12.3 机械效率

第十二章简单机械第3节机械效率一、教案内容简述1、课题：第3节机械效率2、课程类型：新授课3、备课日期：2014年2月4、备课人：5、教学目标：【知识与技能】1．能结合实例认识有用功、额外功和总功；2．理解机械效率的概念、会计算机械效率。

【情感目标】1．在学习过程中培养发现问题、提出问题、解决问题的能力；2．培养探索自然现象和日常生活中的物理知识的兴趣；3．密切联系实际，提高科学技术应用于日常生活的科学态度。

【过程与方法】1．通过实验体验、数据分析，加深对有用功、额外功、总功的理解，培养学生设计实验方案、分析实验数据、归纳实验结论的科学素养。

6、教学重点：理解机械效率概念、通过实验探究发现提高机械效率的方法7、重点突破：通过举生活中的实例，探究机械效率以及提高机械效率的方法。

8、教学难点：机械效率的计算9、难点突破：通过对知识的点的深入探究以及讲解，学会计算机械效率。

10、教学方法：讨论、实验探究11、教学用具：学生用实验器材：小桶、沙（10N）、滑轮、细绳、弹簧测力计、铁架台、刻度尺、塑料袋、斜面、方木块、毛巾、棉布、砝码。

老师用实验器材：一大桶沙、弹簧测力计、细绳、铁架台、刻度尺、斜面、方木块。

软件：Powerpoint讲稿，测定斜面的机械效率的FLASH，搬沙子上楼、起重机、滑轮组、柴油机、斜面的图片。

二、教学过程1、课程导入（1）VIP课程建筑工地上有一堆沙子，要把这堆沙子运到三楼，你有哪些方法？请同学们思考讨论，将讨论结果记录下来，看哪一组同学想的办法最多？（2）班级课程情景：老师先用一大桶装满沙子，沙子上面放上课本，把桶放在课室门口，上课后故意让两名学生帮忙抬进来。

教师拿了课本后，告诉学生这桶沙子暂时不用，又让两名学生抬出门口。

2、教学内容一、有用功和额外功1、有用功：人利用机械在达到目的的过程中，所做的对人们有用的功，叫做有用功。

有用功相当于不使用机械时，人直接对物体所做的功。

W有用＝Gh＝W总－W额＝ηW总2、额外功：在工作时，人们不需要的但不得不做的功，叫做额外功。

使用机械时，由于克服摩擦以及机械自重所做的功就是额外功。

W 额＝W 总－W 有用在忽略绳重、摩擦的前提下，滑轮组的额外功W 额＝G 动h 斜面的额外功W 额＝fl3、总功：有用功加额外功是总共做的功。

W 总＝W 有用＋W 额外＝Fs ＝ηW 有用斜面的总功W 总＝fl ＋Gh ＝Fl二、机械效率1、定义机：有用功跟总功的比值叫机械效率。

2、公式：总有用W W =η3、理解：有用功总小于总功，机械效率总小于1。

机械效率通常用百分数表示。

提高机械效率的方法：① 减小机械自重；② 减小机件间的摩擦，保持零件间的润滑。

提高滑轮组机械效率，还有一种方法是在绳能承受的范围内增加物重。

三、常见机械的效率1、影响滑轮组机械效率大小的因素滑轮组的机械效率（忽略绳重、摩擦）（万能公式）动动动额有用有用总有用总有用G G G Gh G Gh Gh W W W W W Fn GFnh Gh Fs Gh W W +=+=+=+======11ηη滑轮组机械效率的高低与动滑轮重、摩擦力的大小、物重等因素有关。

绕线方法不影响滑轮组的机械效率。

使用相同的滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越高。

原因：使用相同的滑轮组提升重物时，额外功不变，而物体变重，有用功变大，有用功占总功的比值变大，机械效率提高。

使用滑轮组时，轮与轴之间的摩擦力越小，机械效率越高。

当被提升的物体重力相同时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高。

2、影响斜面机械效率大小的因素斜面的机械效率flGh GhW W W W W FlGhW W +=+====额有用有用总有用总有用ηη斜面机械效率的高低与斜面的光滑程度及斜面的倾斜程度有关。

在斜面的倾斜程度相同时，斜面越光滑，机械效率越高。

光滑程度相同时，斜面越陡，机械效率越高。

3、测量滑轮组的机械效率【实验原理】FsGh W W ==总有用η【需要测量的物理量】物体的重力G 、物体被提升的高度h 、拉力F 、绳子自由端移动的距离s【实验器材】钩码、铁架台、滑轮、细线；弹簧测力计、刻度尺 【注意事项】① 弹簧测力计要沿着竖直方向匀速拉动物体。

沿竖直方向拉的目的是减小误差。

匀速拉动的目的是使示数稳定。

② 如果物体静止时读数，测量的结果不包括摩擦，会使测量结果偏大。

【实验表格】下表可供参考4、测量斜面的机械效率【实验原理】FlGhW W ==总有用η【需要测量的物理量】物体的重力G 、斜面的高度h 、拉力F 、斜面的长度l 【实验器材】斜面、大小木块（大木块用来垫高）、弹簧测力计、刻度尺 【注意事项】① 注意控制变量。

