第十一章 功和机械能教材教法建议 2024-2025学年人教版物理八年级下册

海淀区小学教师在线研修课程 第九章 机械和功教材教法建议 八年级物理学科 1 课标要求 本章特点 主要知识点 课时教学设计 目 录 CONTENTS 1 2 3 4 课标要求 一级主题：运动和相互作用 二级主题：机械运动和力 2.2.6 知道简单机械。通过实验，探究并了解杠杆的平衡条件。 一级主题：能量 二级主题：3.1 能量、能量的转化和转移 3.1.3 结合实例，认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。 二级主题： 3.2 机械能 3.2.2 知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。 3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的途径和意义。 例2 测量某种简单机械的机械效率。 3.2.4 了解人类使用机械的历程。了解机械的使用对社会发展的作用。 活动建议 查找资料，了解人类利用机械的历程，写一篇调查报告。 3 主要知识点 考试内容 知识点 分项细目 了解 理解 简单机械 杠杆 1．杠杆 √ 2．力臂 √ 3．杠杆平衡条件 √ 4．运用杠杆平衡条件解决有关问题 √ 滑轮 1．定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用 √ 功和能 功 1．做功的两个必要因素 √ 2．功的单位 √ 3．运用功的公式解决有关问题 √ 功率 1．功率 √ 2．功率的单位及单位换算 √ 3．运用功率的公式解决有关问题 √ 机械效率 1．有用功、额外功、总功 √ 2．机械效率 √ 3．运用机械效率的公式解决有关问题 √ 4．提高机械效率的途径 √ 本章地位和特点 知识方面 本章在“机械运动”、“力与运动”等力学重要知识的基础上拓展和提高，将进一步学习“简单机械和功”的一系列知识，为学习功和能的关系——各种能量间的相互转化等知识起到承上启下的作用。本章具有很强的综合性。也是对学生各种能力的培养和提高、对力学知识进行总结和升华的重要章节。杠杆、滑轮在生活和生产中有着广泛的应用，机械效率是衡量机械性能的重要指标，学好这部分知识具有重要的实际意义，体现了物理知识最终要服务于生产和生活的理念。本章的难点是在于理解力臂、有用功、额外功、机械效率等抽象的概念。 能力方面 全面、综合地利用受力分析的方法，分析各种力学问题归纳他们的共同特征，抽象出具体的概念的能力。 实验 探究杠杆平衡条件 探究滑轮(组)的特点 探究使用机械是否省功 测滑轮组机械效率 本章地位和特点 1.学生实验多 2.实验方案灵活 3.数据分析很重要 4.实验评估有必要 知识结构 课时安排 一、杠杆 2 课时 二、滑轮 2 课时 三、功 1 课时 四、功率 1 课时 五、探究——使用机械是否省功 2 课时 六、测滑轮组的机械效率 1 课时 复习总结 1 课时 杠杆 教学目标 1．通过生活中的一些机械使用情况，知道什么是杠杆，能从常见的工具中辨认出杠杆。 2．通过实验理解力臂的概念，会画杠杆的力臂。 3．通过实验探究总结出杠杆的平衡条件，提高实验能力。理解杠杆的平衡条件，培养用杠杆的平衡条件解决问题的能力。 4．通过对不同杠杆的分析，了解杠杆的应用，能对杠杆进行分类，并了解分类原则。 教学重难点 教学重点：探究杠杆的平衡条件 教学难点：力臂的概念、探究杠杆的平衡条件及其应用 教学流程 生活实例，感知杠杆 抽象模型，认识杠杆 探究杠杆平衡条件 生活中杠杆的分类 结合杠杆的动态图片思考共同特征 杠杆： 在力的作用下，绕固定点转动的硬棒。 1、感知 2、分析共同特征 1.认识杠杆 1.认识杠杆 生活中的杠杆 1.认识杠杆 2.杠杆有关概念 石 头 ● 动力 阻力 支点 一个顺时针转，一个逆时针转！ 1．支点（ O ）：杠杆绕着转动的固定点 2．动力（ F1 ）：驱使杠杆转动的力 3．阻力（ F2 ）：阻碍杠杆转动的力 强调：（1）支点是在杠杆上的。 （2）动力、阻力所指的都是杠杆的受力。 