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第第4 4节人与机械节人与机械教师备课参考教师备课参考 | |核心素养养成目标核心素养养成目标| |物理观念物理观念1.1.认识机械效率认识机械效率, ,并知道其代表的物理意义并知道其代表的物理意义. .2.2.理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量理解功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量. .3.3.了解现代机械的发展水平了解现代机械的发展水平. .科学思维与科学探究科学思维与科学探究1.1.让学生将生活生产实际与物理概念相联系让学生将生活生产实际与物理概念相联系, ,通过具体的事例和分析掌握机械效通过具体的事例和分析掌握机械效率及其计算率及其计算. .2.2.通过多举例通过多举例, ,从不同角度来研究反映机械性能的两个物理量从不同角度来研究反映机械性能的两个物理量, ,使学生体会出这两使学生体会出这两个物理量之间无必然的联系个物理量之间无必然的联系. .科学态度与责任科学态度与责任通过机械效率的学习通过机械效率的学习, ,体会提高机械效率的重要性体会提高机械效率的重要性, ,从而提高学生的效率意识从而提高学生的效率意识. .| |教学重难点教学重难点| |教学重点教学重点机械效率的概念机械效率的概念, ,物理意义及计算物理意义及计算. .教学难点教学难点理解功率和机械效率的关系理解功率和机械效率的关系. .感悟解题规律感悟解题规律探寻基本知识探寻基本知识测评学习效果测评学习效果探寻基本知识探寻基本知识树立物理观念树立物理观念知识点一知识点一 功率与机械效率功率与机械效率 【情境导学情境导学】如图所示如图所示, ,一级方程式赛车装备了强大的发动机一级方程式赛车装备了强大的发动机, ,其功率最高可达其功率最高可达900900马力马力, ,车速最高可达车速最高可达370370公里公里/ /小时小时, ,赛车的功率大赛车的功率大, ,说明什么问题说明什么问题? ?功率大效率一功率大效率一定大吗定大吗? ?答案答案: :功率大说明发动机做功快功率大说明发动机做功快, ,这是车速快的动力源泉这是车速快的动力源泉; ;但其效率不一定但其效率不一定大大, ,因为有用功占总功的比例不一定大因为有用功占总功的比例不一定大. .【知识梳理知识梳理】 1.1.机械效率机械效率(1)(1)定义定义: :有用功与总功的比值或有用功率与总功率的比值有用功与总功的比值或有用功率与总功率的比值,=,= = = . .(2)(2)特点特点: :不考虑摩擦阻力和其他额外阻力的理想情况下机械效率等于不考虑摩擦阻力和其他额外阻力的理想情况下机械效率等于1,1,实实际情况中机械效率总际情况中机械效率总 . .(3)(3)意义意义: :表示机械做功或利用该机械实现能量转化的表示机械做功或利用该机械实现能量转化的 程度的物理量程度的物理量. .2.2.功率和机械效率功率和机械效率两者是从不同方面反映机械性能的两个物理量两者是从不同方面反映机械性能的两个物理量, ,它们之间没有必然的联系它们之间没有必然的联系, ,功率大功率大, ,表示机械表示机械 快快; ;机械效率高机械效率高, ,表示机械对总能量的表示机械对总能量的 高高. .有用总WW有用总PP小于小于1 1有效有效做功做功利用率利用率【思考判断思考判断】1.1.在理想情况下在理想情况下, ,机械效率可以大于机械效率可以大于1.(1.( ) )2.2.有用功增大时机械效率一定增大有用功增大时机械效率一定增大.(.( ) )3.3.功率的大小和机械效率没有关系功率的大小和机械效率没有关系.(.( ) ) 知识点二知识点二机械的使用机械的使用 【情境导学情境导学】 要行驶一段较长的路程要行驶一段较长的路程, ,人们通常选择一种合适的代步方式人们通常选择一种合适的代步方式, ,如骑自行车、如骑自行车、坐汽车或高铁等坐汽车或高铁等. .人们选择以车代步的目的是什么人们选择以车代步的目的是什么? ?答案答案: :既省力又提高速度既省力又提高速度, ,使人们更舒适使人们更舒适. .【知识梳理知识梳理】使用目的使用目的代替甚至超越人力工作代替甚至超越人力工作, ,使人们的工作更轻松、更有效使人们的工作更轻松、更有效发展趋势发展趋势智能化水平越来越高智能化水平越来越高, ,高智能机器人广泛进入生产、生高智能机器人广泛进入生产、生活的各个领域活的各个领域注意问题注意问题智能化机械若使用不当智能化机械若使用不当, ,会给人类造成危害会给人类造成危害【思考判断思考判断】1.1.总功一定总功一定, ,增大额外功可以提高机械效率增大额外功可以提高机械效率.(.( ) )2.2.有用功一定有用功一定, ,减少额外功可以提高机械效率减少额外功可以提高机械效率.(.