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八年级物理全册10.5机械效率教案(沪科版)

(编辑:佚名 日期:2018-11-8)
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 10.5机械效率
时    间  主备人  使用人 
课    题 第五节 机械效率 课  型 规律概念课
教学目标 1.知识与技能
能结合实例了解什么是有用功、额外功和总功;理解什么是机械效率,会用有关公式进行简单的计算;知道机械效率总小于1,知道提高机械效率的方法和意义;
2.过程与方法
通过观察和实验的方法探索使用机械能不能省功;通过实验与讨论,认识提高机械效率的方法;在实验探究过程中,培养学生设计实验、收集实验数据从实验中归纳科学规律的能力。
3.情感、态度与价值观
通过探究性物理学习活动,使学生体验探究的乐趣;在实验探究过程中,培养学生尊重实验事实和科学态度;知道提高机械效率的实际意义,从而增强节约能源意识。
教学重点 有用功、额外功、总功、机械效率概念教学和对影响机械效率的因素探究;
教学难点 在实例中有用功、额外功、总功的确定,对影响机械效率的因素的理解。
课    时  1课时
教学设想 教师:讲授法、例举法;学生:实验探究、问题讨论法。师设置情景和问题,生自主探究,讨论交流,解决问题,获取知识。组织好学生自主探究和讨论活动,寓教于乐,学生在做中学,体验探究的乐趣,充分发挥学生的主体和教师的主导作用,提高学生的参与度,少做额外功,多做有用功,提高课堂效率,构建理想课堂。
教学过程
教师活动 学生活动
(一)新课导入:采取情景与问题导入。(2min)
1、媒体展示:提升物体
2、问题:将物体匀速提上去的各种方法方法中,哪些是有用的功,哪些是没有用但又不得不做的功从而引出机械的三种功?
(二)学习目标:(3min)
(1)知道有用功、额外功、总功的含义,指出它们之间的关系. 
(2)能结合实例认识什么是有用功、额外功、总功.
(3)理解机械效率的概念,知道机械效率小于1及没有单位的原因.
(4)会利用公式η=W有/W总进行有关计算.
(5)知道提升物体时,有用功与总功的计算方法,会计算机械效率。
(6)会测定滑轮组的机械效率,并会运用控制变量法的实验方法进行探究实验。
(三)自学指导:(15min)
1、有用功、额外功、总功、机械效率的概念:
①用机械做功间接完成任务为什么要多做功?
②这部分功对完成任务有用吗?不做行吗?
③揭示:有用功、额外功、总功的概念
④例举:举生活中从井中提水的例子请找出有用功、额外功、总功
我们把                            叫机械效率
公式:                         
2、讨论:η的取值范围-------总小于1
机械效率的强化:出示一些常见的机械的机械效率做为了解,知道使用任何机械,机械效率都小于1
探究讨论:用滑轮组提升物体的机械效率与什么因素有关?
(1)、                                         
(2)、                                         
(3)、                                         
 根据讨论的结果进行实验验证。
(四)、当堂检测:(15min)
1.对完成工作任务无用而又必须做的功叫做______,有用功和额外功之和叫做_____。
2.如图1所示,物重40N,滑轮重10N,用力F匀速向上提起重物时,拉力F的大小为______,滑轮组的机械效率是______。(绳重和摩擦不计)
 
3.如图2是测定滑轮组的机械效率的实验装置,除了图中器材外,还需要________和________;除钩码重外,还要测出的数据有_________、_________、________;弹簧测力计的拉力方向应_______,钩码应________上升;将图中钩码减少一个,则滑轮组的机械效率将_________。
4.如图3所示,物体A的质量是100kg,在力F的作用下物体以0.5m/s的速度沿水平方向匀速前进。若A与水平面间的摩擦力为物重的1/2,滑轮组的机械效率为80%,则5s内拉力的有用功是______J,拉力F是______N。(g取10N/kg)
 
5.用图4所示的滑轮组甲和乙,提起同样重的物体时甲滑轮组的机械效率为η甲,乙滑轮组的机械效率为η乙,则可判定η甲______η乙;如果用乙滑轮组第一次提起重G1的重物,机械效率为η1,第二次提起重为G2的重物(G1> G2),机械效率为η2,则可判定η1______η2。(不考虑绳重和摩擦的影响,且动滑轮的重力相等)
(五)、小结: (10min) 导入既要有激趣性,又要有实用性。媒体展示增添刺激强度,设疑可设置悬念,激发学生的积极性。