找支点、动力、阻力 o F2 F1 o F1 F2 2.杠杆有关概念 F1 o F2 动力、阻力可以在支点的同侧。 2.杠杆有关概念 找支点、动力、阻力 3.力臂 体验 实验 力臂：从支点到力的作用线的距离。 石 头 ● ● ● 支点 规范作图 动力臂 阻力臂 3.力臂 L1 O F1 找支点 1 画力臂 3 画力的作用线 2 标力臂 4 从点到线作垂线 力臂就是垂线段 力臂怎样画的规范，避免出错？ 4步走 3.力臂 20 4.探究杠杆的平衡条件 物体的平衡状态 杠杆的平衡状态 保持匀速直线运动 保持静止 保持匀速转动 保持静止 杠杆的平衡条件 物体的平衡条件 受平衡力作用 只与力的三要素有关 猜想: 杠杆的平衡可能与哪些因素有关? ? 4.探究杠杆的平衡条件 ②测量时，杠杆在水平位置平衡（便于测量力臂） ③弹簧测力计竖直向上拉（便于测量力臂） ①测量前，杠杆调水平平衡（避免杠杆自重对实验的影响） （1）操作的规范 4.探究杠杆的平衡条件 ①动力：勾码 阻力：勾码 （2）方案的选择 ②动力：弹簧测力计 阻力：勾码 4.探究杠杆的平衡条件 实验数据记录： 实验次数 动力F1/N 动力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m 1 2 3 分析数据得出结论：_________________________。 ①四个量都可以随意改变 ②阻力，阻力臂不变，只改变动力和动力臂。 4.探究杠杆的平衡条件 杠杆平衡条件： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 4.探究杠杆的平衡条件 动力/N 1.3 动力臂/cm 16 阻力/N 2 阻力臂/cm 0.1 实验1：如果测力计斜拉，则力臂如何测量？ 0.208N·cm 0.2N·cm F=1.3N G=2N 4.探究杠杆的平衡条件 测力计改变方向，观察力的变化，找到最小力。 实验2： G=2N G=2N G=2N F=1.3N F=1N F=1.5N 4.探究杠杆的平衡条件 画出图中作用在A点最小的力的方向 O 图1 G F1 L1 F2 L2 F3 A B L3 结论：支点与作用点连线是最大力臂 练习： O A 图2 G 最省力问题： 为什么使用杠杆？ 5.杠杆的分类 核桃夹 撬棍 羊 角 锤 瓶盖起子 5.杠杆的分类 省力杠杆 30 F1 F2 l1 l2 o 省了力，但费了距离（ ①是动力作用点移动距离②相对于不使用杠杆而言） 省力杠杆 5.杠杆的分类 h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h O F2 F1 A B F2 F1 A’ B’ 可见，省力杠杆虽然省力，但费了距离 省力杠杆的特点 5.杠杆的分类 船浆 筷子 钓鱼杆 食品夹子 5.杠杆的分类 费力杠杆 33 费了力，但省了距离 F1 F2 l1 l2 o 费力杠杆 5.杠杆的分类 F2 F1 h S=4h A’ B’ A B F2 F1 O h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h h S=4h 可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离 费力杠杆的特点 5.杠杆的分类 不省力，也不省距离（有什么好处？让学生讨论） 等臂杠杆 5.杠杆的分类 5.杠杆的分类 o1 o2 A F1 F2 O B 分辨杠杆 5.杠杆的分类 人体内的杠杆 38 杠杆组合 O1 O2 乙 B C G A 60cm 5cm 甲 D 图甲所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理是由两个杠杆组合而成，图乙所示是两个杠杆组合的示意图。桶盖的质量为500g，脚踏杆和其它连接杆的质量不计，脚踏杆AO1=24cm，O1B=18cm，桶盖和连接杆的尺寸如图乙所示。把桶盖顶起，脚对踏板A处的压力至少为多大？(g=10N/kg) 支点选择 用撬棒撬一块大石头，已知棒AB=0.7米，BC=0.2米，CD=0.1米， 撬棒在C处受到石头压力为2000牛，欲撬动石头，所用的力必须大于多少牛？