1、11-5 机械效率【教学目标】 1、通过探究动滑轮，知道有用功、总功、额外功及它们之间的关系。2、理解机械效率的概念。知道机械效率的计算公式，会计算简单机械的机械效率。3、知道机械效率的物理意义，知道机械效率不可能是 100%。4、能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。5、知道提高机械效率的实际意义和方法。【教学重点】 理解机械效率的概念。知道机械效率的计算公式，会计算简单机械的机械效率。【教学难点】 测定动滑轮的机械效率。知道提高机械效率的方法。【实验器材】 多媒体材料、 （动滑轮、钩码、直尺、弹簧测力计 30 套）【教学方法】 实验、探究、讨论、归纳【教学过程】教师活动 教 学 内 容
2、学生活动 教学媒体引入 小明利用动滑轮把木料拉上楼房，手拉绳做的功与动滑轮对木料做的功相等吗？投影、讲解再探动滑轮：用手通过弹簧秤拉动一个动滑轮，沿竖直方向匀速缓慢拉动重为 G 的钩码。1. 分别测出手对绳子的拉力 F、手移动的距离 S、钩码的重 G、和钩码上升的高度 h；2. 改变钩码的数量，重复上述测量；3. 设计表格，将实验数据填入表中。实验 分组实验实验表格 次数 F/N S/m G/N H/m W1J W2/J12提问手拉绳做的功与动滑轮对钩码做的功相等吗？如不等，哪个大？为什么出现这个现象讨论、分析、计算、回答多媒体F讲解 有用功：（W 有 ）机械对物体所做的功。额外功：（W 额
3、）利用机械时，人们不希望做的功。总功：（W 总 ） 动力对机械做的功。并且：W 总 =W 额+ W 有机械效率：（）有用功跟总功的比值。公式：= 讨论：100% 并且无单位 高低的物理意义多媒体小结提问 动滑轮的机械效率与哪些因素有关？如何提高机械效率？讨论提高机械效率方法思路：1. 减少机械之间的各种摩擦。2. 增加提起物体的重力。3. 减轻动滑轮的重力。归纳、回答课堂小结 讨论本课主要内容投影布置作业 课本 P40 WWW1、2例 1：用如图所示的滑轮组提起重 100N 的物体，提高了 3m，拉力 F 是 60N，那么该滑轮组做有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？额外功是多少？分析与
4、解答 使用滑轮组的目的是提升物体，所以滑轮组将重为 100N 的物体提高了3m 所做功的功为有用功。作用在绳子自由端拉力做的功为总功。已知拉力大小为 60N，自由端移动的距离 s=2h=23m=6m， ， 1030WGhNmJ有 用， 。由603260WFsNmJ总 %183.%6有 用总可得： 。总 有 用 额 外 300JJ总额 外 有 用例 2：如图所示，物体 G=30N，在水平向右拉力 F 的作用下，以 10cm/s 的速度在水平面上作匀速运动。已知拉力 F=6N，滑轮组在使用时机械效率为 80%，则物体受到水平地面的摩擦力大小及 5s 内拉力 F 所做功的大小各为多少？分析与解答从题
5、意分析，克服地面摩擦力所做的功为有用功，与物体的重力无关，即 ；绳自由端拉力 F 所做的功为总功，因动滑轮上有三段绳子，故Wfs有 用。由 ，得 ， 3F总 3fs有 用总 30.8614.fFN。60.1/59svtNmsJ总例 3：当打水的水桶不小心落入井里后，要设法将水桶打捞出水井，在打捞起水桶的同时，水桶中剩余的水也被提起。在这过程中，下列说法正确的是（ ）A、水被提高过程所做的功为有用功B、水桶和桶内的水被提高过程所做的功为有用功C、水桶被提高过程所做的功为有用功D、以上三种说法都不正确分析与解答本题所述情景是水桶落到井内，需将水桶捞出来的过程，并不是通常讲的打水。因此将水桶提高所做
6、的功为有用功，而捞起水桶的同时，也将水桶内的水向上提起，这不是目的，因此是额外功，水桶及水桶内剩余水在同时被提高过程中所做的功是人实际做的功，即总功。所以，应选 C。例 4：完全相同的滑轮，用细绳组装成如图所示的甲、乙两个滑轮组，不计摩擦，比较两个滑轮组工作时的省力情况和机械效率正确的是（ ）A、甲较省力，甲的机械效率高 B、乙较省力，乙的机械效率高C、甲较省力，甲、乙机械效率一样高 D、甲较省力、乙的机械效率高分析与解答两个滑轮组的省力情况，通过观察滑轮组中的动滑轮由 N 段绳子提着，很容易作出判断。它们机械效率的高低，通过以下也可以比较出。如图所示，甲中的动滑轮由三段绳子提着，乙中的滑轮由
7、两段绳子提着，所以甲滑轮更省力。设：每个钩码重为 G，每个滑轮重为 ，钩码被提高的高度为 h，绳子的自由端移滑 轮动的距离分别为 和 。拉力 ，拉力 。1S213F滑 轮 21FG滑 轮甲滑轮组： 。1WhGs甲 有 用甲 甲 总 滑 轮乙滑轮组： 。 ，221Fh乙 有 用乙 乙 总 滑 轮 12滑 轮 滑 轮。本题选 D。乙甲 例 5：下表是某学生做“测定滑轮组机械效率”实验时的记录数据。实验次数钩码重G/N钩码上升高度 h/m绳自由端拉力 F/N绳自由端移动距离 s/m滑轮组的组成情况机械效率 1 2 0.1 1 0.32 3.5 0.2 1.5 0.63 2 0.1 1 0.44 3.
8、5 0.05 1.4 0.2从表格中已填数据回答以下问题（每个滑轮重相等）：滑轮组都是按最简单的情况组装，在表格中填出其滑轮组组装情况（写明滑轮组由几动，几定组成） 。填写各次实验时的机械效率于表格中。比较第 1、2 两次与第 3、4 两次的实验情况，你能得出的结论是_。比较第 1、3 两次与第 2、4 两次实验情况，你能得出的结论是_。分析与解答拉力与重力的关系不能判定动滑轮上的绳子股数，要从移动距离上去判断。在确定动滑轮上拉绳段数后，再确定动滑轮个数及与之相配的定滑轮个数。机械效率的计算依据： 关系。在分析数据时应注意各次实验中什么条件相同，什么WGhFs有 用总条件不同，会有什么结论。从第 1、2 次移动距离得 s=3h，即动滑轮上有三段绳子，因此其最简单的组装应为“一动，一定” ；从第 3、4 次得 s=4h，即动滑轮上有 4 段绳子，因此其最简单的滑轮组应为“二动，一定” 。 ，120.1%6.7%3GhNmFs，2.5.0.8，320.11%50.%4GhNmFs。43.5.62.第 1、2 两次与第 3、4 两次使用同一个滑轮组，但提升重物不同。因此得出结论是：相同滑轮组，提升重物重力越大，其机械效率越高。第 1、3 两次或第 2、4 两次提升重物重力相同，但使用滑轮组不同。因此昨出结论是：提升相同重物时，滑轮组中动滑轮越重，其机械效率越低。
