第三節(jié) 機(jī)械效率 【教學(xué)目的】 1、知識(shí)與技術(shù) 了解什么是適用功、附加功、總功。 了解什么是機(jī)械效率。 2.過程與方法 通過參加斜面機(jī)械效率研究活動(dòng)，學(xué)會(huì)制定簡(jiǎn)單的科研計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。 、精神態(tài)度和價(jià)值觀，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)合作精神，養(yǎng)成腳踏實(shí)地、尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)態(tài)度。 【教學(xué)重點(diǎn)】認(rèn)識(shí)適用功、附加功、總功，了解機(jī)械效率。 測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率。 【教學(xué)難點(diǎn)】測(cè)量簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率。 【教學(xué)方式】演示法、研究交流【教學(xué)工具】一箱重錘、彈簧測(cè)功機(jī)、滑輪、細(xì)線、秤、多媒體課件等【上課安排】課時(shí)【教學(xué)流程】1、創(chuàng)設(shè)情境，介紹鞏固知識(shí)的新課程 1. 什么是工作？ 功等于力與物體沿力方向移動(dòng)的距離的乘積。 2、功的計(jì)算公式是什么？ W=Fs3。 使用動(dòng)滑輪有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？ 通過將生活中遇到的效率引入物理中的機(jī)械效率，從而節(jié)省精力，但浪費(fèi)距離，從而引入新的教訓(xùn)。 2、新的研究知識(shí)（1）適用功和額外功的實(shí)驗(yàn)論證：使用動(dòng)滑輪能省功嗎？ 11、如圖A所示，用彈簧測(cè)功機(jī)將鉤碼緩慢提升至一定高度，計(jì)算拉力所做的功。 2、如圖B所示，用彈簧測(cè)力計(jì)和動(dòng)滑輪將同一鉤碼緩慢提升至同一高度，再次計(jì)算拉力所做的功。 A、B兩個(gè)拉力做的功相同嗎？ 為什么？ 圖 A 中拉力所做的功： WA = FA s A = 2N × h 圖 B 中拉力所做的功： WB = FB s B = 1.2 N × 2h 所以 WA > WB 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，確實(shí)，兩次實(shí)驗(yàn)中鉤碼都升到了相同的高度，但第二次拉力做了更多的功。
由此可見，使用動(dòng)滑輪雖然省力，但由于滑輪本身受到重力、摩擦力等因素的影響，我們不得不做更多的工作。 適用功：適用于人的功。 額外工作：人們不需要但又必須做的工作。 總工作量：適用工作量加上額外工作量。 W總計(jì)=W有+W想一想：用水桶從井里提水時(shí)，所做的功哪一部分是適用功，哪一部分是額外功？ 提起水所做的功是適用功； 提升鏟斗所做的工作是額外的工作。 想法2：如果一個(gè)水桶掉進(jìn)井里機(jī)械效率教案，當(dāng)把水桶從井里撈出來時(shí)，水桶里就會(huì)帶進(jìn)一些水。 在這種情況下，哪一部分是有用的工作，哪一部分是額外的工作？ 2、機(jī)械效率 1、定義：適用功與總功 W 有 W 有 2、公式： η = W 有 W 量 W 總 討論：W 量 > 0，W 總 > W 有 故 η < 1 W 量= 0 , W 總計(jì) = W 所以 η = 1（理想狀態(tài)） 注：機(jī)械效率通常以百分比表示。 例：一臺(tái)起重機(jī)勻速提升0.5t×3m的重量，其電機(jī)所做的功為3.4×104J。 2、起重機(jī)的機(jī)械效率是多少？ g取10N/kg。 求解起重機(jī)勻速提升重物所用的力： F=G=mg=0.5×103kg×10N/kg=5×103N 起重機(jī)提升重物適用的功W=Fh =5×103N×3m=1.5×104J 起重機(jī)機(jī)械效率：W有1..4444% W總計(jì)3.4104J 堅(jiān)定地練習(xí)起重機(jī)吊起重達(dá)3600N 4m的貨物。 如果附加功為9600J，則起重機(jī)適用的功是多少？ 總工作量是多少？ 什么是機(jī)械效率？ 求解起重機(jī)適用的功和總功為： W has = Fs = Gh = 3600N × 4m = 1.44 × 104JW 總計(jì) = W has + W 量 = 1.44 × 104J + 9600J = 2.4 × 104J 機(jī)械效率：W has 1 .. 660%W 總計(jì)2.4104J 小型數(shù)據(jù)起重機(jī)的機(jī)械效率一般為40-50℅。 滑輪組的機(jī)械效率一般為50-70℅。 泵的機(jī)械效率為60-80℅。 三、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1、學(xué)習(xí)安裝滑輪組。
