初二物理《提高机械的效率》微课精讲+知识点+课件教案习题
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视频教学：
重点知识：
1、有用功——W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。
2、额外功——W额外
(1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。
(2)额外功的主要来源：①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。
3、总功——W总：
(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总= W有用+ W额外。
(2)若人对机械的动力为F，则：W总=F•s
4、机械效率——η
(1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。(2)公式：η= W有用/ W总。
(3)机械效率总是小于1。(4)提高机械效率的方法①减小摩擦，②改进机械，减小自重。
精品课件：
教案：
【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,并能计算简单机械的效率。
过程与方法
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。
情感态度与价值观
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。
【重点难点】
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。
难点:
理解机械效率的概念。
【教学准备】
教师准备:多媒体课件、滑轮(三个,有一个较重)、钩码(200 g两个)、细绳、弹簧测力计、铁架台、刻度尺、斜面、垫木、毛巾、重物、弹簧测力计、刻度尺。
学生准备:学案、滑轮(三个,有一个较重)、钩码(200 g两个)、细绳、弹簧测力计、铁架台、刻度尺。
【教学设计】
教学过程:
一、引入有用功、额外功、总功
提出问题:我们学校旁有一座私人住宅正在建造中,现在需把100 N重的砂子运到6 m高的楼上。想想看,有哪些方法,可以把砂子运上去?
在投影仪上映出下图:
学生讨论:讨论后汇报。
教师讲述:我们可以有许多办法将砂子运上楼。如:可以把砂子装在桶里或装在袋子里,人提上去。可以用起重机吊上去。还可以用动滑轮或滑轮组等简单机械将砂子运上去。
现在我们选取其中的一种做个模拟实验,请大家讨论。(电脑模拟动画图)
这是一个利用滑轮组提升砂子的装置图,请观察和思考:
1.几段绳子承担物体和滑轮的总重?
2.砂子升高h,绳子末端移动的距离s是多少?
3.把100 N重的砂子运上6 m高的楼上,需要做多少功?
4.通过滑轮组,绳子末端用了40 N的拉力将砂子运上去,实际做了多少功?
5.想一想,这两个功为什么不相等?
在投影仪上映出学生讨论的结果。
问题:提砂子上楼时也要把桶、动滑轮提上去,还要对桶和动滑轮做功;另外绳和滑轮之间还有摩擦,也需要做功。
讲述:我们的目的是把砂子运上楼,所以把100 N重的砂子运到6 m高的楼上,无论采取哪种方法都必须做的功,这是有用的功。用滑轮组将砂子运上去,在完成运砂子的同时,还不得不对桶和动滑轮也做了功,此外还要克服各种摩擦做功,这部分对砂子提上楼没有用,但又不得不做的功,是额外功。
板书:(一)有用功、额外功、总功
有用功:在工作时,对人们有用的功。
额外功:在工作时,对于额外负担所不得不做的功。
总功:有用功与额外功的和。
反馈:
用桶从井中提水的时候,对做的功是有用功,对做的功是额外功。如果桶掉到井里,从井里捞桶时,捞上来的桶带有一些水,这时对桶做的功是功,对水做的功是功。
二、引入机械效率
1.学生分组实验(共20个小组,分2个内容,每10个小组做1个内容,2个实验并进)
测定:把重G=1.5 N的木块,提高到h=0.2 m的高度时,
①通过一定一动滑轮组所做的有用功、总功。
②通过两定两动滑轮组所做的有用功、总功。
每个实验的记录结果选1～2组,在投影仪上映出进行分析。
2.讨论与分析:
(1)有没有一种简单机械只做有用功,不做额外功?
(没有)
(2)使用不同的简单机械做功,完成相同的有用功时,所做的总功是否相同?这说明什么?
(不同)(这说明额外功不同)
(3)额外功在总功中占的比例越多越好,还是越少越好?
(越少越好)
问题:一定的总功中,额外功少意味着什么?
讲述:有用功多。
教师:在使用机械时我们最关心的是所做的这些总功中,有用功究竟占了多少。 为此我们引入一个新的物理量, 叫作机械效率。
板书:(二)机械效率的定义
有用功跟总功的比值叫作机械效率。
板书:(三)机械效率的公式:η=×100%
反馈:
1.计算课本例题中动滑轮的机械效率。
2.计算学生分组实验中所用的简单机械效率。
教师:由计算结果推知。
板书:(四)机械效率η是个百分数,一定小于100%,没有单位。
【课堂小结】
教师:以上我们讨论了机械的效率,其实在日常的生产、生活中,“效率”的含义很广泛。我们做任何事情都有一个效率问题。我们生活的社会是一个现代化的社会,是讲效率的社会,时时、事事、处处都要求高效率,以尽可能少地消耗去取得尽可能多的效益。我们在学习中,也应注意学习的效率,特别是提高45分钟的课堂效率,这是我们掌握知识、提高能力的重要方法。
【布置作业】
P205 作业 1、2、3、4
【教学板书】
第五节机 械 效 率
(一)有用功、额外功、总功
有用功:在工作时,对人们有用的功。
额外功:在工作时,对于额外负担所不得不做的功。
总功:有用功与额外功的和。
(二)机械效率的定义
有用功跟总功的比值叫作机械效率。
(三)机械效率的公式:η=×100%
(四)机械效率η是个百分数,一定小于100%,没有单位。
【教学反思】
机械效率这节对于老师和学生来说都是比较头疼的。首先学生对有用功、额外功和总功的含义不能理解,对公式的代入搭配也出现混淆。如果带学生分析相关例题,还能接受。可一旦要学生自己做相关习题,就怎么也弄不明白。为什么提重物的功是有用功,拉绳子的功就是总功呢?看着同学们疑惑的目光,老师也感到很吃力!
