第四節(jié)機(jī)械效率第十二章簡單機(jī)械●

●●

●●2

課程導(dǎo)入1

素養(yǎng)目標(biāo)6課堂練習(xí)3

新課講解4

經(jīng)典例題5

總結(jié)歸納1.能結(jié)合實(shí)例分析什么是有用功、額外功和總功2.知道機(jī)械效率，能利用機(jī)械效率的公式進(jìn)行簡單計(jì)算3.知道滑輪組機(jī)械效率的高低與物體重力的大小有關(guān)，知道提高機(jī)械效率的方法科學(xué)思維嘗試通過類比等方法，推理得出機(jī)械效率的公式?素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念新課講解素養(yǎng)目標(biāo)課程導(dǎo)入總結(jié)歸納課堂練習(xí)科學(xué)探究通過探究動(dòng)滑輪是否省功，初步認(rèn)識機(jī)械效率科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.通過探究活動(dòng)增強(qiáng)與其他同學(xué)合作的意識，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度2.關(guān)注生產(chǎn)、生活中的各種機(jī)械的機(jī)械效率，具有用機(jī)械效率來評價(jià)機(jī)

械的意識?

素養(yǎng)目標(biāo)新課講解素養(yǎng)目標(biāo)課程導(dǎo)入課堂練習(xí)總結(jié)歸納利用機(jī)械幫助我們工作，會給我們帶來極大的方便。有

的機(jī)械可以省力，有的機(jī)械可

以省距離。利用滑輪組提升重

物，繩端拉力所做的功與滑輪

組對重物所做的功相同嗎??課程導(dǎo)入新課講解課堂練習(xí)課程導(dǎo)入素養(yǎng)目標(biāo)總結(jié)歸納一、有用功和額外功新課講解課程導(dǎo)入總結(jié)歸納素養(yǎng)目標(biāo)課堂練習(xí)(1)如圖甲，用彈簧測力計(jì)將鉤

碼緩慢地提升一定高度，計(jì)算拉

力所做的功。(2)如圖乙，用彈簧測力計(jì)并借

助一個(gè)動(dòng)滑輪將同樣的鉤碼緩慢

地提升相同的高度，再次計(jì)算拉

力所做的功。s=2hG研究使用動(dòng)滑輪是否省功,h乙個(gè)甲素養(yǎng)目標(biāo)新課講解課程導(dǎo)入總結(jié)歸納課堂練習(xí)ONFhG/N

h/m

W直/J

F/N

s/m

W機(jī)/J0.49

0.1

0.0490.370.20.074實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管使用動(dòng)滑輪會省力，但由于滑輪本身所受的重力以及摩擦等因素的影響，我們要多做功。即使用任何機(jī)械都不省功。素養(yǎng)目標(biāo)

課程導(dǎo)入新課講解

總結(jié)歸納課堂練習(xí)HHH實(shí)驗(yàn)結(jié)果有用功總功三種功使用機(jī)械時(shí)，對物體所做的有用的功。使用機(jī)械時(shí)，人們額外需要做的功。有用功與額外功的總和。W

總

=W

有用+W

額外!額外功有用功總

功課堂練習(xí)新課講解課程導(dǎo)入素養(yǎng)目標(biāo)總結(jié)歸納支點(diǎn)F

sG試著分析一下杠桿和斜面的總功、有用功、額外功新課講解課程導(dǎo)入課堂練習(xí)總結(jié)歸納素養(yǎng)目標(biāo)hT0總功：

W總

=

FlG額外功：克服斜面

與物體之間的摩擦

力所做的功總功：

W

總

=

Fs心F

sG額外功：克服杠桿自重及摩

擦力所做的功支

點(diǎn)0hT有用功

：W有

=

GhGh有用功：W

有

=Gh新課講解課程導(dǎo)入課堂練習(xí)素養(yǎng)目標(biāo)總結(jié)歸納二、機(jī)械效率在保證所做有用功一定的情況下，人們總是希望額外功越少越好，即額外功在總功中所占的比例越小越好，也就是有用功在

總功中所占的比例越大越好。類比物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫作機(jī)械效率生活中我們常常會遇到

“效率

”這個(gè)詞，例如學(xué)習(xí)效率、

工作效率等。利用機(jī)械幫助我們完成某項(xiàng)任務(wù)，也會涉及效率問題，

我們稱為機(jī)械效率。課程導(dǎo)入總結(jié)歸納課堂練習(xí)新課講解素養(yǎng)目標(biāo)起重機(jī)的機(jī)械效率一般為40%~50%

