;
B、动滑轮;
C.滑轮组;
D、一样大。
3、提高机械效率有哪些方法?
4、某人用图2所示的滑轮组提起1200牛的重物上升2米,所用的拉力是500牛,①求:
此人所做的有用功、总功、机械效率分别是多少?
②若克服摩擦所做的功是400焦耳,求动滑轮的重力是多少?
(三)课外思考
1、愈省力的机械,是否机械效率愈高?
2、请同学思考如图3装置,图中甲、乙滑轮组,将质量相同的砝码提高相同高度,甲图的机械效率η甲和乙图的机械效率η乙谁大?
测滑轮组的机械效率
(二)
五、测滑轮组的机械效率
(二)
1、能熟练组装滑轮组,会测滑轮组的机械效率
2、培养实事求是的科学态度和良好的学习习惯
理解机械效率,会测机械效率
正确地测出拉力F,钩码上升的高度h和弹簧测力计的功的距离S
知道提高机械效率的几种途径
每组有:
刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、滑轮组、细绳
一、引入
在复习的基础上,指出:
本节课我们将通过实验来测定滑轮组的机械效率。
二、新授
预习检查,在学生预习测滑轮组机械效率的基础上,组织学生讨论回答如下问题:
1、本次实验的目的,原理是什么?
2、根据实验原理,实验过程中应测量哪些物理量
3、实验过程中将用到哪些测量仪器?
如何利用它们测量每个物理量?
在学生讨论的基础上,强调实验过程中应注意如下问题:
(1)钩码重可由钩码质量G=mg算出
(2)实验过程中,要匀速拉动弹簧测力计,使钩码匀速上升
(3)重物提升的高度不要太高,以免超过量程
(4)实验过程中要严肃认真地按要求去做,实事求是地记录自测得的数据,不能凑数,更不允许抄袭他人实验数据。
(5)实验结束后,整理好实验仪器放回原处
实验装置图略
活动一:
学生分组实验,教师巡回指导,发现问题及是纠正
学生实验结束后,找一组同学把本组的实验数据填入实验表格中,供同学评析
表格及数据
A
B
G(N)
h(m)
W有用(J)
F(N)
S(m)
W总(J)
η
问题一:
通过实验:
我们发现甲乙两个不同的滑轮组,甲乙省力情况不同甲比乙费力,但机械效率比乙大,引起甲、乙滑轮组机械效率不同的原因是什么呢?
活动二:
用塑料轻质滑轮提重物,用铁质滑轮提同一重物,计算机械效率
实验次序
钩码重G(牛)
弹簧秤示数F(N)
钩码提升高度h(m)
绳子自由端移动距离S(m)
人拉绳做的功W总(J)
动滑轮提升钩码做的功W有用(J)
1、用塑料轻质小滑轮
1.96
1.0
0.1
0.2
0.20
0.196
98%
2、用塑料滑轮
1.1
0.22
89%
3、用铁制重滑轮
2.7
0.54
34%
问题二:
讨论滑轮组的机械效率还受到哪些因素的影响?
活动三:
用同一滑轮组提升不同重物,计算不同情况下的机械效率
1、提升2个钩码
0.98
0.7
0.1
0.2
0.14
0.098
70%
2、提升4个钩码
问题三:
分析:
滑轮组的机械效率还受到哪个因素影响?
通过实验,比较实验结果,从中你能得到什么结论?
你的猜想得到证实了吗?
针对你的结论,如果你是工程设计人员,你能对装置提出改进措施从而提高其机械效率吗?
影响滑轮组机械效率的因素
影响因素
探究结论
改进措施、提高效率
与提升重物的重有关
同一个动滑轮,提升重物越重,机械效率越大
使装置在满载的情况下工作
与动滑轮自重有关
不同的动滑轮,提升相同的重物,动滑轮自重越小的机械效率越高
改进机械结构,使它更合理,轻巧
动滑轮自身部件的摩擦
机械自身摩擦越大,效率越低
对机械进行保养,保持良好的润滑,减少摩擦
三、练习:
学生思考:
试着在生活实际中运用所学理论知识解决实际问题
九
8.14
机械效率的计算
灵活运用机械效率的公式
投影纸
作业纸
例题1、.在“测定滑轮组机械效率”实验中,现有下列器材;
弹簧测力
计、钩码、铁架台、二个动滑轮和二个定滑轮、长约2m细绳。
(1)为了完成实验,除以上器材外,还缺少的主要器材是;
(2)在如图的实验装置中,画出滑轮组最省力的绳子绕线方法;
(3)实验中,在测量绳端拉力时,必须拉动弹簧测力
计。
(4)实验测出弹簧秤示数为0.5牛,钩码重2牛,钩码上升高度为
0.10米,动力移动距离为0.5米,则此滑轮组的机械效率为________.
例题2、如图所示,建筑工地上,工人用一个动滑轮将重720N的重物匀速提升5m,工人所用拉力为450N,求:
(1)工人做的总功
(2)该动滑轮的机械效率
例题3、小明利用一个动滑轮提升重900N的物体,所用拉力是500N,物体在10s内匀速上升1m.在此过程中,拉力做的功为多少?
拉力的功率为多大?
该动滑轮的机械效率是多少?
例题4、工人用如图所示的滑轮组提起重300N的重物,若重物匀速上升1m,滑轮组的机械效率为80%,求:
(1)拉力的大小;
(2)若不计绳重及摩擦,求动滑轮的重力.
练习:
1、如图所示,斜面长AC=2m,高BC=1m。
某人用30N的力F沿斜面将重为50N的重物2s内由A匀速推到C,在这一过程中,此斜面的机械效率为___________。
2、⑴如图所示是测定滑轮组机械效率的实验装置,被提升的钩码的重力相等,通过实验可知,甲、乙两滑轮组________机械效率高,__________滑办组较省力。
实验时,弹簧测力计应作___________运动。
⑵请根据下表,求两滑轮组的机械效率。
滑轮组
钩码升高h(米)
拉力F(牛)
绳端移动距离h(m)
甲
3.92
0.10
1.63
0.30
乙
1.18
0.50
3、如图所示,小明同学利用滑轮组匀速提升物重为200N的物体,此时小明对绳的拉力为120N,不计绳重和摩擦。
求:
⑴滑轮组的机械效率;
⑵如果小明的体重为600N,那么他用此滑轮组所提升物体的重力不能超过多少?
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