机械效率教案_机械效率教案设计
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机械效率教案
周敦鸿
教学目标
⒈知道什么是有用功、额外功和总功。
⒉知道什么叫机械效率,知道计算公式。知道机械效率总小于1。⒊知道提高机械效率的意义和主要方法。⒋学习组装滑轮组和会测滑轮组的机械效率;⒌通过学生实验,使学生进一步明确机械效率取决于有用功在总功里所占的百分比,从而了解提高机械效率的途径。教学重点
⒈使用任何机械都要做额外功
⒉滑轮组的组装,重物上升距离、绳端通过距离的测量 教学难点
⒈有用功、总功的正确判断,理解效率的物理意义 ⒉实验的原理
教学方法 讲授法 实验法
教学用具 滑轮、钩码、线、弹簧秤、铁架台、刻度尺 课时安排 2课时 教学步骤
一、导入新课
复习提问:做功的因素是什么?功的原理是什么?
二、引入
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。
在利用机械做功时,我们所需的只是其中的一部分,而额外要多做的功也占一部分,那么机械做功就存在一个效率问题。
三、新课教学 有用功、额外功、总功
⒈演示实验: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。实验数值G=5牛,h=0.5米,F=3牛,s=1米
弹簧秤的拉力(动力)对动滑轮做的功:W动=F·s=3牛×1米=3焦 提高重物,动滑轮克服阻力做的功:W阻=G·h=5牛×0.5米=2.5焦 ⒉提问:由实验可以看到W动>W阻,这是为什么? 前面研究简单机械和功的原理时,我们没有考虑摩擦,没有考虑使用动滑轮提升重物时动滑轮本身重等因素,是理想情况。实际上,我们用动滑轮等简单机械提升重物时,由于要克服摩擦以及不得不把动滑轮一起提升,这时我们用的力(动力)就比没有摩擦时要大(该实验中,理想情况下拉力是2.5牛,而实际的拉力是3牛)。做的功要比没有摩擦时大一些(该实验中,不考虑摩擦时动力做的功是2.5焦,而实际动力对滑轮做的功是3焦)。⒊小结
①有用功(W有用):利用机械工作时对人们有用的功叫有用功。在用动滑轮提高重物的实验中,用来提高物体的功对我们是有用的,是必须做的。本实验中的有用功W有=G·h=5牛×0.5米=2.5焦。
②额外功(W额外):对人们没有用,但又不得不做的功叫做额外功。本实验中,用来克服摩擦做的功、把动滑轮提升0.5米做的功对我们没有用,但又不得不做的功,这种功叫额外功。使用任何机械做额外功是不可避免的。
③总功(W总):有用功与额外功的总和叫总功。有用功加额外功是总共做的功,叫总功。本实验中总功W总=F·s=F·2h=3牛×1米=3焦。
本实验中做的额外功W额外=W总-W有用=3焦-2.5焦=0.5焦。④判断有用功、额外功
判断有用功、额外功要看做功的过程中,我们想达到的目的是什么,实现这一目的所做的功就是有用功。其余部分就是额外功。例如:用桶打水,提水的功是有用功,提桶的功是额外功;水里捞桶,提桶的功是有用功,提水的功是额外功。
⑤练习:计算图中三种不同方法将沙子运上三楼所做的有用功,额外功和总功。以加深对概念的理解。
四、机械效率
⒈根据以上实验,你能算出有用功在总功中占的百分比吗? ⒉定义:有用功跟总功的比值叫机械效率,即有用功占总功的百分比。⒊公式: ⒋有用功总小于总功,所以机械效率总小于1 ⒌练习:某起重机的机械效率是70%,它表示什么意思? 答:使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是70%,也可以说有用功在总功中占有70%,另30%做的是额外功。⒍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。⒎例题解析
每个动滑轮重力为3N,用右图两种滑轮组来提升 重物G,哪些功是有用功、哪些功是总功?哪个滑轮 组机械效率高,为什么? 分析:提升重物G升高h,这一部分功为有用功;绳
子末端在力F作用下通过S的距离,这个功是总功。W有用 =Gh,两个滑轮组的W有用相同。S1=3h,S2=5h,则总功 分别为W总1=3F1h,W总2=5F2h。其中乙滑轮组要提升的滑 轮数量更多,做的额外功也较多,所以甲滑轮组机械效率较大。
五、实验 学习组装滑轮组和测滑轮组的机械效率 ⒈实验原理 用滑轮组提升重物G升高h是做功的目的,这一部分功为有用功;而所有的功都是由绳子末端在力F作用下通过S的距离产生的,这个功是总功。实验原理: ⒉需要测量的物理量 钩码的重力G--弹簧秤;钩码被提升的高度h--刻度尺;作用在绳子末端的拉力F--弹簧秤;绳子末端被拉高的高度s--刻度尺。⒊注意事项
在实验中要将距离测量的准确些。注意会将细绳绕在滑轮上。尽可能在竖直方向上使用弹簧秤。注意弹簧秤的示数要用牛顿表示。拉动的过程中,尽可能使物体匀速上升。注意分析实验中所出现误差的原因。⒋实验记录
次数 G/N h/m W有用/J F/N S/m W总/J η 1 2 ⒌小结
根据机械效率的定义,运用公式 可以测出滑轮组的机械效率。需要测量的物理量有4个:钩码的重力G;钩码被提升的高度h;作用在绳子末端的拉力F;绳子末端被拉高的高度S。
六、总结
七、作业处理
2011.5.3
机械效率教学目标1.通过对简单习题的练习，巩固所学知识； 2.由浅入深激发学生兴趣；3.加深对有用功，总功及机械效率的认识。 教学重难点1.对滑轮组省力费距离的理解；2.对有用功，总功......
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