认真阅读学习目标并理解。

 


媒体展示(滑轮组提升物体的情景)

学生分组讨论

 

 

 

 


分组完成实验验证

 

 

 

快速完成当堂检测,小组之间讨论并质疑。

 

 

 

 

 

 

让学生说出本节课都学到了哪些的知识,有哪些的收获,最后教师根据习题完成情况及学生小结情况回扣知识点进行有指导性的讲解。
板书设计     一、有用功、额外功、总功
1.有用功:w有用=g•h   2.总功:w总=f•s  3.额外功:克服摩擦和机械自重所做的功 
4.w总=w有用+w额外     二、机械效率
1.将有用功与总功的比值叫做机械效率。  2.η=w有用/w总×100%3.说明:机械效率无单位,常用百分数表示,η<1
教后反思


《机械效率》练习
一、单选题
1、建筑工人用如图所示的滑轮组,将重800 N的重物匀速提高5 m,拉力所做的功为4 800 J,则该滑轮组的机械效率是 (  ).
 
A. 67%             B. 73%             C. 83%             D. 100%            
2、小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图所示),分别将同一物体匀速提高到相同高度,滑轮组的机械效率分别为η1,η2.下列关系正确的是(忽略绳重及摩擦) (  ).
 
A. F1>F2,η1=η2             B. F1>F2,η1>η2             C. F1<F2,η1=η2             D. F1<F2,η1>η2            
3、如图所示,拉力F=125 N,在10 s内将重物匀速提升2 m,滑轮组的机械效率是80%.则下列说法正确的是 (  ).
 
A. 绳子自由端移动的距离为6 m                 B. 物体重是375 N            
C. 拉力F做的功是250 J                               D. 拉力F的功率为25 W            
4、使用滑轮组提升重物,能提高机械效率的做法是 (  ).
A. 增加提升高度                 B. 增加滑轮的重量              
C. 提起更重的物体              D. 三种说法都对           
5、如图所示,用拉力F使物体竖直匀速上升,下列说法正确的是(  ).
 
A. 对物体做的功是额外功            
     B. 拉力F做的功是有用功            
     C. 拉力F移动的距离是物体移动距离的2倍            
     D. 增加物体重力可以提高滑轮组的机械效率          
6、两个滑轮组如图所示,已知每一个动滑轮的重相同,均为G0,摩擦力和绳重不计,用它们匀速提起同一重为G=5G0的物体时,甲、乙两个滑轮组的机械效率之比为(  ).
 
A. 6:7             B. 7:6             C. 5:6             D. 5:7            
7、利用机械效率不同的三种机械,分别把同一物体提高相同的高度,若η1<η2<η3,则下列关系正确的是(  ).
A. W总1<W总2<W总3                  B. W总1>W总2>W总3            
C. W总1=W总2=W总3                     D. 无法判断            
8、下面关于提高机械效率的说法正确的是(  ).
A. 减轻机械自重是提高机械效率的唯一方法     
B. 增大重物提高的高度可以提高机械效率           
C. 改变绳子的绕法可以提高机械效率            
D. 在可能的条件下,增加所提升物体的重量可以提高机械效率            
二、填空题
9.  如图所示,工人利用滑轮组以250 N的拉力将400 N的水泥匀速提高2 m.则此过程中,工人拉力做的功是     J;该滑轮组的机械效率是    ;工人对地面的压力与其重力相比要    (选填“大”或“小”).
 
10、在图中,重为500 N的物体与地面间的摩擦力是150 N,为使物体匀速移动,必须在绳端加以60 N的水平拉力,则滑轮组的机械效率约为    ;若物体的移动速度为0.2 m/s,则1 min内拉力做的功是    J.
 
11、如图,用滑轮组提升一重物,物体的质量为500 g,钩码在4 s内被匀速提升了2 cm,已知弹簧测力计的拉力F为2.5 N,则提升重物的过程中,拉力F的平均功率为    W,滑轮组的机械效率为    %。(g=9.8 N/kg)
 
三、解答题
12、丹东市政府投入巨资,对七经街实施景观改造.施工中,一工人利用如图所示的定滑轮将一桶沙匀速拉到10 m高处,沙重90 N,所用的拉力是100 N.求:
 
(1)有用功是多少.
(2)总功是多少.
(3)定滑轮的机械效率是多少.
13、建筑工人用如图所示的滑轮组把600 N的重物匀速提起来,他拉绳自由端的力F为250 N(不计绳重和摩擦),求:
 
(1)这个滑轮组的机械效率是多大.
(2)若提起1 000 N的重物,机械效率为多大.

