初中物理沪科版八年级全册第十章 机械与人第五节 机械效率导学案

这是一份初中物理沪科版八年级全册第十章 机械与人第五节 机械效率导学案，共5页。学案主要包含了解剖做功过程中的有效性，如何比较，合作解疑等内容，欢迎下载使用。

学习目标
1. 通过实验探究和讨论，知道什么是有用功、额外功和总功；
2. 知道机械效率是描述做功效率的物理量；
3. 掌握机械效率的概念，会计算某种简单机械的机械效率；
4. 理解影响机械效率的因素。
重点难点
1. 机械效率的概念和有关计；2. 测机械效率及知道提高机械效率的方法；3. 机械效率的理解及应用。
学习过程
一、解剖做功过程中的有效性
假设：在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?
提出问题：
1、对哪些物体做了功？
2、哪一部分功是有用的功？
3、哪一部分功是我们不需要额外做的功？
现在我们模拟搬运沙子，请大家讨论。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. 通过动滑轮用桶将砂子运上去，绳子末端用了70 N的拉力，实际做了多少功?
5. 想一想，这两个功为什么不相等?
分析：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，所以，对目标对象所做的功，就是有用的功。对目标对象以外的动滑轮、人、桶、口袋等所做的功就为额外功，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。
几个基本概念：
有用功（W有用）：____________________________________
额外功(W额外)：____________________________________
总功(W总)：________________________________________
三者之间的关系：________________________
强调：实际做功就只有一个总功，有用功和额外功是不能分开做的。
二、机械效率 不计摩擦，不计动滑轮重，不计绳重：F=
1. 滑轮组拉力F大小的三种情况：不计摩擦，不计绳重：F=
2. 讨论与分析 已知η：F=
(1)有没有一种简单机械只做有用功，不做额外功?
(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?
(3)额外功在总功中占的比例越多越好，还是越少越好?
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。
机械效率的概念：
物理学中，将____________与________________的比值叫做机械效率。 即：_______________________
计算公式：________________________
特别的对于滑轮组： S = n h ， η = G/nF
注意：在实际计算中，机械效率通常被表示为一个百分数，没有单位；由于W总_____W有，所以W有/W总＜1，因此机械效率必然_______________100%．如果有人告诉你某机器：η大于1或大于100%，那肯定是错误的。机械效率是表示机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，做的有用功占总功的比例就越大，这个机械的性能就越好。
比较：机械效率与功率是两个完全不同的概念
这两个物理量是从不同方面反映机械性能的。它们之间没有必然的联系。
功率大表示机械做功_______________；机械效率高表示机械对总功的利用率__________。 功率大的机械不一定机械效率高，例如内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有30%～40%，反之，机械效率高的机械功率不一定大。例如，安装在儿童玩具汽车车里的电动机效率可达80%，但功率却只有几瓦特。
三、如何比较、提高机械效率的高低
机械效率由___________和___________两个因素共同决定，比较机械效率高低时不能只考虑其中一个因素。当总功一定时，机械做的_____________或__________________，机械效率就越高；当有用功一定时，机械所做的_________________或________________，机械效率就越高；当额外功一定时，机械所做的_____________或__________________，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。提高机械效率的方法（1）________________；
（2）_________________。
甲
乙
丙
图1
四、合作解疑：影响滑轮组机械效率的因素。
实验器材：动滑轮、钩码、铁架台、弹簧测力计、细线
实验：按如图1所示的方式组装好滑轮组，并使用滑轮组提起相应的重物，将三次实验数据填写在下表中，比较三次测算的机械效率是否相等。
结论：
1．同一滑轮组，____________越大，机械效率越大，（这是因为在提升重物时，物体越重，所做的有用功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率越高。）所以滑轮组可以增大___________，提高机械效率。
2．相同载重的情况下，________________重力越小，机械效率越高，所以减小滑轮组中____________，减小额外功占总功的比例，提高机械效率。
3．改进机械结构，在滑轮的转轴上加润滑油，以减小___________，减小额外功占总功比例，提高机械效率。
注意：在“测滑轮组的机械效率”的实验中，要匀速竖直向上拉弹簧测力计且在拉动过程中读数。
①如果不是匀速地拉，弹簧测力计示数忽大忽小，则W总偏大偏小，且滑轮组对钩码的拉力不等于钩码的重力，则W有偏大偏小，由η＝W有/W总算出的机械效率偏大偏小．
②如果向下拉，弹簧测力计由于弹簧的自重而导致示数F偏小，η偏大
③如果在弹簧测力计静止时读数，由于滑轮和轴之间没有摩擦，则读数F偏小，η偏大．
学习检测
1. 如图所示，物体沿相同水平地面被匀速移动，拉力分别为F甲、F乙、F丙，不计滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则（ ）
A．F甲＜F乙＜F丙B．F甲＞F乙＞F丙 C．F甲＞F乙=F丙 D．F甲=F乙＞F丙
2.工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（ ）
A．有用功减小，总功不变B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小D．有用功不变，总功减小
3. 简单机械的机械效率高是指（ ）
A.有用功多 B.额外功少 C.总功多 D.有用功占总功的比例高
4. 用动滑轮把一物体匀速提起，不计摩擦，下列说正确的是（ ）
A．动滑轮的质量越大，机械效率越高B．提起的物体质量越大，机械效率越高
C．提起物体的速度越大，机械效率越高D．物体被提起的越高，机械效率越高
答案：
导学过程
一、解剖做功过程中的有效性
沙子、桶、动滑轮、绳、口袋等做了功；沙子；桶、绳、动滑轮、口袋；两段；2h；600J；840J；通过动滑轮的时候有些功没有用，像对桶、动滑轮等；从总功中减去额外功，才是对我们有用的功，叫有用功；对我们无用的，但又不得不做的，叫额外功；拉力（或动力）所做的功，物理学中叫总功；W总=W有用+W额外
二、机械效率
没有；不一定，产生的额外功不一样就不同；越少越好；有用功；额外功；；>；小于；快；高；
三、如何比较、提高机械效率的高低
总功；有用功；有用功越多；额外功越少；总功越少，额外功越少；总功越少；有用功越多；提高有用功；减小额外功
四、合作解疑：影响滑轮组机械效率的因素
表略；提升重物越重；提升物体的重力；动滑轮；滑轮的质量；摩擦；
学习检测
1.A 2.D 3.D 4.B