（棒自重不计）如图所示 力臂变化 如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中 （ ） A．变大 B．变小 C．不变 D．先变大后变小 O A B F G G G FL=GLG 先抓不变量 利用杠杆测密度 滑轮 教学目标 1．通过观察能够识别生产和生活中常见的定滑轮和动滑轮，了解定滑轮和动滑轮的结构。 2．通过实验探究，了解定滑轮、动滑轮以及滑轮组的特点和作用。 3．通过组装滑轮组练习，学会根据要求使用和组装滑轮组。 4．通过滑轮及滑轮组的练习，培养能够根据滑轮及滑轮组的特点解决简单问题的能力。 教学重难点 教学重点：滑轮和滑轮组、受力分析 教学难点：探究比较定滑轮、动滑轮的特点 教学流程 生活实例，认识滑轮 定、动滑轮的特点 滑轮的本质、受力分析 滑轮组的特点 1.认识滑轮 生活实例，认识滑轮 1.认识滑轮 滑轮是一个周边有凹槽，可以绕轴转动的轮子 1.认识滑轮 定滑轮：工作时，轴不随物体移动。 动滑轮：工作时，轴随着物体移动。 F1 G物 F2 G物 2.滑轮的特点 测出钩码的重力G h F s 匀速提升，重物移动的距离、读出测力计的示数、测力计移动的距离，用箭头标出重物移动的方向和拉力的方向 h F s 1.使用滑轮提升重物时所用拉力F与物重G的关系； 2.拉力作用点移动距离s与物体提升高度h的关系。 F s h G物 F G物 F F s h G物 G物 2.滑轮的特点 结论：使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变用力的方向。 物重G/N 物体移动方向 物体移动距离h/m 拉力F/N 拉力 方向 拉力移动距离s/m 通过对比： G、F大小关系，S、h的关系和方向改变情况。 是否省力、是否可以改变力的方向、是否省距离。 2.滑轮的特点 定滑轮： 动滑轮： 结论：使用动滑轮可以省力， 但费距离，且不改变用力的方向。 物重G/N 物体移动方向 物体移动距离h/m 拉力F/N 拉力 方向 拉力移动距离S/m 2.滑轮的特点 实验仪器 定滑轮和动滑轮工作特点 定滑轮、动滑轮提升钩码 动力装置——匀速提升或下降 电子测力计——测量绳自由端 拉力大小 用定滑轮提升 1个钩码 定滑轮工作特点 用定滑轮提升 1个钩码 T 物重G/N 0.50 绳自由端的力 F/N 0.54 F 钩码上升距离 h/cm 5 10 15 绳自由端移动距离s/cm 5 10 15 绳自由端移动距离=钩码上升距离 s=h 用定滑轮提升 2个钩码 用定滑轮提升 1个、2个钩码 物重G/N 0.50 1.00 绳自由端的力 F/N 0.54 1.06 F 用定滑轮提升 3个钩码 用定滑轮提升 1个、2个、3个钩码 物重G/N 0.50 1.00 1.50 绳自由端的力 F/N 0.54 1.08 1.58 F 使用定滑轮提升钩码 F≈G 用动滑轮提升 2个钩码 动滑轮工作特点 T 物重G/N 1.00 绳自由端的力 F/N 0.69 用动滑轮提升 2个钩码 F 钩码上升距离 h/cm 5 10 15 绳自由端移动距离s/cm 10 20 30 绳自由端移动距离=钩码上升距离的2倍 s=2h T 物重G/N 1.00 2.00 3.00 绳自由端的力 F/N 0.69 1.20 1.71 用动滑轮提升 2个、4个、6个钩码 F F<G，使用动滑轮提升钩码可以省力 O L1 L2 F1 F1 L2 L1 O 定滑轮为什么不省力？ 动滑轮为什么能省一半的力？ 定、动滑轮的实质 3.分析滑轮 F G O 等臂杠杆 F G O L2 L1 改变拉力方向后，还是等臂杠杆，所以使用定滑轮，无论拉力方向怎么样，F＝G 定滑轮： 3.分析滑轮 F1 F2 L2 L1 O F1 F2 L2 L1 O 如果拉力不竖直，动力臂减小 F1 L1 =F2L2 动力臂为阻力臂二倍的杠杆 动滑轮： 3.分析滑轮 F F G物 F=G物 G物 F 定滑轮 3.分析滑轮 F G物 G动 F 整体法 G物 2F G动 动滑轮 3.