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123机械效率
第十二章简单机械
第3节机械效率
一、教案内容简述
1、课题:
第3节机械效率
2、课程类型:
新授课
3、备课日期:
2014年2月
4、备课人:
5、教学目标:
【知识与技能】
1.能结合实例认识有用功、额外功和总功;
2.理解机械效率的概念、会计算机械效率。
【情感目标】
1.在学习过程中培养发现问题、提出问题、解决问题的能力;
2.培养探索自然现象和日常生活中的物理知识的兴趣;
3.密切联系实际,提高科学技术应用于日常生活的科学态度。
【过程与方法】
1.通过实验体验、数据分析,加深对有用功、额外功、总功的理解,培养学生设计实验方案、分析实验数据、归纳实验结论的科学素养。
6、教学重点:
理解机械效率概念、通过实验探究发现提高机械效率的方法
7、重点突破:
通过举生活中的实例,探究机械效率以及提高机械效率的方法。
8、教学难点:
机械效率的计算
9、难点突破:
通过对知识的点的深入探究以及讲解,学会计算机械效率。
10、教学方法:
讨论、实验探究
11、教学用具:
学生用实验器材:
小桶、沙(10N)、滑轮、细绳、弹簧测力计、铁架台、刻度尺、塑料袋、斜面、方木块、毛巾、棉布、砝码。
老师用实验器材:
一大桶沙、弹簧测力计、细绳、铁架台、刻度尺、斜面、方木块。
软件:
Powerpoint讲稿,测定斜面的机械效率的FLASH,搬沙子上楼、起重机、滑轮组、
柴油机、斜面的图片。
二、教学过程
1、课程导入
(1)VIP课程
建筑工地上有一堆沙子,要把这堆沙子运到三楼,你有哪些方法?
请同学们思考讨论,将讨论结果记录下来,看哪一组同学想的办法最多?
(2)班级课程
情景:
老师先用一大桶装满沙子,沙子上面放上课本,把桶放在课室门口,上课后故意让两名学生帮忙抬进来。
教师拿了课本后,告诉学生这桶沙子暂时不用,又让两名学生抬出门口。
2、教学内容
一、有用功和额外功
1、有用功:
人利用机械在达到目的的过程中,所做的对人们有用的功,叫做有用功。
有用功相当于不使用机械时,人直接对物体所做的功。
W有用=Gh=W总-W额=ηW总
2、额外功:
在工作时,人们不需要的但不得不做的功,叫做额外功。
使用机械时,由于克服摩擦以及机械自重所做的功就是额外功。
W额=W总-W有用
在忽略绳重、摩擦的前提下,滑轮组的额外功W额=G动h
斜面的额外功W额=fl
3、总功:
有用功加额外功是总共做的功。
W总=W有用+W额外=Fs=
斜面的总功W总=fl+Gh=Fl
二、机械效率
1、定义机:
有用功跟总功的比值叫机械效率。
2、公式:
3、理解:
有用功总小于总功,机械效率总小于1。
机械效率通常用百分数表示。
提高机械效率的方法:
①减小机械自重;②减小机件间的摩擦,保持零件间的润滑。
提高滑轮组机械效率,还有一种方法是在绳能承受的范围内增加物重。
三、常见机械的效率
1、影响滑轮组机械效率大小的因素
滑轮组的机械效率
滑轮组机械效率的高低与动滑轮重、摩擦力的大小、物重等因素有关。
绕线方法不影响滑轮组的机械效率。
使用相同的滑轮组提升重物时,物体越重,滑轮组的机械效率越高。
原因:
使用相同的滑轮组提升重物时,额外功不变,而物体变重,有用功变大,有用功占总功的比值变大,机械效率提高。
使用滑轮组时,轮与轴之间的摩擦力越小,机械效率越高。
当被提升的物体重力相同时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高。
2、影响斜面机械效率大小的因素
斜面的机械效率
斜面机械效率的高低与斜面的光滑程度及斜面的倾斜程度有关。
在斜面的倾斜程度相同时,斜面越光滑,机械效率越高。
光滑程度相同时,斜面越陡,机械效率越高。
3、测量滑轮组的机械效率
【实验原理】
【需要测量的物理量】物体的重力G、物体被提升的高度h、拉力F、绳子自由端移动的距离s
【实验器材】钩码、铁架台、滑轮、细线;弹簧测力计、刻度尺
【注意事项】
①弹簧测力计要沿着竖直方向匀速拉动物体。
沿竖直方向拉的目的是减小误差。
匀速拉动的目的是使示数稳定。
②如果物体静止时读数,测量的结果不包括摩擦,会使测量结果偏大。
【实验表格】下表可供参考
物体的重力G/N
物体被提升的高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
绳子自由端移动的距离s/cm
总功W总/J
机械效率η
4、测量斜面的机械效率
【实验原理】
【需要测量的物理量】物体的重力G、斜面的高度h、拉力F、斜面的长度l
【实验器材】斜面、大小木块(大木块用来垫高)、弹簧测力计、刻度尺
【注意事项】①注意控制变量。
②要使用弹簧测力计拉着物体沿斜面方向匀速运动。
【实验表格】下表可供参考(按照下表做实验时需要控制斜面粗糙程度一定)
斜面倾斜程度
物体的重力G/N
斜面高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
斜面长度l/cm
总功W总/J
机械效率η
最缓
较陡
最陡
三、课后总结
1、课堂练习
见附录
2、板书设计
第3节机械效率
3、课堂小结
1、知道了三种功以及他们的区别和联系。
2、知道了机械效率的定义以及简单的计算。
3、知道了常见几种仪器机械效率的计算。
4、课后作业
1、课本的课后作业。
2、练习册
一、选择题
14.(四川雅安)如图6所示,定滑轮重2N,动滑轮重1N。
物体A在拉力F的作用下,1s内将重为8N的物体A沿竖直方向匀速提高了0.2m。
如果不计绳重和摩擦,则以下计算结果正确的是
A.绳子自由端移动速度为0.6m/s
