資源簡介

五、機械效率
【教學目標】
1.經歷使用動滑輪的實驗探究過程，了解什么是有用功、額外功和總功，理解三者之間的數量關系。
2.理解什么是機械效率，學會用機械效率的公式進行有關問題的計算。
【教學重點】
1．了解什么是有用功、額外功和總功及三者之間的數量關系。
2．理解什么是機械效率并會用機械效率的公式進行有關問題的簡單計算。
【教學難點】
1．理解有用功、額外功和總功的概念。
2．會用機械效率的公式進行有關問題的簡單計算。
3. 了解影響機械效率的因素。
【教學方法】
討論、實驗演示、講授。
【器材準備】
動滑輪1個，彈簧測力計1個，鉤碼若干只，細棉線長1米左右，刻度尺1個。
【教學流程】
教學流程 二次備課
一、情境創設 由上節實驗提出問題：小明利用動滑輪將木料運上樓，動滑輪對木料做功了嗎？ 這個功的大小與手拉繩子做的功相等嗎？引導學生從實際考慮，如起重機提升重物。 二、新授課 1. 猜想：動滑輪對木料做功與手拉繩子做的功可能不相等。 討論：驗證上述猜想是否正確的實驗設計及實驗數據記錄表格設計。 2． 演示： 課本22頁圖11-38實驗 。 將實驗數據填入所設計的表格內。 計算：手拉繩的功和動滑輪對鉤碼做的功。 分析：發現兩個功不相等且拉繩的功總是大于動滑輪對鉤碼做的功。 原因：在使用動滑輪提升鉤碼時，除需克服摩擦力做功外，還要克服動滑輪重力做功。 3. 提出有用功、額外功和總功概念：將鉤碼提升一定高度是目的，所做的功叫有用功，記作W有用；使用動滑輪提升重物時，除需克服摩擦力做功外，還要克服動滑輪重力做功，這兩部分功并非需要，但不得不做，叫額外功，記作W額外；手拉繩所做的功叫總功，記作W總。 4．三功數量關系：總功等于有用功與額外功之和：W總＝W有用＋W額外 5. 提出機械效率概念：有用功與總功的比值叫做機械效率。 機械效率公式：η＝W有用/W總×100％ 6.討論：W有用與W總誰大？所以η的值應是多少？ 結論：W有用W<總，所以η<1。 一般情況：起重機的機械效率是40％——50％， 滑輪組的機械效率為60％——80％。 7.算一算：本節演示實驗中不同情況下的機械效率。 8.再討論：動滑輪的機械效率與哪些因素有關？ 你認為如何才能提高它的機械效率？ 結論：動滑輪的機械效率與下列因素有關： 摩擦力 動滑輪的自重 重物的重量 提高機械效率的方法主要有： 在滑輪的轉動軸中加潤滑油以減小摩擦力 減小動滑輪的自重 三、布置作業
【板書設計】
【教學反思】
【校本作業】
<基礎知識>
1．如圖是轱轆取水的裝置，下列說法錯誤的是（　　）
A．該裝置能夠省力 B．提水時克服摩擦做的功是額外功
C．該裝置能夠省功 D．提水時克服水的重力做的功是有用功
2．下列說法中正確的是（　　）
A．機械做功越快，機械效率越高 B．做功時間越長，機械功率越大
C．功率大的機械比功率小的機械做功快 D．做功越多機械效率越高
3．如圖所示，小明分別用一個定滑輪和一個動滑輪將同一物體勻速提升相同高度的過程中（　　）
A．使用動滑輪更省力，所以效率高
B．使用定滑輪效率高，但是費力
C．兩種情況下做的有用功相同，但是總功一定不同
D．兩種情況下做的有用功相同，功率也相同
4．甲升降機比乙升降機的機械效率高，它們分別把相同質量的物體勻速提升相同的高度。兩者相比，甲升降機（　　）
A．電動機做的總功較少 B．電動機做的總功較多
C．提升重物做的有用功較少 D．提升重物做的有用功較多
5．關于機械效率，下列說法正確的是(　　)
A．機械效率高的機械做功一定多
B．使用機械可以省力，省力越多，機械效率越高
C．沒有摩擦時，機械效率一定等于100%
D．做同樣的有用功，額外功越小，機械效率越高
6．如圖所示，使用滑輪組提升重物時（不計繩重和摩擦），能提高機械效率的是（　　）
A．減小提升重物的高度 B．減小被提升物的質量
C．減小定滑輪的重力 D．減小動滑輪的重力
7．用如圖所示的滑輪組把重400N的物體提升1m，所用拉力F的大小為220N，下列說法正確的是（　　）
A．這個滑輪組能省距離 B．繩子自由端被拉下了4m
C．拉力F做的功是220J D．該滑輪組的機械效率約為90.9%