抽水機(jī)得機(jī)械效率一般為60%~80%有用功總是小于總功，所以機(jī)械效率總是小于1。如果用η表示機(jī)械效率，那么有素養(yǎng)目標(biāo)課程導(dǎo)入新課講解課堂練習(xí)總結(jié)歸納

現(xiàn)有三種方式把一堆沙子運(yùn)到樓上，嘗試分別計(jì)算一下每種方式所需的有用功、額外功、總功和機(jī)械效率課堂練習(xí)新課講解課程導(dǎo)入素養(yǎng)目標(biāo)總結(jié)歸納做功方式有用功額外功總功桶狀，手提上樓100N×6m(400+20)N×6m3120J桶狀，動(dòng)滑輪吊運(yùn)100N×6m(20+10)N×6m780J袋裝，動(dòng)滑輪吊運(yùn)100N×6m(5+10)N×6m690J我們一定都希望額外功越少越好第3種方法做的額外功最少，選擇第3種方法最好計(jì)算三種方法需要做的有用功、額外功和總功新課講解課程導(dǎo)入課堂練習(xí)總結(jié)歸納素養(yǎng)目標(biāo)計(jì)算機(jī)械效率三種不同做功方式中，我們已經(jīng)計(jì)算出有用功、額外功和總功。下

面來算算三種不同方式的機(jī)械效率。素養(yǎng)目標(biāo)課程導(dǎo)入總結(jié)歸納新課講解課堂練習(xí)要想測量滑輪組的機(jī)械效率，就要想辦法找出使用滑輪組工作時(shí)的有用功

和總功，然后求出二者的比值。本實(shí)驗(yàn)

可以測量如圖所示滑輪組的機(jī)械效率，

請根據(jù)此實(shí)驗(yàn)裝置思考：要想知道有用

功和總功，需要測量哪些量?測量滑輪組的機(jī)械效率【實(shí)驗(yàn)思路】Sh課堂練習(xí)新課講解素養(yǎng)目標(biāo)課程導(dǎo)入總結(jié)歸納用滑輪組提升物體，W

有=Gh,W總=Fs,所以需要測出物重、拉力、物體上升的高度、繩子前進(jìn)的距離?！緦?shí)驗(yàn)器材】刻度尺、鉤碼、彈簧測力計(jì)、滑輪兩個(gè)、鐵架臺、長約2m的細(xì)繩等【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】課程導(dǎo)入總結(jié)歸納課堂練習(xí)素養(yǎng)目標(biāo)新課講解【實(shí)驗(yàn)步驟】1.測出一個(gè)鉤碼的重力。2.在滑輪組(一動(dòng)一靜)上掛兩個(gè)鉤碼，記下鉤碼和繩子自由端

的位置。豎直勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使鉤碼上升一定高度，讀出

測力計(jì)示數(shù)，用刻度尺測出鉤碼上升高度和繩自由端移動(dòng)距離。3.掛四個(gè)鉤碼重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。4.記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算機(jī)械效率。課堂練習(xí)新課講解課程導(dǎo)入總結(jié)歸納素養(yǎng)目標(biāo)次數(shù)123鉤碼重G/N12···鉤碼上升高度h/m0.10.1··有用功W有/J0.10.2··拉力F/N0.40.73··繩端移動(dòng)距離s/m0.30.3···總功W總/J0.120.22··機(jī)械效率η83.3%90.9%···【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】課堂練習(xí)素養(yǎng)目標(biāo)課程導(dǎo)入新課講解總結(jié)歸納【

結(jié)

論

】(1)動(dòng)滑輪重一定時(shí)，物重越大，機(jī)械效率越高。(2)物重一定時(shí)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低?！痉治鲇懻摗?.分析影響滑輪組機(jī)械效率的因素是什么?①滑輪組輪與軸及輪與繩之間的摩擦。②所提升的物重。③動(dòng)滑輪的自重。注意：機(jī)械效率大小與與繩子的繞法、繩子段數(shù)，上升距離無關(guān)。課堂練習(xí)新課講解課程導(dǎo)入總結(jié)歸納素養(yǎng)目標(biāo)2.如何提高機(jī)械效率?①增加被提升的物重。②減小動(dòng)滑輪的重。③減小滑輪與繩之間的摩擦。3.實(shí)驗(yàn)中，是否可以使彈簧測力計(jì)靜止時(shí)進(jìn)行讀數(shù)?答：所測拉力減小(因?yàn)闆]有摩擦力),機(jī)械效率增大，不能代表使用機(jī)械時(shí)的機(jī)械效率。素養(yǎng)目標(biāo)課程導(dǎo)入新課講解總結(jié)歸納課堂練習(xí)西安地鐵是西北地區(qū)第一條全自動(dòng)無人駕駛的地鐵路線。建設(shè)地鐵時(shí)，鏟車幾分鐘就能將土鏟起運(yùn)走，而靠人力則需要幾小時(shí)。

