五、机械效率教学设计模板

机械效率

【教学目标】

1、通过探究动滑轮，知道有用功、总功、额外功及它们之间的关系。

2、理解机械效率的概念。知道机械效率的计算公式，会计算简单机械的机械效率。

3、知道机械效率的物理意义，知道机械效率不可能是100%。

4、能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。

5、知道提高机械效率的实际意义和方法。

【教学重点】

理解机械效率的概念。知道机械效率的计算公式，会计算简单机械的机械效率。

【教学难点】测定动滑轮的机械效率。知道提高机械效率的方法。

【实验器材】

多媒体材料、（动滑轮、钩码、直尺、弹簧测力计

30套）

【教学方法】

实验、探究、讨论、归纳

【教学过程】

教师活动

引入

教

学

内

容

小明利用动滑轮把木料拉上楼房，手拉绳做的功与动滑轮对木料做的功相等吗？

学生活动

教学媒体

投影、讲解

再探动滑轮：

用手通过弹簧秤拉动一个动滑轮，沿竖直方向匀速F缓慢拉动重为G的钩码。

1.

分别测出手对绳子的拉力F、手移动的距离S、钩码G的重G、和钩码上升的高度h；

2.

改变钩码的数量，重复上述测量；

3.

设计表格，将实验数据填入表中。

实验表格

次数

1 2 实验

分组实验

F/N

S/m

G/N

H/m

W1J

W2/J

提问

手拉绳做的功与动滑轮对钩码做的功相等吗？如不等，哪个大？为什么出现这个现象

讨论、分析、计算、多媒体

回答

讲解

有用功：（W有）机械对物体所做的功。

额外功：（W额）利用机械时，人们不希望做的功。

总功：（W总）

动力对机械做的功。

并且：W总=W额+ W有

机械效率：（η）有用功跟总功的比值。

公式：η=

讨论：η<100%

并且无单位

η高低的物理意义

动滑轮的机械效率与哪些因素有关？如何提高机械效率？

思路：

1.

减少机械之间的各种摩擦。

2.

增加提起物体的重力。

3.

减轻动滑轮的重力。

……

……

讨论提高机械效率方法

归纳、回答

多媒体小结

提问

课堂小结

讨论本课主要内容

投影

布置作业

课本P40

WWW——1、2

例1：用如图所示的滑轮组提起重100N的物体，提高了3m，拉力F是60N，那么该滑轮组做有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？额外功是多少？

[分析与解答]

使用滑轮组的目的是提升物体，所以滑轮组将重为100N的物体提高了3m所做功的功为有用功。作用在绳子自由端拉力做的功为总功。已知拉力大小为60N，自由端移动的距离s=2h=2×3m=6m，W有用Gh100N3m300J，

W总Fs60N3m2360J，W有用W总100%300J100%83.3%。由

360JW总W有用W额外可得：W额外W总W有用360J300J60J。

例2：如图所示，物体G=30N，在水平向右拉力F的作用下，以10cm/s的速度在水平面上作匀速运动。已知拉力F=6N，滑轮组在使用时机械效率为80%，则物体受到水平地面的摩擦力大小及5s内拉力F所做功的大小各为多少？

[分析与解答]从题意分析，克服地面摩擦力所做的功为有用功，与物体的重力无关，即W有用fs；绳自由端拉力F所做的功为总功，因动滑轮上有三段绳子，

故W总F3s。由W有用Wfsf3Fs3F，得f3F30.86N14.4N，

总W总F3sF3vt6N30.1m/s5s9J。

例3：当打水的水桶不小心落入井里后，要设法将水桶打捞出水井，在打捞起水桶的同时，水桶中剩余的水也被提起。在这过程中，下列说法正确的是（

）

A、水被提高过程所做的功为有用功

B、水桶和桶内的水被提高过程所做的功为有用功

C、水桶被提高过程所做的功为有用功

D、以上三种说法都不正确

[分析与解答]本题所述情景是水桶落到井内，需将水桶捞出来的过程，并不是通常讲的打水。因此将水桶提高所做的功为有用功，而捞起水桶的同时，也将水桶内的水向上提起，这不是目的，因此是额外功，水桶及水桶内剩余水在同时被提高过程中所做的功是人实际做的功，即总功。所以，应选C。

例4：完全相同的滑轮，用细绳组装成如图所示的甲、乙两个滑轮组，不计摩擦，比较两个滑轮组工作时的省力情况和机械效率正确的是（

）

A、甲较省力，甲的机械效率高

B、乙较省力，乙的机械效率高

C、甲较省力，甲、乙机械效率一样高

D、甲较省力、乙的机械效率高

[分析与解答]两个滑轮组的省力情况，通过观察滑轮组中的动滑轮由N段绳子提着，很容易作出判断。它们机械效率的高低，通过以下也可以比较出。如图所示，甲中的动滑轮由三段绳子提着，乙中的滑轮由两段绳子提着，所以甲滑轮更省力。

设：每个钩码重为G，每个滑轮重为G滑轮，钩码被提高的高度为h，绳子的自由端移动的距离分别为S1和S2。拉力F113GG1滑轮，拉力F222GG滑轮。

甲滑轮组：W甲有用甲WGhGhG甲总F。

1s1F13hGG滑轮乙滑轮组：乙W乙有用W2Gh2GhGF1。GG1滑轮G乙总2s22F22hG2G滑轮，2G滑轮甲<乙。本题选D。

例5：下表是某学生做“测定滑轮组机械效率”实验时的记录数据。

实验次数

1 2 3 4 钩码重G/N 2 3.5 2 3.5 钩码上升高度h/m 0.1 0.2 0.1 0.05 绳自由端拉力F/N 1 1.5 1 1.4 绳自由端移动距离s/m 0.3 0.6 0.4 0.2 滑轮组的组成情况

机械效率

从表格中已填数据回答以下问题（每个滑轮重相等）：

⑴滑轮组都是按最简单的情况组装，在表格中填出其滑轮组组装情况（写明滑轮组由几动，几定组成）。

⑵填写各次实验时的机械效率于表格中。

⑶比较第1、2两次与第3、4两次的实验情况，你能得出的结论是____________________ ________________________________________。

⑷比较第1、3两次与第2、4两次实验情况，你能得出的结论是___________________ ________________________________________。

[分析与解答]拉力与重力的关系不能判定动滑轮上的绳子股数，要从移动距离上去判断。在确定动滑轮上拉绳段数后，再确定动滑轮个数及与之相配的定滑轮个数。机械效率的计算依据：W有用W总Gh关系。在分析数据时应注意各次实验中什么条件相同，什么条Fs件不同，会有什么结论。

⑴从第1、2次移动距离得s=3h，即动滑轮上有三段绳子，因此其最简单的组装应为“一动，一定”；从第3、4次得s=4h，即动滑轮上有4段绳子，因此其最简单的滑轮组应为“二动，一定”。

⑵1G1h12N0.1m100%100%66.7%，

F1s11N0.3m2G2h23.5N0.2m100%100%77.8%，

F2s21.5N0.6mG3h32N0.1m100%100%50.0%，

F3s31N0.4m3

4G4h43.5N0.05m100%100%62.5%。

F4s41.4N0.2m⑶第1、2两次与第3、4两次使用同一个滑轮组，但提升重物不同。因此得出结论是：相同滑轮组，提升重物重力越大，其机械效率越高。

⑷第1、3两次或第2、4两次提升重物重力相同，但使用滑轮组不同。因此昨出结论是：提升相同重物时，滑轮组中动滑轮越重，其机械效率越低。