机械效率 教案示例之一

（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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