《机械效率》教学设计
时间：2021-08-31关于《机械效率》教学设计
【教学目标】
1．通过实验探究知道动滑轮提升重物时，手拉绳做的功与动滑轮对重物
做的功是不等的；
2．知道W总、W有用、W额外的含义，并清楚他们之间的关系；
3．知道什么叫机械效率及其计算方法，并利用上述实验探究的数据计算机械效率，知道机械效率点小于1；
4．通过实验探究影响机械效率的因素，找出提高机械效率的方法。
【教学重点】
通过实验探究知道机械效率的存在。
【教学过程】
教师活动内容、方式
学生活动方式
一、引入
在使用简单机械提升或移动物体时，我们要对机械做功，机械又要对物体做功，那么我们对机械做功和机械对物体做功相等吗？
二、新课
（一）活动：以动滑轮为例，比较手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功。
1．设计方案：
2．需测量的物理量和使用工具：
3．实验注意点：
A、测拉力时，应匀速拉动弹簧秤。
B、绳自由端的拉力方向以竖直向上为宜，若方向向下，操作、读数均不方便。
4．设计表格，进行多次实验，将实验数据填入表格。
5．得出结论：手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功是_______(等或不等)的。
（二）有用功、额外功、总功
1．在上面的活动中，将钩码提升至一定的高度是我们的目的，所做的功叫做有用功，记作：W有用；在使用动滑轮提升重物时，需克服摩擦力作功，还要克服动滑轮的重力做功，这部分功虽然并非我们所需要的，但又不得不做，我们将它们叫做额外功，记作：W额外；如果把手的拉力（即动力）对动滑轮做的功叫做总功，
学生复习列举出常用的简单机械。
学生设计方案并指出测量功的步骤。
将实验数据记入表格并得出结论。
记作W总，则总功应等于有用功与额外功之和。即W总＝W有用＋W额外。
2．以捞水桶或用水桶打水为例说明有用功、额外功、总功。
3．使用斜面时：将重物举高h所做的功（Gh）为有用功；使用斜面时，沿斜面的推（拉）力所做的功（Fs）；服摩擦力所做的功为额外功。
（三）机械效率
1．定义：物理学中有用功与总功的比值叫机械效率。用η表示。
2．表达式：
3．说明：
①机械效率是有用功在总功中所占比例的多少，是一个比值，所以是一个无单位的物理量。
②因为W有用总小于W总，所以机械效率η总小于1。
③机械效率是描述机械性能优劣的物理量，机械效率高的机械性能优良。机械效率的高低与所使用的机械工作时是否省力、及省力多少无关；与机械工作时的快慢程度无关；与机械工作时所完成的功的数量多少也无关．
4．活动：
①根据上述测量结果计算不同情况下动滑轮的机械效率；
②实验、讨论动滑轮的机械效率与哪些因素有关？如何才能提高它的机械效率？
5．例题：
（1）用定滑轮缓慢提升质量为20kg的'物体，所用拉力为220N，当物体提升2m时，求有用功、总功和动滑轮的机械效率。（g=10N/kg）
（2）由于在使用杠杆时的摩擦非常小，故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械，若用一根机械效率为90%的杠杆将一个18．0kg的物体提升50cm，需要做多少总功？（g=10N/kg）
三、学生总结归纳；
四、课堂训练。
指出在捞水桶、用水桶打水、使用斜面时的有用功、额外功、总功。
学生讨论、总结。
学生活动：计算不同情况下动滑轮的机械效率；实验、讨论动滑轮的机械效率与哪些因素有关？如何才能提高它的机械效率？
计算例题
学生总结
(可就所学的几种机械讨论)
课堂训练
【课堂训练】
1．利用动滑轮提升物体，你能区别有用功和额外功吗？
2．什么是机械效率？机械效率的大小可能大于1吗？为什么？
3．关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（ ）
A．物体受力且运动时，力对物体就做了功
B．功率大的机器做功一定多
C．功率大的机器做功就快
D．做功快的机器其机械效率一定高
4．如图所示的滑轮组，不计拉线质量及滑轮转动摩擦。重物G=200N，每一个滑轮重25N。当绳自由端拉力F拉力为N时，恰能让重物G匀速上升。
5．一动滑轮改为定滑轮使用，这样一定（ ）
A．不能改变机械效率
B．提高了功率
C．改变了动力的方向
D．节省了力
6．斜面长5m，高1m，把重为5000N的物体匀速地推向斜面顶端，若斜面是光滑的，则推力为______N；如果斜面不光滑，所用推力为1250N，则斜面的机械效率为______。
7．通过测量滑轮组机械效率的实验，可得出下列各措施中能提高机械效率的是（ ）
A．增加动滑轮，减小拉力
B．减少提升重物重力，减小拉力
C．减少提升高度，减少做功
D．增加提升重物重力，增大有用功
8．两台机械完成的有用功之比W1：W2＝4：7，它们的机械效率分别为η1＝60％，η2＝75％，则两台机械所做总功之比为（ ）
A．5：7
B．7：5
C．16：35
D．35：16
9．如图所示用滑轮或滑轮组提起同一重物，其中机械效率最高的是( )
A B C D
10．滑轮组将重500N的物体，举高80cm的过程中，机械效率为80％，则此过程中有用功为J，额外功为J。若不计滑轮摩擦及拉线质量的影响，则可知动滑轮重N，当提升重物为400N时，滑轮组的机械效率为。
11．芳芳和兰兰运用如图所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率，在全班交流实验结果时，老师提出：如果各组所用滑轮和串绕绳子的方式不变，改变其它因素，是否会影响它的机械效率呢？大家积极思考，提出了各种猜想，概括起来有如下几种：
猜想1 可能与匀速提升的速度大小有关；
猜想2 可能与被提升的钩码重有关；
猜想3 可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关；
猜想4 可能与钩码被提升的高度有关。
芳芳和兰兰分别根据各自的猜想进行了探究，实验记录如下表。
（1）请帮助兰兰完成表中的一项计算；
（2）请根据她俩的实验记录，分别在表中写出探究结果。
（3）归纳她俩的实验探究，你所得的结论是：。
12．一保洁工人，要清洗一高楼的外墙，他使用了如图所示的装置进行升降，已知工人的质量为60kg，保洁器材的质量为20kg，人对绳的拉力为300N，吊篮在拉力的作用下1min匀速上升了10m，求：
（1）此过程中的有用功；
（2）拉力F做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。
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