( ) )3.3.额外功一定额外功一定, ,减少总功可以提高机械效率减少总功可以提高机械效率.(.( ) ) 要点一要点一感悟解题规律感悟解题规律培养科学思维培养科学思维对机械效率的理解对机械效率的理解 1.1.机械效率、有用功、额外功及总功的辨析机械效率、有用功、额外功及总功的辨析有用功有用功是指克服有用阻力所做的功是指克服有用阻力所做的功. .例如例如, ,利用滑轮组在竖直方向利用滑轮组在竖直方向提升重物时提升重物时, ,克服物体的重力所做的功克服物体的重力所做的功额外功额外功是克服额外阻力所做的功是克服额外阻力所做的功, ,一般情况下额外功是机械在运行一般情况下额外功是机械在运行过程中过程中, ,克服自身的重力、摩擦力等所做的功克服自身的重力、摩擦力等所做的功, ,实际情况中实际情况中, ,额外功总是存在的额外功总是存在的. .例如例如, ,对滑轮组而言对滑轮组而言, ,额外功是指滑轮组额外功是指滑轮组克服滑轮与轮轴之间的摩擦力做的功、提升重物过程中克克服滑轮与轮轴之间的摩擦力做的功、提升重物过程中克服滑轮及绳子的重力所做的功等服滑轮及绳子的重力所做的功等2.2.机械效率与功率机械效率与功率【典例典例1 1】 ( (20162016四川巴中检测四川巴中检测) )关于机械效率关于机械效率, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) )A.A.有用功越大有用功越大, ,机械的机械效率就越高机械的机械效率就越高B.B.额外功越大额外功越大, ,机械的机械效率就越低机械的机械效率就越低C.C.总功越大总功越大, ,机械的机械效率就越低机械的机械效率就越低D.D.有用功与总功的比值越大有用功与总功的比值越大, ,机械的机械效率就越高机械的机械效率就越高思路探究思路探究(1)(1)机械效率的决定因素是什么机械效率的决定因素是什么? ?答案答案: :机械效率由有用功和总功两个因素决定机械效率由有用功和总功两个因素决定. .(2)(2)机械效率有关因素间的关系是什么机械效率有关因素间的关系是什么? ?答案答案: :当总功一定时当总功一定时, ,机械所做的有用功越多或额外功越少机械所做的有用功越多或额外功越少, ,机械效率就机械效率就越高越高. .当有用功一定时当有用功一定时, ,机械所做的总功越少或额外功越少机械所做的总功越少或额外功越少, ,机械效率就机械效率就越高越高. .当额外功一定时当额外功一定时, ,机械所做的总功越多或有用功越多机械所做的总功越多或有用功越多, ,有用功在总有用功在总功中所占的比例就越大功中所占的比例就越大, ,机械效率就越高机械效率就越高. .所以所以, ,在分析机械效率的高低在分析机械效率的高低时时, ,不能只看一个因素不能只看一个因素, ,要全面进行分析要全面进行分析. .D D 解析解析: :机械效率的高低是由有用功、总功两个因素决定的机械效率的高低是由有用功、总功两个因素决定的, ,若只分析一若只分析一个因素的大小个因素的大小, ,不能判断机械效率高低不能判断机械效率高低. .选项选项A,BA,B要在总功一定的前提条要在总功一定的前提条件下件下, ,才是正确的才是正确的. .选项选项C C要在有用功一定的前提条件下要在有用功一定的前提条件下, ,才是正确的才是正确的. .选选项项A,B,CA,B,C只说出影响机械效率高低的一个因素只说出影响机械效率高低的一个因素, ,因此无法确定机械效率因此无法确定机械效率的高低的高低. .选项选项D D正确正确. .(1)(1)对机械进行受力分析和运动状态分析对机械进行受力分析和运动状态分析, ,找出动力和阻力找出动力和阻力, ,尤其注意分尤其注意分清有用阻力和无用阻力清有用阻力和无用阻力. .(2)(2)根据功的公式求解动力做的功根据功的公式求解动力做的功( (总功总功) )、有效阻力做的功、有效阻力做的功( (有用功有用功) )、无效阻力做的功无效阻力做的功( (额外功额外功).).(3)(3)有用功与总功的比值是机械的机械效率有用功与总功的比值是机械的机械效率. .规律方法规律方法 分析求解机械效率的步骤和方法分析求解机械效率的步骤和方法针对训练针对训练1 1- -1 1 ( (20162016福建福安检测福建福安检测) )电梯载着重电梯载着重900 N900 N的货物的货物, ,以以2 2 m/sm/s的速度匀速上升的速度匀速上升, ,电机的输出功率为电机的输出功率为1.51.510104 4 W, W,则该电梯的有用功率、效则该电梯的有用功率、效率分别是率分别是( ( ) )A.450 W,12%A.450 W,12%B.1 800 W,12%B.1 800 W,12%C.1 800 W,10%C.1 800 W,10%D.450 W,10%D.450 W,10%B B 要点二要点二 机械的使用和提高机械效率的方法机械的使用和提高机械效率的方法 1.1.