《探究—使用机械是否省功》导学案.doc

9.5 《探究—使用机械是否省功》导学案
学习目的
1.知道使用任何机械都不能省功。明确机械效率是描述做功效率的物理量。
2.掌握机械效率的概念，会计算有用功、总功，会计算某种简单机械的机械效率。
3.能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。
4.知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。
学习重点：机械效率的概念和有关计算
学习难点：动滑轮的机械效率与哪些因素有关
学习内容:
一、提出问题并探究动滑轮：小明利用动滑轮把木料拉上四楼时，手拉绳做的功与动滑轮对木料做的功相等吗？
1．提示：如果你用弹簧测力计测出物重G、手的拉力F，用刻度尺测出物体上升的高度h、手移动的距离s；再根据功的计算公式，则可计算出动力对绳子做的功（W1＝ ），动滑轮提升重物做的功（W2＝ ），两者相比较就可以知道“两功”是否相等了。
2．某同学用动滑轮提升钩码，请你帮他完成下列表格中的空格。
实验次数
钩码重G/N
动力F/N
钩码上升高度h/m
手移动的距离s/m
手做的功w1/J
对钩码做的功w2/J
1
1
0．8
0．1
0．2

2
2
1．2
0．1
0．2

3
3
1．6
0．2
0．4

3．分析实验数据：
⑴手拉绳所做的功与动滑轮拉钩码所做的功是否相等？
⑵哪一个做的功多一些？
⑶你认为产生这一现象的原因是什么？
4．实验时，为了减小误差，要注意尽量 拉动弹簧测力计，读出示数。
5．用刻度尺测钩码上升距离后，你能不能马上就知道手移动的距离呢？

二、关于机械效率的概念
1．几个基本概念：
有用功W有用_____将重物提升一定高度所做的功
额外功W额外_____克服摩擦力和克服动滑轮重力所做的功
总功W总_____手的拉力对动滑轮做的功
2．三者之间的关系：
3．机械效率的概念：物理学中，将有用功与总功的比值叫做机械效率。
即： 计算公式：
4．注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，η＜1。（想想为什么）
因为W总＝W有＋W额。使用机械时，除了要对有用阻力做有用功外，还不得不克服额外阻力做额外功，W有<W总，即η＜1
对机械效率的理解：用动滑轮将钩码提升至一定的高度，手的拉力（即动力）所做的功，一方面克服钩码重做功，即达到我们目的做功，我们称之为有用功（W有用）；另一方面，还要克服动滑轮本身的重、绳重及摩擦力做功，即我们不想做、但只要使用它，又不得不做的功，称之为额外功（W额外）。手（动力）所做的总的功等于克服全部阻力所做的功，叫做总功（W总）。即W总＝W有＋W额。由于W额的存在，手的拉力对绳子做的功大于动滑轮提升物体做的功。
不管是动滑轮，还是其他简单机械，实际生活中力做功，都伴随着有用功和额外功的存在。

例题1：请学生判断，右图中分别用三种方式把沙子提到装修的楼上去，哪些是有用功？哪些是额外功？总功？（相互之间说一说，议一议）

例题2：下列关于机械效率的说法正确的是 ( )
A. 机械效率可以提高到100％ B．机械效率总小于1
C．功率大的机械，机械效率高D．机械效率越高，有用功就越多
思路与技巧：（1）在使用机械时，有用功只占总功的一部分，我们总希望有用功在总功中所占的比值越大越好（或额外功所占的比值越小越好）。比值的高低是机械性能优劣的重要标志之一（2）物理上就用有用功在总功中所占比值的大小反映机械性能优劣，引入了新的物理量，就叫机械效率。
三、讨论影响机械效率的因素及提高机械效率的方法
同一个滑轮或滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高；提起相同的重物，动滑轮越重，或使用动滑轮越多，机械效率越低。
1． 为什么物重加大时，机械效率会增大？
讨论、分析得知：同一动滑轮，提升重物至同样高度，物重增加，做的有用功 ，而额外功
2． 影响动滑轮机械效率的因素有哪些？
1