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机械效率 教案示例之一

12-14 18:41:36   分类:高一物理教案   浏览次数: 616
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(一)教材:人教社九年义务教育初中物理第一册

(二)教学要求

  (l)知道什么是有用功、额外功和总功。

  (2)知道什么叫机械效率,知道计算公式。知道械效率总小于1。

  (3)知道提高机械效率的意义和主要方法。

(三)教具

滑轮、钩码、线、弹簧秤、铁架台、刻度尺。

(四)教学过程

  一、复习提问

  1.功的原理是什么?

  2.演示(按图1装置)并提问。

 

  用图1的滑轮来提升重5牛的物体,应用功的原理求在细绳端需要加多大的拉力?(动滑轮重忽略不计)

  要求一名学生板演,其他学生在笔记本上演算,教师讲评并给出正确解答。

  二、进行新课

  1.有用功、额外功和总功

  (1)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。以下边讲边板书:

  “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”

  (2)提问:由实验可以看到W动>W阻,这是为什么?

  学生回答,教师总结: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)。

  (3)总结并边讲边板书

  ①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。

  板书:“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”(注意,本节标题暂不出)

  问:本实验中的有用功是多少?答:W有=G·h=5牛×0.5米=2.5焦。

  ②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。

  板书:“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”

  ③本实验中,有用功加额外功是总共做的功,叫总功。

  板书:“3.总功(W总):有用功与额外功的总和叫总功”

  问:本实验中总功W总=?

  答:W总=F·s=F·2h=3牛×1米=3焦。

  问:本实验中做的额外功是多少?

  答:W额外=W总-W有用=3焦-2.5焦=0.5焦。

  2.机械效率

  问:根据以上实验,你能算出有用功在总功中占的百分比吗?

  学生演算,答出计算过程和结果。

  答:83.3%。

  教师小结并板书:“4.机械效率:有用功跟总功的比值叫机械效率”

  板书:补写本节标题:“三、机械效率” 

  
  有用功总小于总功,所以机械效率总小于1”

  教师指出:表示机械效率的字母的读音。机械效率用百分数表示,没有单位。

  问: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。

  3.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。

  三、巩固练习

  例题:用图2所示滑轮组把重600牛的货物匀速提高2米,所用的拉力是375牛,求总功、有用功和这个滑轮组的机械效率。

 

  要求学生板演,教师讲评。
  教师小结:解答这类问题首先要认真审题,弄清已知条件。其次要注意,用滑轮组提起货物的高度与人把绳子末端拉下的距离之间的关系。还要分清总功和有用功。总功是人利用滑轮提升货物时总共做的功,也就是人拉绳子的力做的功(或说动力对滑轮组做的功),计算时,功(W总)=拉力(F)×绳端所通过的距离(s)。有用功是指滑轮组克服货物所受重力竖直升高所做的功,计算时,有用功(W有用)=F·s。因为货物匀速上升,所以滑轮对货物拉力的大小等于货物重,即F=G。货物提升的高度s用字母h表示(要与动力通过的距离s加以区分)。所以,有用功(W有用)=货物重(G)×货物提升ツ高度(h)。

  应该指出,在涉及机械效率问题时,功的原理也是适用的。这时动力所做的功等于机械克服阻力所做的功。使用机械时仍不省功,而且还要不可避免地做额外功。

  四、布置作业:1.课本章后习题8,要求计算出总功、有用功、机械效率。根据计算结果答出哪些说法正确。

  2.预习课本实验:测滑轮组的机械效率。




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