8．如圖，斜面長s為1.2m、高h為0.3m，現將重為16N的物體沿斜面向上從底端勻速拉到頂端，若拉力F為5N，拉力的功率為3W，則（　　）
A．斜面的機械效率為75％ B．拉力做的總功為4.8J
C．物體沿斜面的運動速度是0.6m/s D．物體在斜面上受到的摩擦力是5N
9．用動滑輪提起一個重800N的物體，用的拉力是500N，物體升高1m，則人做的總功為_____J，有用功為_____J，額外功為_____J。
10．如圖所示，某同學把重為1.5N的物體勻速提升10cm，所用的拉力是0.8N，則他做的有用功為________J，滑輪組的機械效率為________。
11．如圖所示，把重為200N的物體勻速提升2m，不計滑輪、繩子的重力及摩擦，所用拉力F為___________N，拉力所做的功為___________J；若拉力為110N，滑輪組的機械效率為___________。
12．如圖所示，利用滑輪組把物體勻速提升一定高度，該滑輪組有______段繩子承擔物重，在繩子承受范圍內，不計繩重和摩擦，若增加所提升的物重，則滑輪組的機械效率將______（選填“變大”“變小”或“不變”）。
13．小華用如圖裝置使8N的重物以0.3m/s的速度勻速上升，所用拉力為5N，此時動滑輪的機械效率是 _____，拉力的功率是_____W；若用該裝置提升10N的重物，其機械效率的大小將_____。（變小、變大或不變）
<能力提升>
14.在“探究斜面的機械效率”實驗中，小明猜想斜面的機械效率可能跟斜面的粗糙程度有關，小聰猜想可能跟斜面的傾斜程度有關。如圖是他們設計的實驗裝置，下表是其中一位同學在其他條件一定時的實驗數據。
（1）表格中第三次實驗的機械效率為 ___________（結果保留一位小數），分析表中信息可知該實驗是探究 ___________（選填“小明”或“小聰”）的猜想，結論是：在其他條件一定時，斜面 ___________，機械效率越高；
實驗 序號 斜面的 傾斜程度 物塊的重力 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面的拉力 F/N 斜面長 s/m 機械效率
1 較緩 10 0.2 5.5 1 36.4%
2 較陡 10 0.4 7.0 1 57.1%
3 最陡 10 0.6 8.5 1
（2）另一位同學為探究自己的猜想，設計了如下步驟。
①把一塊長木板的一端墊高，構成一個斜面；
②用彈簧測力計沿斜面把一木塊 ___________拉上去，進行相關測量，計算出斜面的機械效率；
③保持斜面的 ___________不變，改變斜面的 ___________，再進行相關測量，并計算出斜面的機械效率；
④比較兩次 ___________的大小，即可初步驗證猜想是否正確。
15．在探究“滑輪組機械效率”時，小米用圖甲測得前3組數據，用圖乙測得第4組數據，如下表：
實驗次數 物重G物/N 動滑輪重G動/N 鉤碼上升的高度h/m 動力F/N 動力作用點移動的距離s/m 滑輪組的機械效率η/%
1 1 0.5 0.1 0.7 0.3 47.6
2 2 0.5 0.1 1.1 0.3 60.6
3 4 0.5 0.1 2 0.3
4 4 1 0.1 1.6 50
（1）根據表中前3次實驗數據，畫出甲圖中滑輪組的繞繩方法；___________
（2）在實驗中，測量繩端拉力F時，應盡量___________勻速向上拉動彈簧測力計，第4 次實驗時滑輪組動力作用點移動的距離為___________；
（3）第3次實驗時滑輪組做的有用功為___________，總功為___________，此時的機械效率為___________；
（4）上表中第1、2、3組數據可知，同一滑輪組的機械效率與___________有關。
16．.如圖，用滑輪組提升重物時，重400N的重物在10s內勻速上升了1m。已知拉繩子的力F為250N，不計繩重和摩擦，則提升重物的過程中；
（1）繩子自由端下降速度為多少m/s；
（2）滑輪組的機械效率為多少；
（3）拉力F的功率是多少W，如果重物為900N，則滑輪組的機械效率又為多少。

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