第十章 第五节 机械效率（教案）-【木牍教育·课时A计划】2023-2024学年八年级下册物理沪科版（安徽专版）

第五节　机械效率

◇教学目标◇

 

【知识目标】

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。

3.能利用公式计算简单的机械效率。

【能力目标】

在实验探究过程中,学会设计实验、收集实验数据、归纳总结规律。

【素养目标】

通过对机械效率的学习,培养学生做事追求“效率”的态度。

◇教学重难点◇

【教学重点】

机械效率的含义及其计算。

【教学难点】

设计实验方案、分析实验数据、归纳实验结论。

◇教学过程◇

一、新课导入

用水桶从水井提水,你认为桶重些好还是轻些好?用动滑轮将物体运到高处,你认为动滑轮重些好还是轻些好?为什么呢?

二、教学步骤

探究点1　什么是机械效率

[实验]参照课本图10⁃33所示的方法进行实验。

[思考]用弹簧测力计将钩码提升一个高度,弹簧测力计对钩码做功了吗?

[提示]弹簧测力计给钩码一个拉力,钩码在拉力的方向上移动了一段距离,所以弹簧测力计对钩码做了功。

[思考]用弹簧测力计和动滑轮将钩码提升一段距离,弹簧测力计只对钩码做功吗?

[提示]在弹簧测力计拉力的作用下,钩码和动滑轮都上升了一段距离,所以弹簧测力计对钩码和滑轮都做了功。

[思考]弹簧测力计两次所做的功相同吗?

[提示]借助动滑轮时,不仅要对钩码做功,还要对动滑轮做功,所以第二次实验中弹簧测力计做的功多。

[思考]比较两次弹簧测力计做的功,使用机械做功时存在什么问题?

[提示]使用机械做功时,尽管它会给我们带来省力、方便等有利因素,但由于机械本身的重力及摩擦等因素的影响,需要额外多做一些功。

[归纳提升]拉力(或动力)所做的功叫做总功;克服滑轮的重力和摩擦阻力所做的功,这部分功对我们无用但又不得不做的,称为额外功;从总功中减去额外功,才是对我们有用的功,物理学中叫做有用功。

[思考]用桶从井中提水时,指出这个过程中的有用功、额外功和总功?

[提示]对水做的功是有用功、对桶及克服摩擦做的功是额外功、拉力做的功是总功。

[思考]如果桶掉进井里,从井里捞桶时,桶内带有一些水,指出这个过程中的有用功、额外功。

[提示]这时拉力对桶做的功是有用功、对水及克服摩擦做的功是额外功。

[思考]如图,将木箱沿着斜面推上车,指出这一情境中的有用功、额外功和总功。

[提示]我们的目的是把木箱运到车上,所以克服木箱重力做的功是有用功;同时木箱和斜面之间有摩擦,所以克服摩擦所做的功是额外功;推力是动力,所以推力所做的功是总功。

[思考]通过以上事例分析总功、有用功和额外功三者之间的关系。

[提示]总功等于有用功与额外功之和,即W总=W有+W额。

[思考]用弹簧测力计提升钩码和使用滑轮提升钩码时,所做的有用功相同吗?

[提示]使用的钩码相同,提升的高度相同,所做的有用功相同。

[思考]用动滑轮提升钩码时,拉力对动滑轮所做的功多些好,还是少些好?

[提示]拉力对动滑轮所做的功是额外功,这部分是无用的,所以越少越好。

[思考]根据有用功、额外功和总功的关系,你认为在使用机械时,我们需要关注什么?

[提示]在使用机械时需关注所做的总功中,有用功究竟占了多少。

[归纳提升]我们总希望有用功在总功中所占的份额越大越好,因此我们引入一个新的物理量——机械效率。我们把有用功和总功的比值叫做机械效率。机械效率用字母η表示,计算公式:η=×100%。

[思考]机械效率的单位是什么呢?

[提示]机械效率是有用功在总功中所占的百分比,没有单位。

[习题]如图,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比,提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响,则提升A的过程              (　　)

A.额外功较小 B.额外功较大

C.总功较小 D.总功较大

[分析]由题意知,提升两物体所用的滑轮组相同,将物体提升相同的高度,不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力所做的功是额外功,由W额=G动h知,提升A和B两物体所做的额外功相同;由于提升A物体的过程滑轮组的机械效率较大,即提升A物体所做的额外功占总功比例较小,所以总功较大。