 

                                                                                                                   

 

 

 

《机械效率》参考答案
1、【答案】 C
【解析】 η= = = =83%,C正确.
2、【答案】 A
【解析】 F1= (G+G动),F2= (G+G动),
 η1= = = ,η2= = = ,则η1=η2,A正确
3、【答案】A
【解析】由图知,绳段数n=3,h=2 m,s=nh=3×2 m=6 m,A正确;拉力F做功为W总=Fs=125 N×6 m=750 J,C错;其功率为P= = =75 W,D错;η= ×100%= ×100%,则G= ,G= =300 N,B错.
4、【答案】C
【解析】机械效率与提升高度无关,由η= ×100%= ×100%= ×100%可知与h无关,A错;增加滑轮重量只能多做额外功,减小机械效率,B错;提起更重的物体可提高机械效率,C对,D错。
5、【答案】D
【解析】 对物体做功为有用功,A错;拉力F做功为总功,B错;拉力F移动的距离是物体移动距离的3倍,因为滑轮组由3段绳承担重物,C错;D正桷.
6、【答案】 B
【解析】F1= (5G0+G0)=3G0,
 F2= (5G0+2G0)= G0,
 η1= ×100%= ×100%= ×100%= ,
 η2= ×100%= ×100%= ,
  = = ,所以B正确.
7. 【答案】B
【解析】 把同一物体提高相同的高度,所以有用功相同,则机械效率越高,有用功在总功中所占的比例越高,总功做的越少.
 因为η1<η2<η3,
 所以W总1>W总2>W总3.
8、【答案】D
【解析】 减轻机械的自重可以提高机械效率,但不是唯一的方法;增加重物的提升高度和改变绳的绕法都不能提高效率;增加所提重物的物重可以提高机械效率,D正确.
9、【答案】1 000 80% 小
【解析】 (1)由图可知,n=2,则绳端移动的距离:
 s=nh=2×2 m=4 m.
 工人拉力做的功:
 W总=Fs=250 N×4 m=1 000 J,
 拉力做的有用功:
 W有=Gh=400 N×2 m=800 J,
 滑轮组的机械效率:
 η= ×100%= ×100%=80%.
 (2)因工人对地面的压力等于自身的重力减去绳端在竖直方向的分力,所以,工人对地面的压力与其重力相比要小.
10、【答案】83.3% 2 160
【解析】 η= ×100%= ×100%= ×100%=83.3%.
 物体移动的速度为0.2 m/s,
 则拉绳的速度是其3倍,为0.6 m/s,
 1 min内拉绳s=vt=0.6 m/s×60 s=36 m.
 W=Fs=60 N×36 m=2 160 J.
11、【答案】2 400 75 160
【解析】本题考查压强、机械效率和机械功率的计算。正方体的边长为0.5 m,底面积为(0.5 m)2=0. 25 m2。质量为60 kg,所受重力G=mg=60 kg×10 N/kg=600 N。静止在水平地面上,压力等于重。正方体对水平地面的压强P= = = =2 400 Pa。从图中可以看出,这个滑轮组有2段绳子承担重力,即n=2。滑轮组的机械效率η= = = = = =75%。物体移动的速度为0.2 m/s,则绳端移动的速度为2×0.2 m/s=0.4 m/s。拉力的功率P= = =Fv=400 N×0.4 m/s=160 W。
12、【答案】(1)、900 J;(2)、1 000 J;(3)、90%.
【解析】(1)、W有=G沙h=90 N×10 m=900 J.
(2)、W总=Fs=100 N×10 m=1 000 J.
(3)、η= ×100%= ×100%=90%.
13、【答案】(1)、80%;(2)、87%
【解析】(1)η1= ×100%
 = ×100%
 = ×100%
 = =80%
(2)W1额外=W1总-W1有,G动h=F•3h-Gh,
 G动=3F-G=3×250 N-600 N=150 N,
 η2= ×100%
 = ×100%
 = ×100%
 = ×100%=87%.

 

 



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