分析滑轮 69 隔离法 F拉=G物 G物 F拉 F F F拉 F拉 2F G动 G物 F拉 3.分析滑轮 4.滑轮组的特点 判断吊重物绳子段数的方法 分析绳子自由端通过的 距离和物体上升高度的关系， 以及拉力与物重的关系 滑轮组的绕线组装 4.滑轮组的特点 把一个定滑轮与一个动滑轮组合成滑轮组，有几种组合方式？ 如果既需要改变力的方向，又需要省更多的力，就可以把定滑轮和动滑轮组合在一起使用了，这叫做滑轮组。 4.滑轮组的特点 G物 G物 F F n = 2 n = 3 吊着动滑轮的绳子段数n 提示：使用滑轮组实验时，只有当重物远大于动滑轮的重时，才能得出“动滑轮上有几段绳子承担重物，提起物体的力就是物中的几分之一”的结论。可以用平衡力的知识进行理论分析，总结拉力与物重的关系。 73 4.滑轮组的特点 明确各个物理量的对应点 h：重物移动距离 s：绳端移动距离 F：绳端拉力 v物：重物移动速度 v绳：绳端移动速度 G物：重物受到的重力 绳端 重物端 F G物 4.滑轮组的特点 加强受力分析，从根本上理解力、距离、速度关系 （不计绳重和轴摩擦） F G物 整体法 G物 3F G动 力： 距离： 速度： 4.滑轮组的特点 F G 4.滑轮组的特点 按要求画出绳子的绕法： n = 5 F n = 4 F F n = 4 n = 2 n = 3 F F 奇动偶定：吊着动滑轮的绳子段数n为奇数时，绳子应先系在动滑轮上；由内到外，先小后大，标出F。 如图所示的滑轮组匀速吊起重为600N的物体，轴摩擦、绳重不计，所用的拉力为205N，求动滑轮的重。 F =3×205N=615N 600N 15N ● 3F 4.滑轮组的特点 如图，用该滑轮组提起重为320N的物体时，绳子自由端的拉力F=100N。若被提的重物改为重550N，则绳端拉力为多大? (不计绳重和轴摩擦) 同一滑轮组，所提重物变了，拉力也变了，但G动不变！ F 4F′ ①提320N物体时： ②提550N物体时： ● 4F ● 4.滑轮组的特点 水平使用滑轮、滑轮组时： F f s L=1m　　　　　　　　　　 L （不计动滑轮重、绳重、轮与轴的摩擦，f为物体所受的摩擦力） 4.滑轮组的特点 整体法受力分析 人随物动的问题：人物轮看成一个整体 4.滑轮组的特点 拓展：如图所示的装置中，重600N的人用力拉绳，使装置处于静止。装置中的滑轮A重500N，滑轮B重200N，底板C重100N。不计轴摩擦及绳重，人对底板C的压力为_______N。 475 以人的拉力为未知量，进行受力分析 4.滑轮组的特点 功 教学目标 1．通过实例认识机械功的概念，理解做功的两个必要因素，能用生产、生活中的实例解释机械功的含义。 2．通过从实例中认识做功的两个必要因素的过程，会判断物体有没有做功。 3．通过对做功多少的分析，知道功的计算公式W=Fs，知道s是物体沿力F的方向通过的路程，知道功的单位是焦耳（J）。 教学重难点 教学重点：结合实例理解功的概念 教学难点：判断力是否对物体做功 教学流程 功的含义 做功的必要因素 功的计算 1.功 演示实验： 用力推小车在水平桌面上通过一段距离 沿斜面用力拉小车在斜面上通过一段距离 起重机（玩具型）将钩码竖直向上提升一段高度 用力推小车，但小车没有动 讨论哪个力对物体有了工作“成效”？ 如果对物体用了力，使物体沿力的方向移动了一段距离，则这个力对物体做了机械功，简称“功”。 “功”的概念比较抽象，较难理解。恰当的选取实例……机械工作的成效就显现出来了。随后给出力学中做功的含义。 2.做功的两个必要因素 F s F s F F 作用在物体上的力 物体沿力的方向通过的距离 人对飞出的足球是否做功 提着包沿水平方向行走 三种情况不做功： （1）s=0（有力没距离） （2）F=0 （有距离没力） （3）F⊥s （力和距离垂直） 人推石头的力是否对石头做功 2.做功的两个必要因素 提着滑板在水平路面上前行 2.做功的两个必要因素 人推汽车但没有推动 足球在水平地面上滚动 起重机吊着重物上升 2.做功的两个必要因素 ①起重机吊着重物竖直向上拉起，拉力对重物是否做了功？ ②起重机吊着重物后，静止在空中，钢丝绳竖直向上的 拉力对重物是否做了功？ ③起重机吊起重物后，又水平匀速将重物移动一段距离，水平匀速运动中，竖直向上的拉力是否做了功？ 举重运动员在举重的过程中，在哪个过程中运动员对杠铃做功了？ 举重运动员在举重的过程中，在哪个过程中运动员对杠铃做功了？ 力对物体不做功 1.有作用力 2.物体不发生移动 做功 哪张照片能够体现运动员对杠铃做了功？ 1.抓紧杠铃准备举起 2.用力提起杠铃 3.深蹲将杠铃举过头顶保持稳定 4.将杠铃举过头顶，保持此状态3秒钟 3.功的计算 思考：比较第（1）、（2）次拉力所做的功 比较第（1）、（3）次拉力所做的功 总结：W=Fs 3.功的计算 功等于作用在物体上的力与物体沿力的方向通过的距离的乘积。 功的单位 N m N·m 焦耳，简称焦 J （功、能、热量单位） 1J＝1 N·m 1N的力使物体沿力的方向上通过1m的距离时所做的功为1J。 4.功的单位 如果用1 N的力使物体在力的方向上，通过1 m的距离，则所做的功就为1 J。 即：1 J＝1 N · m 感受1J：把两个鸡蛋举高1米，所做的功约是1焦. 通过计算使学生感性认识功的单位 将两个鸡蛋举高1m，做功约1J 将一袋10kg大米抗到肩上，做功约1500J 体重为600N的学生从一搂走到二楼，做功约1800J 将一瓶500mL的矿泉水从地上拿起，做功约10J 例题 雪橇是雪地常见的交通工具。如图所示，人和雪橇的总质量为80kg。狗拉着雪橇在水平雪地上沿直线匀速滑行，20min内滑行了1200m，如果此过程中雪橇受到的摩擦力200N，求狗的拉力做的功. （g=10N/kg） （1）明确研究对象，分析研究对象受到 几个力的作用？ （2）讨论哪个力做了功？ （3）重力是否做了功？为什么？ 利用公式进行功的计算，从而进一步巩固对功的概念的认识。 例题 工人小李用55N的力把重为100N的水泥桶从地面拉到4m高处。小李做了多少功？ 本题中，动滑轮对水泥桶做了多少功？ 为什么与小李做的功不相等吗？ 小李所做的功 动滑轮对水泥桶所做的功 小李做的功=小李对绳拉力做的功 拉力作用在绳端，使绳端升高。 要根据绳端与重物移动距离的关系，确定绳端升高的距离s。 功率 教学目标 1．通过实例知道做功有快慢，知道功率是表示做功快慢的物理量，了解功率在实际中的应用。 2．结合实例，建立功率概念，得出计算公式，并能用公式进行简单计算。 3．知道功率的单位是瓦（W），通过实例并能形成一定的感性认识。 教学重难点 教学重点：对功率概念的认识 教学难点：对功率概念的认识 教学流程 感受做功快慢 功率 测功率 同一个人爬同样高的楼梯时，慢慢地走上去与快速跑上去所用的时间一样吗？哪次做功多？哪次做功快？ 1.感受做功快慢 1.感受做功快慢 做功相同，起重机用的时间短，说明起重机做功快 相同的时间内，起重机做的功多，说明起重机做功快 比较做功快慢 2.功率 实例：如何比较做功快慢 时间t/s 功W/J 做功快慢 甲 5 5 000 乙 5 8 000 丙 3 5 000 运动的快慢 相同的路程，比较所用时间长短 相同时间，比较路程的多少 比较 求比值 定义 速度 比值定义法 速度定义：路程与所用时间之比 （它在数值上等于单位时间内通过的路程） 路程 时间 2.功率 做功的快慢 做相同的功，比较做功时间长短 相同时间，比较做功的多少 比较 求比值 定义 功率 定义：功与做功所用时间之比 （它在数值上等于单位时间内所做的功） 功 时间 比值定义法 2.功率 2.功率 一、物理意义： 描述做功快慢的物理量 二、定义： 做功与完成这些功所用的时间之比 三、公式： 导出式： 2.功率 瓦特，简称瓦 W 1W＝1 J/s 1kW＝103W 1MW＝106W J s J/s 马长时间奔跑时的功率约为数百瓦 高速铁路列车的功率可达 20 000 kW 小轿车发动机的功率可达100 kW以上 飞机发动机的功率可达 1 000 kW以上 万吨级远洋货轮的功率可达 10 000 kW以上 人平时骑自行车的功率约为 60 W~80 W 生活中一些物体的功率 2.功率 例1.生活中，起重机做功的功率比滑轮组做功的功率大，下列说法正确的是（ ） A．起重机做功一定比滑轮组做功多 B．起重机做功一定比滑轮组做功所用时间短 C．