【学习目标】
知识与技能:知道有用功、额外功、总功理解机械效率,会计算机械效率
过程与方法:根据生活事例认识物理知识,并运用物理知识解决实际问题;探究:斜面的机械效率;学习根据实验数据分析、归纳简单的科学规律
情感态度与价值观:培养学生勇于探究日常用品的物理原理,具有科学技术应用意识。
教学重点:1.理解机构效率;2.探究斜面的机械效率。
教学难点:理解机械效率
【学习过程】
一、预习导学
1.功的原理告诉我们,使用任何机械都不能省功,实际上使用机械还要多做功。例如用动滑轮提升重物时,把滑轮本身也提起来了,滑轮受到重力作用,也发生了一段距离,对滑轮也有做功。另外滑轮与绳子之间存在着摩擦,克服阻力也要多做功。
2.有用功(W有用):___________________________________________________。
3.额外功(W额外):___________________________________________________。
4.总功(W总):__________________________________________。
5.机械效率(η):定义:________________叫机械效率,即__________的百分比。公式:
二、合作学习
1.下图中分别用三种方式把沙子提到装修的楼上去,哪些是有用功?哪些是额外功?总功?
⑴几个基本概念:
有用功W有用:将重物提升一定高度所做的功
额外功W额外:克服摩擦力和克服动滑轮重力所做的功
总功W总:手的拉力对动滑轮做的功
⑵三者之间的关系:或
⑶机械效率的概念:物理学中,将有用功与总功的比值叫做机械效率。有用功总小于总功,所以机械效率总小于1;机械效率用百分数表示,没有单位。
即:计算公式:
2.用弹簧秤匀速拉动绳端,使重物G升高;从弹簧秤读出拉力F的值,用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离S;若 实验数值G=5N,h=0.5m,F=3N,s=1m,则:
弹簧秤的拉力(动力)对动滑轮做的功:
W动=Fs=____N×_____m=_________J,
提高重物,动滑轮克服阻力做的功:
W阻=Gh=_______N×________m=___________J
由实验可以看到:W动__________W阻,这是为什么?
3.某起重机的机械效率是70%,它表示什么意思?___________________________
4.提高机械效率
阅读课本提高机械效率一段,小结要点,指出采取减小额外功是提高机械效率的有效方法:___________________________________________________________。
5.课本例题:
6.探究斜面的机械效率与斜面倾角的关系
实验器材:长木板、刻度尺、弹簧测力计
实验原理:______________________
提出问题:
(1)省力多少与斜面的倾斜程度有什么关系
(2)斜面的机械效率与它的倾斜程度有何关系?
猜 想:斜面倾斜程度越大,越_______力,机械效率越_________。
实验过程:
①设计实验:一条长木板,一端垫高,成为一个斜面。②用刻度尺量出斜面高度、斜面长,填入表项。③用手拉弹簧称拉着重物沿斜面向上拉,读出弹簧测力计的示数,填入表项。④调节斜面高度,重新做两次,把数据填入表格。
实验 次数 |
斜面倾斜程度 |
物体重 (G) |
物体上升高度 (m) |
沿斜面的拉力 (F) |
物体移动的距离 (S) |
有用功 (J) |
总功 (J) |
机械效率 % |
1 |
较缓 |
5 |
0.1 |
|||||
2 |
较陡 |
5 |
0.15 |
|||||
3 |
最陡 |
5 |
0.25 |
实验结论:(1)省力多少与斜面的_________有关;(2)斜面的机械效率与它的_______无关。
三、反馈训练
1.从深为5m的井中直接将一桶水提出井口,已知桶重20N,桶中水重80N.若此人的目的是为了提水,则机械效率为_____,若此人的目的是为了捞桶,则机械效率为______。
2.用一个动滑轮把重为200N的货物匀速提高4m,所用的拉力是125N,则有用功是___J,总功是________J,这个动滑轮的机械效率为__________。
3.工人用一根杠杆提升一桶油,他用250N向下的拉力拉过1.2m,油桶上升30cm,若杠杆的机械效率为90%,则油桶重为___________N。
四、巩固提升
1.用一个滑轮组在6s内把84N的重物匀速提升4m时,在绳的自由端所加拉力大小为40N,自由端通过的距离为12m。则此过程中,有用功为___________J,拉力做功的总功为_____________J,滑轮组的机械效率为_________________。
2.如图所示,已知物重等于G,请你补充一个物理量,用物重G和补充的物理量,求出动滑轮的机械效率.(绳重和摩擦忽略不计)
补充的物理量名称和符号:;
机械效率η=。
3.用如图所示的滑轮组把重100N的物体匀速提升0.5m,所用的拉力是80N,下列说法正确的是( )
A.总功是50J,有用功是80J
B.有用功是50J,额外功是20J
C.总功是100J,有用功是80J
D.总功是80J,机械效率是62.5%
4.要提高某机械的机械效率,应该( )
A.减小外力所移动的距离 B.减小额外功占总功的百分比
C.减小总功 D.减小外力
5.利用如图所示的装置,用40牛的拉力使物体匀速上升,不计绳重和摩擦,整个装置的机械效率为75%.求:
(1)物体和动滑轮的重各是多少?
(2)若绳能承受的最大拉力为50牛,此装置的机械效率最大可提高到多少?
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