初中物理第十二章 简单机械12.3 机械效率表格教案
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学科 | 物理 | 年级/册 | 八年级下册 | 教材版本 | 人教版 | |
课题名称 | 12.3滑轮组的机械效率 | |||||
教学目标 | 计算滑轮组的机械效率 | |||||
难点分析 | 从知识角度分析为什么难 |
知识点多且杂,涉及的物理量较多,要区分有用功、额外功、总功的,机械效率的概念和测算,有一定难度。 | ||||
从学生角度分析为什么难 | 学生抽象逻辑思维较弱,对s和h的关系理解不到位,各别学生找不准n,导致计算失误。 | |||||
难点教学方法 |
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教学环节 | 教学过程 | |||||
导入 | 一、有用功、额外功、总功、机械效率 1、 有用功(W有):使用机械时对人们有用的功 2、 额外功(W额):人们不需要但又不得不做的功 3、 总功(W总) :有用功与额外功的总和,即 W总=W有+W额 4、 机械效率(ŋ):有用功与总功的比值叫机械效率。 | |||||
知识讲解 (难点突破) | 二、利用滑轮组做功 1、梳理基础物理量: a.物体重力G物 b.动滑轮重力G动 c.绳子自由端受到的拉力F d.物体上升的高度h e.绳子自由端移动的距离s f.承担动滑轮的绳子段数n:在动滑轮和定滑轮之间画一条横线,动滑轮上有几段绳子,则n为几。 2、梳理基础公式 a.常规:s=n·h 克服重物做的功即有用功W有=G物·h 克服动滑轮重力、绳重、摩擦所做的功即额外功W额 自由端拉力做的功即总功W总=F·s 机械效率 b.不考虑绳重和摩擦时 有用功不变,额外功为W额外=G动·h且
此时滑轮组机械效率可推导得 | |||||
课堂练习 (难点巩固) | 练习近几年中考相关题目,帮助学生熟悉公式及应用。 1、(2014•乌鲁木齐)如图,质量为60kg的工人用滑轮组提升重物,每个滑轮的重力均为50N, (1)用滑轮组让重力为250N的物体匀速上升2m的过程中,人做的有用功为多少? (2)若绳子能够承受的最大拉力为400N,重力提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%,求滑轮组的最大机械效率。 分析:1、已知物体的重力G和上升的高度h,带入公式即可。 2、由图可知n=2,绳子自由端移动的距离为s,可知总功,再由题意可得,额外功为克服动滑轮重力做功和克服绳子重和摩擦做功,均可用公式表述。 解:(1)人做的有用功:W有=Gh=250N×2m=500J (2)当以绳子能承受的最大拉力提升物体时,滑轮组机械效率最大, 拉力做的总功W总=Fs=2Fh,克服动滑轮重力做的额外功W动=G动h, 且重力提升过程中绳子重和摩擦对应的额外功始终占总功的10%, W绳摩=10% W总=10%2Fh=0.2Fh W有= W总 - W动 - W绳摩=2Fh - G动h - 0.2Fh=1.8Fh- G动h 滑轮组的最大机械效率: 2.(2016.乌鲁木齐)如图所示,利用动滑轮提升一个重为 G 的物块,不计绳重和摩擦,其机械效率为 60%。要使此动滑轮的机械效率达到 90%,则需要提升重力为 G 的物块的个数为 ( ) A.3 个 B.4 个 C.5 个 D.6 个 分析:不计绳重和摩擦,克服物体重力做功为有用功,克服物体和动滑轮重力做功为总功,根据题意可以先求出动滑轮重力,再反推机械效率为90%时的物重是多少。 解:提升一个重为G的物块时,不计绳重和摩擦 动滑轮重力 设提升n个物块时,滑轮组的机械效率为90% 解得n=6,此题选D 3.(2017.乌鲁木齐)如图所示装置是实验室在用轻绳绕成的滑轮组. 悬挂的重物G=4.8N,当重物静止于任意位置时,手对轻绳的拉力均 为F1=1.8N;当重物匀速上升时,手对轻绳的拉力为F2=2.0N,且重物上升过程中动滑轮恰好转过1圈.已知动滑轮周边凹槽的周长C=0.3m, 求 (1)动滑轮的重力; (2)重物上升过程中的有用功、总功以及滑轮组的机械效率。 分析:1、明确承担动滑轮的绳子段数n,根据拉力和物重的数值关系,可计算G动 2、分析重物上升的高度h,拉力移动的距离s,和已知量动滑轮周长c之间的关系,再带入公式即可解答。 解:(1)由题意可知: G动=3F1-G物=3×1.8N-4.8N=0.6N (2)设物体相对于地面升高的高度为h,则动滑轮相对于地面也升高h, 动滑轮转过一周,即自由端相对于动滑轮移动距离为:c=0.3m 则绳子自由端相对于地面升高的距离s=h+c,s=3h,解得h=0.15m,s=0.3m W有=Gh=4.8N╳0.15m=0.72J W总=Fs=2.0N╳0.45m=0.9J
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小结 | 计算滑轮组的机械效率就是一个熟能生巧的过程,要通过不断练习各种题型,找准已知的物理量,只有熟练掌握每个物理量之间的关系和计算公式,按照常规步骤一步步推导,难题就会迎刃而解。 学生练习课后作业。 | |||||
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