起重机做功一定比滑轮组做功快 D．起重机单位时间内做功一定比滑轮组单位时间内做功多 CD P=W/t 功率一定时，做功多少与时间长短成正比 功率在数值上等于单位时间做功的多少 例2.学校要在二楼建一个生态园，小明和小红站在阳台上，分别用绳子将质量为5kg的肥料从地面匀速向上吊起3m，小明用了30s，小红用了1min。他们做功的功率各为多大？ （g取10N/kg） 应用公式进行计算 例3 如图所示，工人小李用F=55N拉力把重力G=100N的小泥桶从地面匀速拉到高h=14m的位置，用时7S，小李做功1540J。求拉力F的功率PF； 方法2： ∵ v桶=h/t=14m/7s=2m/s 又∴ v绳= 2v桶=4m/s ∴PF=Fv绳=55N×4m/s=220W 方法1： ∴PF=W/t= 1540J/7s=220W 活动：测量人匀速上楼梯的功率 姓名 m/kg h/m W/J t/s P/W                         1.选择器材，简述步骤 2.数据表格设计 用磅秤测出人的质量m； 用皮尺测出人上楼的高度h； 用秒表测出人上楼所用的时间t； 根据公式P=W/t=mgh/t计算出人上楼的功率P。 目的：加深对功率概念的认识，从生活经验体会功率的物理意义 3.测功率 探究——使用机械是否省功 教学目标 1．通过探究活动，知道实际使用机械时，由于总是存在额外功，因此使用任何机械都不省功； 2．通过探究活动，知道有用功、总功、额外功及它们之间的关系； 3．通过分析有用功在总功中占有的比例，知道什么是机械效率，了解机械效率总是小于1。 4．知道机械效率的计算公式，通过计算简单机械的机械效率，提高对机械效率的理解。 教学重难点 教学重点：机械效率概念 教学难点：理解机械效率、滑轮组机械效率公式 教学流程 实验探究 有用功、总功、额外功 机械效率 滑轮组机械效率公式 1.探究使用机械是否省功 使用机械有时可省力，有时可省距离，而W=Fs，可以省功吗？ 直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同吗？ 使用滑轮组不省功 1.探究使用机械是否省功 甲 乙 提升方式 F／N s／m W／J 直接 0.5 0.1 0.05 用杠杆 0.38 0.3 0.114 使用杠杆不省功 1.探究使用机械是否省功 使用斜面不省功 提升方式 F／N s／m W／J 直接 1.45 0.1 0.145 用斜面 0.4 0.8 0.32 甲 乙 1.探究使用机械是否省功 大量实验表明：使用任何机械都不省功！ 1.探究使用机械是否省功 3.总功：有用功与额外功的总和 1.有用功：机械对物体做的功 F 有用功 总功 W总＝ W有＋ W额 2.有用功、总功、额外功 （动力对机械做的功） （直接用手所做的功） G/N h/m W直/J 2 0.1 0.2 F/N s/m W机/J 1.2 0.2 0.24 2.额外功：克服机械自重和摩擦所做的功 123 人提沙子做功 1．对砂子做功 2．对桶做功 3．克服自重做功 人拉滑轮做功 1．对砂子做功 2．对桶做功 3．对动滑轮做功 人拉滑轮做功 1．对砂子做功 2．对口袋做功 3．对动滑轮做功 2.有用功、总功、额外功 竖直使用滑轮组提升重物时，有用功为G物h，水平使用滑轮组时，怎样求有用功呢？ F a F G物h fL 2.有用功、总功、额外功 3.机械效率 机械效率η：有用功跟总功的比值。 无单位，小于1，用百分数形式表示。 区分功率和机械效率： 功率：表示做功的快慢 机械效率：有用功和总功的比值，是两个完全不同的物理量 功率大的机械不一定效率高，两者之间没有直接的联系 某起重机的机械效率是60%，表示什么含义？ 起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值为60% 3.机械效率 对使用任何机械都不能省功的理解： 理想情况（不计机械自重和摩擦） ——等功 η＝1 实际情况 ——费功 η＜1 3.机械效率 F 有用功 总功 （1）在空气中提升重物 若不计绳重及轮与轴的摩擦，有： 4.