二、机械效率ppt配套的教学设计及说课稿

第二节 机械效率

【教学目标】 知识与技能：

1．能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。

2．明确机械效率是描述做功效率的物理量。能利用机械效率的公式进行简单的计算。

3．能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。

过程与方法：

1．通过探究使用动滑轮的特点，知道使用机械就要做额外功。

2．通过实验与讨论，认识提高机械效率的主要方法。

情感态度与价值观：

知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。

【教学重难点】：

重点：机械效率的概念和有关计算。

难点：测量滑轮组的机械效率。

【教学方法】：观察法、讨论法、实验法. 【课时安排】：1课时

学习内容：

阅读课本P85至P87文字内容，插图，基本概念、定义用红笔做上记号。

创设情境：小明家最近买了一处新楼房，家在三楼。想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼。请同学们根据需要，选择器械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组选的办法最好？

如图所示的三种方法供参考：第1种是人直接提着沙子上楼；第2种是把沙子放进桶里，人通过动滑轮把沙子拉上楼；第3种是把沙子放进质量较小的袋子里，人通过动滑轮把沙子拉上楼

【共同探究】

★学生活动一：有用功和额外功

结合用动滑轮提升沙子，请同学们思考：

(1)

在把沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？

(2)

无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？

(3)

在几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？

1.

有用功定义（W有）：为了打到某种目的而必须做的功叫有用功。

理解：有用功在数值上等于机械作用在物体上的力与物体在力的方向移动距离的乘积。或则不用机械直接用手作用在物体的力与物体在力的方向上移动距离的乘积。

2.

额外功定义（W额）：并非需要又不得不做的功叫额外功。

理解：在数值上，额外功等于等于机械本身重力与机械上升距离的乘积和机械摩擦与摩擦力作用点移动距离的乘积之和。

3. 总功（W总）等于有用功与额外功之和。W总=W有+W额。动力对机械所做的功为总功。

★学生活动二：使用动滑轮能省功吗？

1．设计实验方案：用手通过一只弹簧测力计拉一个动滑轮，沿竖直方向匀速缓慢提起重为G的钩码。

2．为了探究上述问题需要测量的物理量是：手对绳的拉力F、手移动的距离s、钩码的重力、钩码上升的高度h。

3．改变钩码的数量，重复上述测量。

4．设计表格，将实验数据填入表中。

5．分析实验数据：

（1）手拉绳所做的功与动滑轮拉钩码所做的功是否相等？

（2）哪一个做的功多一些？

（3）你认为产生这一现象的原因是什么？

★学生活动三:机械效率

工作中，我们总是希望额外功越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。它反映了机械的一种性能。

计算公式：

三者之间的关系：

注意：1. 对于实际机械，外功存在，η＜1。

2.机械效率是一个比值，没有单位。

3．机械效率不是固定不变的，反映的是机械一次做工地过程中有用功与总功的比值

4. 机械效率由有用功和总功两个因素决定。

例题1：利用如图2所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计。

求：总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。

例题2： 起重机把质量0.5t的重物匀速提升了3m，而他的电动机所做的功是3.4×10j，起重机的机械效率是多少？g取10N/Kg 解：起重机匀速提升重物所用拉力与物体重力相等

F=G=mg=0.5x10kg×10N/Kg=5x10N 起重机提升重物所做的功是有用功

W有=Fh= 5x10N×3m=1.5x10J 电动机所做总功

W总=3.4×10J 因此起重机的机械效率

44手的次数

拉力手移动距离钩码钩码上升高F/N 1 2 3

s/m

重G/N 度h/m

由于总是有额3334W有1.5104jW额3.4104jη==0.44=44％

★学生活动四:测量滑轮组的机械效率：

1．实验原理：

2．器材：刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、甲、乙两个滑轮组、长约2m的

细绳。

3．步骤：

①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。

②分别记下钩码和弹簧测力计的位置。

③缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。

④算出有用功W有用、总功

W总功、机械效率η并填入表格。

结论：

1．动滑轮重一定,物重越大，机械效率高。

2．物重一定，动滑轮越重，机械效率低。

提高滑轮组的机械效率的主要方法有：

尽可能地增加物重，

减小动滑轮重，

减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦。

我们利用斜面做功时，目的是把物体抬到一定高度处。我们不把它竖起提升，而是沿着斜面把它拉上去，这是为了省力。演示：请看这里，沿斜面拉物体时，什么是有用功？什么是总功？

★学生活动五:思考：如何计算斜面的机械效率？

结论：在斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高；在斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越高。

斜面越省力，机械效率越低；

斜面越费力，机械效率越高。

【同步练习】

1．用水桶从井中提水时，所做的有用功是 ，额外功是 ，总功是 ；如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来的桶里带了一些水，有用功是 ，额外功 ，总功是总功是 。 2．工人师傅将货物沿斜面推上汽车,其目的是为了 货物,同时又能省 .苦斜面长度为S,高度为h,平行于斜面的推力为F,被提升的货物重力为G,将货物推上斜面所做的有用功W有= 总功W总= . 3．在滑轮组提升物体的过程中，所做的有用功计算公式是W有= ，总功的计算公式是W总= ，由此得出机械效率的公式是η= ___________ = ___________，所以要测出斜面的机械效率，需要测出的物理量是 、 、 、 。需要的器材是 。

实验次数

1 2 3 4 G(N) h(m)

W有用（J）

F (N) s (m)

W总（J）

η

4．如图所示，物体A的质量是100kg，在力F的作用下物体以0．5m/s的速度沿水平方向匀速前进。若A与水平面间的摩擦力为物重的1/2，滑轮组的机械效率为80%，则5s内拉力的有用功是______J，拉力F是______N。（g取10N/kg）

5. 下列说法中能提高机械效率的是（ ）

A、增加有用功 B、减小机械间的摩擦

C、减小总功 D、减小机械质量

6. 下列说法中正确的是（ ）

A、机械效率越高的机械做功越快 B、机械效率越高的机械做功越多

C、机械效率可提高到100% D、机械效率总小于1 7．在下列有关机械效率说法中正确的是（

）

A．机械效率较大的，所做功少

B．机械效率较大的，所做的额外功较少

C．机械效率较大的，有用功和额外功的比值较大

D．机械效率较大的，额外功和有用功的比值较大

8. 分别用杠杆、动滑轮和滑轮组将同一物体提升到相同的高度，做的有用功（ ）

A、杠杆最多 B、动滑轮最多 C、滑轮组最多 D、一样多

9.如图甲所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓慢上升，动滑轮的重力不可忽略，现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合图乙中的（

）

甲

A

乙

B

C

D 10. 如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为（

）

A．45N、50% B．45N、75%

C．60N、50%

D．60N、75%

10．用相同的定滑轮和动滑轮，组成甲、乙两个滑轮组，如图所示，用它们来提升同一重物，甲滑轮组将重物举高1m，乙滑轮组将重物举高2m，在不计绳重和摩擦的条件下，下列说法正确的是（

）

A．甲滑轮组拉力大，机械效率低

B．乙滑轮组省力，所以它的机械效率高

C．乙滑轮组将重物举得高。所以它的机械效率高

D．乙滑轮组做的有用功多，但甲、乙机械效率相等

11. 把木板搭在汽车上，把一个重为600N的货物推到车上，这时木板成为一斜面，已知斜面长为3m,高为1m。求：（1）设斜面是光滑的，人的推力为多大？（2）实际斜面不光滑，人的推力为250N，斜面的摩擦

力为多大？（3）斜面的机械效率为多少？（4）额外功为多少？