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《机械效率》教学案例

【教学目标】

1. 知道有用功、额外功和总功的含义及三者的关系。

2. 理解机械效率的概念,并能计算简单机械的效率。

3. 培养学生对任何事情都要注意“效率”的科学态度。

【教学重点和难点】

对机械效率概念的理解。

【教学方法】

综合教学法。

【教学仪器】

电脑教学平台一套,滑轮组、铁架台、弹簧秤、刻度尺、相同木块和细线各20件。

【教学过程】

一、引入有用功、额外功、总功

师: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:

: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。

师:同学们回答得都很好。我们可以有许多办法将砂子运上楼。

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)

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。

生: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。

师: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。

练习:

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)

师:一定的总功中,额外功少意味着什么?

生:有用功多。

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, 叫做机械效率。

板书:

(二)机械效率的定义

有用功跟总功的比值叫做机械效率。

板书:

(三)机械效率的公式:

练习:

1. 计算课本例题中起重机的机械效率。

2. 计算学生分组实验中所用的简单机械效率。

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。

三、小结

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,以尽可能少的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。

四、布置作业

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