滑轮组机械效率公式 F 有用功 总功 ①在液体中提升重物， 不计液体的阻力，有： ②若不计绳重及轴的摩擦，有： 4.滑轮组机械效率公式 （2）在液体中提升重物 有用功 F 总功 4.滑轮组机械效率公式 （3）水平使用滑轮组 测滑轮组的机械效率 1．通过实验，学会测滑轮组的机械效率。 2．通过测滑轮组的机械效率，体会测量性实验的设计思路。 3．通过实验，进一步练习组装滑轮组的技能。 4．通过对实验数据的分析与处理，了解与机械效率有关因素，认识提高滑轮组机械效率的方法和意义。 教学目标 教学重难点 教学重点：测滑轮组机械效率 教学难点：提高滑轮组机械效率方法 教学流程 设计实验 进行实验 实验分析 提高滑轮组机械效率方法的分析 1.测滑轮组机械效率 问题一：同一滑轮组挂不同量的钩码时，机械效率相同吗？（与物重的关系） 问题二：挂相同的钩码，动滑轮重不同时，滑轮组机械效率相同吗？ 问题三：提高滑轮组的机械效率的方法是什么？ 1.测滑轮组机械效率 测滑轮组的机械效率，实验原理是什么？ 应测出哪些物理量？ 需要的测量工具有______和______ 为了避免测力计的重对实验产生的影响，怎样组装滑轮组？ 若在实验中只有弹簧测力计，没有刻度尺，你能设法测算出该滑轮组的机械效率吗？ s h G物 F G物 F 操作中要注意： 竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计。 操作中要注意： 找好重物端、自由端的起始位置，测出h、s 1.测滑轮组机械效率 弹簧测力计 刻度尺 1、实验原理： 2、实验器材： 弹簧测力计、刻度尺、 铁架台、滑轮、细线、钩码。 F 1.测滑轮组机械效率 138 实验方案： 1、动滑轮重不变，只改变物重。测量滑轮组机械效率 2、物重不变，只改变动滑轮的重测量滑轮组机械效率 结论： 动滑轮重不变，物重越大，滑轮组机械效率越高； 物重不变，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高。 1.测滑轮组机械效率 139 （1）减小机械自重 （2）减小机械间的摩擦力。 克服机械自重和 摩擦所做的功 （3）在机械强度允许的范围内，增大所提重物的重力。 2.提高滑轮组机械效率方法的分析 例.测滑轮组机械效率时，所用实验装置如图所示． （1）实验中要竖直向上 ______ 拉动弹簧测力计． 匀速直线 （2）表中第1次实验数据有错误，改正后计算其机械效率为 ________ ． 实验次数 物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 绳自由端上升距离s/m 机械效率 1 2 0.1 1.1 0.2 2 4 0.1 2.0 0.3 66.7% 3 6 0.1 2.8 0.3 71.4% 60.6% （3）比较三次实验的机械效率可得出结论：_________________________________________ .这里用到的研究方法是 ____ ．（填字母） A.类比法 B.控制变量法 C.等效替代法 同一组滑轮，提起的物体越重，机械效率越大 B ( 图 9 )2006-1．小东想估测出某种油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图9所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤，请你按照小东的实验思路，将实验步骤补充完整。 （1）用刻度尺测出OE的长度L0； （2）把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡； （3）________________________________________________________________________； （4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油的表达式为：_____________________。 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.73.100 $$