为了突破这个难点,在一开始先借助在吃桃时我们吃的是外面的果肉,而桃核对我们来说是无用的,然后举例:端着碗喝稀饭时对碗和对稀饭做的功哪部分是有用的,哪部分是无用的。然后引出有用功、额外功、总功,并强调找有用功时一定要看我们的目的是什么,对我们有用的就是有用功,对我们没有用又不得不做的功叫作额外功,有用功和额外功的总和就是总功。这样用生活中的例子,更贴进学生的实际,降低了学生的理解难度。学生就容易接受。
然后通过几个实例比如用桶在井里提水时有用功是哪一部分,当桶掉到水里我们要把它捞上来时有用功又是哪一部分,两次虽然都是提水和水桶,但是目的不同有用功部分也不一样,帮助学生巩固三个基本概念,学生理解的还不错。
但是机械效率问题也是一个难点,通过做题发现很多同学把机械效率和功率混为一谈,在计算机械效率时,对于有用功和总功的计算应用太机械,不会灵活变通,还需要在遇到相应的题目时对这部分进行扩展。
练习：
一.单选
1．分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为η定、η动、η组（不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等），则下列选项中正确的是（ ）
A．η组＜η动＜η定B．η动＜η定＜η组
C．η定＜η动＜η组D．η定＜η组＜η动
2．同一物体（质量为m）先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速提升，两次提升高度均为h，两次拉力大小均为0.75mg，斜面长AB=2h，则这两次提升物体的机械效率比较（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙
C．η甲=η乙 D．条件不足无法比较
3．某实验小组分别用如图所示的甲乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物，所用的拉力分别为F1和F2，机械效率分别为η1和η2，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．F1＞F2，η1=η2B．F1＜F2，η1=η2
C．F1＜F2，η1＞η2D．F1＞F2，η1＜η2
4．如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力，将相同的重物缓慢提升相同的高度（不计绳重和一切摩擦）．下列说法正确的是（ ）
A．拉力F1小于拉力F2
B．甲、乙两滑轮组的机械效率相同
C．甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械
D．甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等
5．如图所示，物体重100N，用110N的拉力将物体在2s内匀速提升0.5m，则（ ）
A．绳子自由端下降1m
B．物体上升的速度是0.5m/s
C．拉力的功率是27.5W
D．该装置的机械效率是45.5%
6．如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m．此过程中，额外功和机械效率分别是（ ）
A．0.4J 83.3%B．0.8J 91.7%C．0.8J 83.3%D．0.4J 91.7%
8．如图所示，动滑轮重3N，用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，1s内将重为27N的物体提高0.2m，如果不计绳重及摩擦，则下列计算结果正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.2m/s
B．滑轮组的机械效率为90%
C．提升物体所做的有用功为6J
D．弹簧测力计的示数为9N
9．将一个重为4.5N的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端（如图所示），斜面长1.2m，高0.4m，斜面对物体的摩擦力为0.3N（物体大小可忽略）．则下列说法正确的是（ ）
A．沿斜面向上的拉力0.3N
B．有用功0.36J，机械效率20%
C．有用功1.8J，机械效率20%
D．总功2.16J，机械效率83.3%
10．用图示滑轮组提升100N重物时，机械效率为50%；用同一滑轮组提起300N重物，重物以2m/s速度匀速上升5s时（不计绳重与摩擦），下列说法不正确的是（ ）
A．动滑轮自重为100NB．拉力做功4000J
C．拉力做功功率为400WD．机械效率为75%
二.填空
1．用一个动滑轮把重80N的沙袋从地面提到6m高的脚手架上，所用的力是50N，这一过程所做的有用功是
J，这个动滑轮的机械效率是
．
2．如图，是塔式起重机上的滑轮组．在将210N的重物匀速提高2m的过程中，作用在绳端的拉力为100N，则有用功是
J，该滑轮组的机械效率是
．
3．如图所示，小张用5N的拉力将重为10N物体在10s内匀速提升了0.1m，则该滑轮组的机械效率为
，拉力的功率是
W．
4．用如图所示的滑轮组在5s内将重G=240N的物体匀速向上提起3m，拉力F=150N，这个滑轮组的机械效率是
．如果忽略绳重和摩擦，动滑轮自重为
N．
5．某同学利用如图所示装置将重为500N的重物从一楼匀速上到二楼，他在绳端施加的拉力F=300N，每层楼高3m，不计绳重和摩擦．则他做的有用功为
J；动滑轮重为
N．
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