下列說法正確的是(

C

)A.鏟車做的功多B.鏟車做功的機(jī)械效率高C.鏟車做功快，功率大D.人力做的額外功少，有用功多經(jīng)典例題課堂練習(xí)新課講解課程導(dǎo)入素養(yǎng)目標(biāo)總結(jié)歸納答案：C解析：AC.鏟車和用人力做的功相同，鏟車用時(shí)短，說明鏟車做功快，

功率大，故A

錯(cuò)誤，C

正確；BD.

根據(jù)題目中的已知條件無法判斷鏟車的機(jī)械效率高低和人做額外功

!的多少，故BD

錯(cuò)誤。故選C。新課講解素養(yǎng)目標(biāo)課堂練習(xí)總結(jié)歸納課程導(dǎo)入如圖，用甲、乙兩個(gè)滑輪質(zhì)量不同的滑輪組將相同質(zhì)量的兩個(gè)物體勻速提升相同高度，甲、乙滑輪組繩子自由端的拉力分別為F?

和F?

,

移動(dòng)的

距離分別為s?和s?,

若甲滑輪組的機(jī)械效率比乙高。則(C)A.F?做功比F?

多B.F?

一

定比F?

大C.s?一

定

比s?小D.甲滑輪做的有用功一定比乙多?經(jīng)典例題課程導(dǎo)入素養(yǎng)目標(biāo)新課講解總結(jié)歸納課堂練習(xí)答

案C解析：AD.

物體的質(zhì)量相同，由G=mg可知，物體的重力相等，由W

有=Gh可知，提升高度的相同時(shí)，兩滑輪組做的有用功相等；甲滑輪組的機(jī)械效率比乙高，兩滑輪組做的有用功相等，由

知

，F(xiàn)?

做功比F?少，故AD

不符合題意；C.由圖可知，兩滑輪組繩子承重段數(shù)分別為n甲=2,

n乙=3,甲中繩子自由端移

動(dòng)的距離s甲=n甲h=2h,乙中繩子自由端移動(dòng)的距離sz=nzh=3h,即

s?

一定比s?

小，故C

符合題意；B.由

W=Fs可

知

，F(xiàn)做功比F?少

，s?比s?小時(shí)，無法比較F和F?

的大小關(guān)系，

故B

不符合題意。

總結(jié)歸納

課程導(dǎo)入

素養(yǎng)目標(biāo)

新課講解

課堂練習(xí)

有用功：為了達(dá)到工作目的，必須做的功有用功和額外功

額外功：為了達(dá)到工作目的，不得不做的功總功：動(dòng)力所做的所有功

W

總=

W

有

+

W

額定義：有用功跟總功的比值機(jī)械效率公式

”

總小于1課程導(dǎo)入機(jī)械效率新課講解素養(yǎng)目標(biāo)課堂練習(xí)總結(jié)歸納上勻速提升0.5m,

工人所用的拉力F

為600N,

(

不計(jì)摩擦和繩重)求：(1)工人的拉力F

做的功；600J工人利用如圖所示的滑輪組將重900

N的物體豎直向?課堂練習(xí)課堂練習(xí)新課講解課程導(dǎo)入素養(yǎng)目標(biāo)總結(jié)歸納[答案]600

J[解析]由題圖知，滑輪組中承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n=2,

拉力端移動(dòng)的距離s=nh=2×0.5m=1m工人的拉力做的總功W

總

=

Fs=600N×1m=600J素養(yǎng)目標(biāo)新課講解課堂練習(xí)總結(jié)歸納課程導(dǎo)入計(jì)摩擦和繩重)求：(2)滑輪組的機(jī)械效率；[

答

案

]

75%[解析]工人做的有用功W

有=

Gh=900N×0.5m=450J滑輪組的機(jī)械效率工人利用如圖所示的滑輪組將重900N的物體豎直向上勻速提升0.