機械效率的綜合知識使其成為高考熱工部分的主要題目。 中學生遇到這類問題,普遍覺得比較難,錯誤率較低。 我們在教學過程中發現滑輪組機械效率和什么有關,中學生遇到此類問題時,往往會機械地模仿,盲目地套公式,感覺無從下手。 下面我從幾個方面提出我的建議,以期尋求技術上的突破。
1、明確拉力F與物體重量G、繩索自由段連接距離s與物體上升距離h的關系
中學生對這兩種關系的認識,直接影響到中學生對“三功”的準確估計。
1、F與物體權重G的關系:F=(G物體+G運動)/n; 條件:垂直方向未考慮繩重和摩擦力
很多中學生只死記硬背公式,而忽略了這個關系成立的條件。 如果不滿足以上條件,可能會出現兩種情況:
A。 考慮繩索自重和垂直方向的摩擦力,則F>(G物體+G運動)/n;
b. 如果是水平驅動,拉力和重力沒有直接關系。
2、繩子自由段的連接距離s與物體上升距離h的關系:s=nh,這個方程的成立是無條件的,即不管有沒有摩擦力都可以成立或不。
由此推導出公式:v rope = nv thing,這個方程的成立是無條件的,即不管有沒有摩擦都能成立。
2、“三功”理念的傳授要準確、到位,掌握求功的基本途徑
1.有用的工作(W有)
從功的角度來看,如果某種力所做的功達到了我們使用機械的目的,那么這個功就是有用的功; 從能量的角度來看,是系統向外界輸出有價值的能量。
幾種常見的情況:
A。 垂直方向舉重:W = Gh
b. 沿水平方向驅動物體:W = fh
cW has = W total - W
dW 有 = W 總計 · η
很多中學生在遇到水平方向的運動物體時也會背公式W=Gh,所以有用的功夫不一定是Gh。
2.額外工作(W量)
從工作的角度看,如果某種力所做的功根本不符合使用機器的目的,而不得不做這項工作,那么這項工作就是額外的工作; 額外功和有用功同時形成; 從能量的角度看,是系統向外界輸出無價值的能量。
額外工作的原因:
A。 垂直提升重物:克服動滑輪自重、鋼絲繩自重、鋼絲繩與滑輪間的摩擦力所做的功。
b. 沿水平方向驅動物體:克服繩索與滑輪之間的摩擦力。
幾種常見的情況:
aW量=G運動量(不包括繩重和摩擦力);
bW量=W總-W有(有時摩擦力未知時常采用此法);
cW has = W total (1-η)
3.總工作量(W量)
總功是有用功和額外功的總和。
幾種常見的方式:
aW總數=W有+W數量;
bW 總計 = Fs。
3、明確影響小車架機械效率的誘因
1.垂直舉起重物
η=W有/W總=Gh/FS=Gh/Fnh=Gh/nF
A。 如果有摩擦滑輪組機械效率和什么有關,減少摩擦,減輕動滑輪的重量,可以提高機械效率;
b. 如果不計入摩擦力,可將公式改為η=W have/=Gh/Fs=Gh/(Gh+G h)=G/(G+G ),這樣可以減輕物體重量或減少動滑輪自重可提高機械效率。
2.水平方向驅動物體
物體在水平方向移動時,有用功是物體克服與地面的摩擦力所做的功; 多出來的功是克服繩索與滑輪之間的摩擦力所做的功,與動滑輪的重量和物體的重量關系不大。 因此,減少繩索與滑輪之間的摩擦力,可以提高滑輪架的機械效率。
估算公式:η=W has/=fh/Fs=fh/Fnh=f/nF
綜上所述,提高小車架機械效率的途徑有:
(1)減少內功,提高機械效率。 減少內功可以減輕動滑輪的自重,減輕鋼絲繩的自重,減少鋼絲繩與滑輪的摩擦力。
(2) 在額外功不變的情況下,減少有用功。 減少有用功可以減輕物體的重量,增加物體與地面摩擦所做的功。
3.實驗中的一個注意點,班主任需要了解清楚
在“測量小車架機械效率”的實驗中,只要同一物體的高度h相同,有用功就是Gh。 儀表所做的總功不同,因此勻速行駛和加速行駛的機械效率不同。 為什么要測驅動彈簧測力計勻速下降車架的機械效率? 這一直困擾著中學生和老師。
一、問題分析
先從人們設定機械效率概念的目的說起。 機械效率是描述機械性能的一個數學量,即在使用中有用的(達到目的所需要的)功占機器完成的總功的百分比。 在做一定有用功的情況下,機器的機械效率越大,機器在使用時需要做的額外功就越少。 使用機械的人都希望使用機械效率高的機械,這也是人們購買機械的重要參考。 所以我們必須測量這臺機器的最大機械效率。 測量時,如果做加速運動,根據公式W總=Fs,拉力所需的總功必然增加,而在增加相同高度的情況下,有用功不變,且機械效率會降低。 獲得最高的機械效率。 我覺得還有一個重要的原因,就是從操作層面來說,彈簧測力計的讀數在勻速行駛時會比加速行駛時更穩定,容易讀數。
2. 實驗建議
在“測定小車架的機械效率”時,彈簧測功機的使用應遵循“勻速、垂直、緩慢”的原則。
綜上所述,在教學中要更加注重概念的產生、公式的適用條件、實驗的教學,使中學生在實驗中提高動手能力,在實驗中提高分析能力。想著,不管以后遇到什么樣的情況。 問題類型可以更改而不更改。 希望作者的這個小觀點能對同行的教學有所幫助。
參考:
[1] 李靖. 中學數學“簡單機械與工作”教學策略研究與實踐[D]. 上海大學, 2013.
[2] 朱宏強. 關于中學數學與機械效率教學的幾點思考[J]. 2011 (12).