B.滑轮组的机械效率为80%
C.拉力F的功率为1.8W
D.拉力F的大小为5N
答案:
C
6.(重庆市)如图4所示,李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央,她针对此过程提出了如下的猜想。
你认为合理的是()
A.文具盒所受重力对它做了功
B.文具盒所受支持力对它做了功
C.文具盒所受的推力F对它做了功
D.在此过程中没有力对文具盒做功
答案:
C
7.(包头市)下列对应关系中不正确的是
A.潜水员潜入深水时要穿潜水服——液体压强随深度增加而增大
B.教室里的黑板用毛玻璃制成——利用镜面反射
C.用船浆向后划水船会前进——物体间力的作用是相互的
D.汽车沿盘山公路到达山顶——利用斜面越长越省力的原理
答案:
B
14.(包头市)用图6所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升0.1m,所用时间为2s,作用在绳子末端的拉力F为6N(不计绳重和绳与滑轮间的磨擦),下列计算结果正确的是( )
A.所做的有用功为1J
B.动滑轮自重0.2N
C.拉力F做功的功率为0.3W
D.该滑轮组的机械效率为83.3%
答案:
AD
二、填空题
15、(山西省)斜面长5m,高1m,工人用沿斜面方向400N的力把重1600N集装箱匀速推到车上,推力对集装箱做的功是_________J,斜面的机械效率是_________。
答案:
200080%
20.(四川绵阳)在某建筑工地上,工人用如图所示的滑轮组将重为1200N的建筑材料从地面运到高20m的楼上,手竖直向上的拉力是500N,在这个过程中,工人做了J的额外功,滑轮组的机械效率是____。
答案:
600080%
17、(四川自贡)滑轮组即能省力又能改变力的方向,建筑工人用自制的滑轮组把600N的重物缓慢提升2m,如右图所示,绳自由端的拉力F=250N。
拉力做的功是J,该滑轮组的机械效率等于,若不计一切摩擦和绳重,该滑轮组的动滑轮重N
答案:
150080%
29.(浙江绍兴)如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。
则第2秒末时,物体处于__________状态,第6秒末到第9秒末,推力F做功是_________焦耳。
答案:
静止24
19.(福州市)用滑轮组将一个重为5N的物体匀速提升10cm,由图9可知,绳端受到的拉力F为N,绳端移动的距离s为cm,滑轮组的机械效率η为 。
答案:
23083.33%(或83.3%)
9.(河池市)某工人用如图3所示的装置把重240N的物体提高1m,所用的拉力为150N,则该工人克服重力所做的有用功为J,总功为J,该滑轮组的机械效率是.
答案:
24030080%
31.(黄冈市)工程载重汽车比一般汽车的轮子要多些,是为了________________________;轮胎上花纹也比较深,是为了________________________。
若车身质量是8t,轮胎能承受的最大压强为
,与地面的总接触面积为0.4
,该车最大装载质量为_________t。
已知发动机的排气量(等于活塞面积S乘以活塞移动的距离L)为3.0升,燃气对活塞的平均压强为
,一个工作循环中,燃气对活塞做功_________J。
答案:
减小压强增大摩擦202400
实验题
41.(四川遂宁)某实验小组在“测定滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示,第1、2、3次实验装置分别如图10中的甲、乙、丙所示。
次数
钩码重
G/N
钩码上升
高度h/m
有用功
W有/J
测力计
拉力F/N
测力计移动
距离S/m
总功
W总/J
机械
效率η
1
2
0.1
0.2
0.9
0.3
0.27
74.1%
2
4
0.1
0.4
1.6
0.3
0.48
83.3%
3
4
0.1
0.4
1.1
0.5
0.55
(1)比较第1次实验和第2次实验,可得结论:
使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率。
(2)填写实验3中的机械效率,比较第2次实验和第3次实验,可得结论:
使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率。
(3)如果绳重不计,摩擦不计,丙图中钩码重为4N时,侧力计的拉力为1N,那么当钩码重为9N时,该滑轮组的机械效率是。
答案:
(1)越高
(2)72.7%(3)越低
(2)90%
17.(重庆市)在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某同学用如图13所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如下:
(1)在表中的空格处填上适当的数据;(机械效率用百分数表示,保留一位小数)
(2)在实验操作中应竖直向上拉动弹簧测力计;
(3)从实验数据分析得出:
使用同一滑轮组,可以提高滑轮组的机械效率;
(4)滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关,请你作出恰当的猜想:
滑轮组的机械效率与有关(写出一种影响因素即可)。
答案:
(1)表中填88.9%1.230(每空1分)
(2)匀速(1分)
(3)增加物重(每空1分)
(4)动滑轮重、绳与滑轮的摩擦等(其他合理答案参照给分)(1分)
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