了解滑輪組的機械效率是初中物理教學中的重點內容,也是近年來中考的熱點問題。 由于計算涉及總功、有用功、額外功等抽象概念,同一滑輪組在不同載荷條件下的機械效率不同,具體情況下有用功的形式不同,隱含條件的滲透,以及特殊形式的滑輪組等,學生在學習過程中常常感到困惑,容易產生誤解。 為了解決此類問題,根據我多年的教學經驗,筆者認為應把握以下幾點:
1、機械效率公式需要分類細化
基于對W總、W有用、W額外的具體理解斜面上的滑輪組的機械效率,機械效率的定義可以分類如下:
上式中沒有考慮繩子的重量和摩擦力(初中范圍內一般不考慮),F為拉力,s為拉力F移動的距離,n為繩子的根數動滑輪上承受力的部分。
(1)垂直方向上,G為物體重量,G為動滑輪重量,h為物體提升到的高度,也是動滑輪提升到的高度。 ∴W有用=Gh,W額外=G動h,W總計=Fs=Gh+G動h;
(2)在斜面方向上,f為物體與斜面的摩擦力,l為斜面的長度,因為克服斜面摩擦力對物體所做的功是額外功, ∴W 額外 = fl;
(3) 在水平方向上,由于物體做勻速運動,滑輪組對物體的拉力F′和水平面上物體面對物體的摩擦力f是一對平衡力,∴ W 有用 = F' 物體 = fs 物體,即克服物體在水平面上的摩擦力所做的功在數值上等于有用功。
2.善于挖掘題中隱含條件
對于具有隱含條件的機械效率計算斜面上的滑輪組的機械效率,解決問題的關鍵在于發現這些隱含條件。 這取決于平時的知識儲備,以及對問題的分析、理解、討論和定義等。
3、能夠聚焦問題的本質并處理其非本質的變化
有些滑輪組在使用和組裝過程中發生了一些不必要的變化。 在解決問題時,必須牢牢抓住其本質,并適當運用一些處理技巧,使之因應變化而保持不變。