2.學(xué)會(huì)測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率。 3、分析了提高滑輪組機(jī)械效率的方法。 【實(shí)驗(yàn)原理】W適用100%Gh100%W總Fs3 討論：為了得到滑輪組的機(jī)械效率，需要求出適用功和總功。 為此，需要測(cè)量哪些物理量？ 如何測(cè)量每個(gè)數(shù)量？ 鉤碼重量 G 拉力 F 鉤碼上升高度 h 拉力行進(jìn)距離 s 【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】秤、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、兩個(gè)滑輪組、鐵架、長(zhǎng)約2m的繩子。 播放測(cè)量滑輪組實(shí)驗(yàn)視頻。 播放提高機(jī)械效率方法的視頻。 提高機(jī)械效率的方法 1.減少機(jī)器之間的摩擦。 例如：加強(qiáng)機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑。 2、改進(jìn)機(jī)器結(jié)構(gòu)，減輕機(jī)器重量。 例如：動(dòng)滑輪太重，使得滑輪組的機(jī)械效率很低。 更換較輕的皮帶輪可提高其機(jī)械效率。 3、增加物體的重量。 知識(shí)拓展：對(duì)斜面機(jī)械效率的研究，推測(cè)斜面機(jī)械效率可能與斜面的傾斜程度有關(guān)。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 長(zhǎng)木板、小車、彈簧測(cè)力計(jì)、秤實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)流程 1、測(cè)量小車的重量并記錄數(shù)據(jù)； 2、用彈簧測(cè)力計(jì)將小車沿斜坡勻速向上拉動(dòng)； 分別記錄小車的拉力F、小車沿斜坡移動(dòng)的距離S和小車升起的高度h。 3、改變斜面的傾斜度，重復(fù)步驟2。注意事項(xiàng)：勻速拉動(dòng)物體； 拉力必須平行于斜面； 及時(shí)記錄數(shù)據(jù)。 記錄表4結(jié)論：對(duì)于相同光滑度的斜面，斜面越傾斜，越費(fèi)力，機(jī)械效率越高。 分析：當(dāng)物體的長(zhǎng)度、高度、重量相同時(shí)，斜面越粗糙，摩擦力越大，拉力越大，總功越大，適用功不變機(jī)械效率教案，越低機(jī)械效率為。
結(jié)論：坡口越粗糙，機(jī)械效率越低。 三、課堂小結(jié)（板書） 1、適用工作：適用于人的工作。 額外工作：人們不需要但必須做的工作。 總工作量：適用工作量加上額外工作量。 2. 機(jī)械效率：適用功與總功 W 有 W 的比值，公式： η = W 總 W 有 W 3. 測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 4. 課堂練習(xí) 1. 下圖中，滑輪搬運(yùn)工使用稱重：將425N的重物勻速提升4m，使用的拉力為250N，時(shí)間為20s。 那么該過程適用功為1700J，附加功為300J，滑輪機(jī)械效率為85%。 2、利用下圖滑輪組將300N的重物在10s內(nèi)勻速提升3m。 已知?jiǎng)踊喼?0N，除去摩擦力，則(C)A。滑輪組可做的功為450JB。 繩索自由端移動(dòng)的速度為0.9m/sC。 拉力為99W5D。 滑輪組的機(jī)械效率為80%。 3. 使用下圖所示的滑輪，在粗糙的水平面上勻速拉動(dòng)物體。 下列表達(dá)式的正確選項(xiàng)是（C） A. 重力所做的功為適用功 B. 拉力 F1 所做的功為附加功 C. 拉力 F 對(duì)繩索自由端所做的功是總功D。滑輪的機(jī)械效率可以等于100%。 如圖所示，斜面長(zhǎng)6m，高1.5m。 工人沿斜面用500N向上的力，將重1600N的箱子以1.5m/s的速度勻速推到小車上。 那么推力的功率為750W； 該斜坡的機(jī)械效率為80%。 6