② 要使用弹簧测力计拉着物体沿斜面方向匀速运动。

【实验表格】下表可供参考（按照下表做实验时需要控制斜面粗糙程度一定）三、课后总结1、课堂练习见附录2、板书设计第3节机械效率3、课堂小结1、知道了三种功以及他们的区别和联系。

2、知道了机械效率的定义以及简单的计算。

3、知道了常见几种仪器机械效率的计算。

4、课后作业1、课本的课后作业。

2、练习册一、选择题14．（四川雅安）如图6所示，定滑轮重2N ，动滑轮重1N 。

物体A 在拉力F 的作用下，1s 内将重为8N 的物体A 沿竖直方向匀速提高了0.2m 。

如果不计绳重和摩擦，则以下计算结果正确的是A ．绳子自由端移动速度为0.6m/sB ．滑轮组的机械效率为80%C ．拉力F 的功率为1.8WD ．拉力F 的大小为5N 答案：C6．（重庆市）如图4所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想。

你认为合理的是 ( ) A.文具盒所受重力对它做了功 B ．文具盒所受支持力对它做了功 C ．文具盒所受的推力F 对它做了功 D ．在此过程中没有力对文具盒做功答案：C7．（包头市）下列对应关系中不正确．．．的是 A ．潜水员潜入深水时要穿潜水服——液体压强随深度增加而增大 B ．教室里的黑板用毛玻璃制成——利用镜面反射C ．用船浆向后划水船会前进——物体间力的作用是相互的D ．汽车沿盘山公路到达山顶——利用斜面越长越省力的原理答案：B14．（包头市）用图6所示的滑轮组将重10N 的物体匀速提升0．1m ，所用时间为２s ，作用在绳子末端的拉力F 为６Ｎ（不计绳重和绳与滑轮间的磨擦），下列计算结果正确的是（ ） Ａ．所做的有用功为１Ｊ Ｂ．动滑轮自重０．２ＮＣ．拉力Ｆ做功的功率为０．３ＷF图6Ｄ．该滑轮组的机械效率为８３．３％答案：AD二、填空题15、（山西省）斜面长5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N集装箱匀速推到车上，推力对集装箱做的功是_________J，斜面的机械效率是_________。

答案：2000 80%20.（四川绵阳）在某建筑工地上，工人用如图所示的滑轮组将重为1200 N的建筑材料从地面运到高20 m的楼上，手竖直向上的拉力是500 N，在这个过程中，工人做了 J的额外功，滑轮组的机械效率是____。

答案：6000 80%17、（四川自贡）滑轮组即能省力又能改变力的方向，建筑工人用自制的滑轮组把600N的重物缓慢提升2m，如右图所示，绳自由端的拉力F=250N。

拉力做的功是 J，该滑轮组的机械效率等于，若不计一切摩擦和绳重，该滑轮组的动滑轮重 N答案：1500 80%29．（浙江绍兴）如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F 的作用，F 的大小与时间t 的关系和物体速度v 与时间t 的关系如图乙所示。

则第2秒末 时，物体处于__________状态，第6秒末到第9秒末，推力F 做功是_________焦耳。

答案：静止 2419．（福州市）用滑轮组将一个重为5N 的物体匀速提升10cm ，由图9可知，绳端受到的拉力F 为 N ，绳端移动的距离s 为 cm ，滑轮组的机械效率η为 。

答案：2 30 83.33%（或83.3%）9.（河池市）某工人用如图3所示的装置把重240N 的物体提高1m ，所用的拉力为150N ，则该工人克服重力所做的有用功为 J ，总功为J ，该滑轮组的机械效率是 .答案：240 300 80％图331. （黄冈市）工程载重汽车比一般汽车的轮子要多些，是为了________________________；轮胎上花纹也比较深，是为了________________________。

若车身质量是8t ，轮胎能承受的最大压强为5710a p ⨯，与地面的总接触面积为0.42m ，该车最大装载质量为_________t 。

已知发动机的排气量（等于活塞面积S 乘以活塞移动的距离L ）为3.0升，燃气对活塞的平均压强为5810a p ⨯ ，一个工作循环中，燃气对活塞做功_________ J 。

答案：减小压强 增大摩擦 20 2400 实验题41．（四川遂宁）某实验小组在“测定滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图10中的甲、乙、丙所示。

(1)比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率 。

(2)填写实验3中的机械效率，比较第2次实验和第3次实验，可得结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率 。

(3)如果绳重不计，摩擦不计，丙图中钩码重为4N 时，侧力计的拉力为1N,那么当钩码重为9N 时，该滑轮组的机械效率是 。

答案：（1）越高 （2）72.7％ （3）越低 （2）90％17．（重庆市）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用如图13所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：(1)在表中的空格处填上适当的数据；(机械效率用百分数表示，保留一位小数)(2)在实验操作中应竖直向上拉动弹簧测力计；(3)从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，可以提高滑轮组的机械效率；(4)滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关，请你作出恰当的猜想：滑轮组的机械效率与有关(写出一种影响因素即可)。

答案：(1)表中填 88．9％ 1．2 30 (每空1分)(2)匀速 (1分)(3)增加物重 (每空1分)(4)动滑轮重、绳与滑轮的摩擦等(其他合理答案参照给分)(1分)。