提高机械效率的方法提高机械效率的方法(1)(1)减少额外功减少额外功在保证机械能够安全正常工作的前提下在保证机械能够安全正常工作的前提下, ,尽量减轻机械本身的重力尽量减轻机械本身的重力, ,可减可减少额外功少额外功. .通过减少克服摩擦力做功通过减少克服摩擦力做功, ,如加润滑剂、用滚动摩擦代替滑动摩擦等如加润滑剂、用滚动摩擦代替滑动摩擦等, ,来来减少额外功减少额外功. .(2)(2)增加有用功增加有用功: :当额外功一定时当额外功一定时, ,在机械能够承受并且能够保证安全正常工在机械能够承受并且能够保证安全正常工作的前提下作的前提下, ,尽可能增加有用功尽可能增加有用功. .例如例如, ,起重机提起重物时起重机提起重物时, ,尽可能增加每次尽可能增加每次提起重物的重力提起重物的重力, ,充分发挥机械的作用充分发挥机械的作用. .2.2.机械的作用机械的作用: :机械的发明与使用机械的发明与使用, ,“延长延长”和和“强化强化”了人的四肢了人的四肢, ,提高了提高了工作效率工作效率, ,改善了人的工作环境改善了人的工作环境. .其中智能化机械的使用给人类带来了许多其中智能化机械的使用给人类带来了许多的便利的便利, ,具有广泛的应用前景具有广泛的应用前景. .【典例典例2 2】 ( (20162016山东济南检测山东济南检测) )如图所示如图所示, ,不计任何摩擦不计任何摩擦, ,分别用定滑轮、分别用定滑轮、动滑轮、滑轮组把同一个物体匀速升到同一高度动滑轮、滑轮组把同一个物体匀速升到同一高度, ,其中机械效率最高的是其中机械效率最高的是( ( ) )A.A.定滑轮定滑轮B.B.动滑轮动滑轮C.C.滑轮组滑轮组D.D.无法确定无法确定思路探究思路探究此题中分析机械效率的思路是什么此题中分析机械效率的思路是什么? ?答案答案: :正确求出绳子上拉力及拉力做的功正确求出绳子上拉力及拉力做的功, ,明确三种情况下的有用功都明确三种情况下的有用功都是是GhGh. .A A ( (教师备用教师备用) )例例2 2- -1 1: :( (多选多选) )如图所示用滑轮组将重如图所示用滑轮组将重600 N600 N的物体匀速提升的物体匀速提升, ,如果人用的如果人用的拉力为拉力为250 N,250 N,则下列结论中正确的是则下列结论中正确的是( ( ) )A.A.若将物体提升若将物体提升2 m,2 m,拉力做功拉力做功1 000 J1 000 JB.B.若将物体提升若将物体提升1 m,1 m,装置所做的有用功为装置所做的有用功为250 J250 JC.C.物体以物体以0.5 0.5 m/sm/s的速度匀速被提升的速度匀速被提升, ,拉力的功率为拉力的功率为375 W375 WD.D.此时装置的机械效率是此时装置的机械效率是80%80%CD CD 针对训练针对训练2 2- -1 1 ( (20162016福建福州检测福建福州检测) )分别用一个定滑轮和一个动滑轮将分别用一个定滑轮和一个动滑轮将两个相同的重物提高相同高度两个相同的重物提高相同高度, ,则则( ( ) )A.A.定滑轮的总功一定大于动滑轮的总功定滑轮的总功一定大于动滑轮的总功B.B.定滑轮的有用功一定大于动滑轮的有用功定滑轮的有用功一定大于动滑轮的有用功C.C.定滑轮的有用功一定小于动滑轮的有用功定滑轮的有用功一定小于动滑轮的有用功D.D.定滑轮的有用功一定等于动滑轮的有用功定滑轮的有用功一定等于动滑轮的有用功解析解析: :因为两个重物的重力相等因为两个重物的重力相等, ,提高的高度相同提高的高度相同, ,由公式由公式W W有用有用=Gh=Gh知两者知两者的有用功相等的有用功相等, ,故选项故选项D D正确正确,B,C,B,C错误错误; ;在使用动滑轮时在使用动滑轮时, ,还要把动滑轮还要把动滑轮一同提高一同提高, ,而在使用定滑轮时而在使用定滑轮时, ,却不用却不用. .所以所以, ,定滑轮的总功小于动滑轮定滑轮的总功小于动滑轮的总功的总功, ,故选项故选项A A错误错误. .D D 测评学习效果测评学习效果演练当堂技法演练当堂技法1.1.关于机械效率的说法中正确的是关于机械效率的说法中正确的是( ( ) )A.A.做功越多做功越多, ,效率越高效率越高B.B.机械的输出功率越大机械的输出功率越大, ,效率越高效率越高C.C.机械输出功率与输入功率的比值大机械输出功率与输入功率的比值大, ,机械效率越高机械效率越高D.D.机械效率可以大于机械效率可以大于1 1C C 解析解析: :由机械效率的定义可知由机械效率的定义可知, ,只有选项只有选项C C正确正确. .2.2.使用动滑轮的目的是使用动滑轮的目的是( ( ) )A.A.提升做功的功率提升做功的功率B.B.提高机械的效率提高机械的效率C.C.可以省力可以省力 D.D.可以省功可以省功C C 解析解析: :动滑轮省力不省功动滑轮省力不省功, ,故选项故选项C C正确正确. .3.3.某机械的铭牌标明某机械的铭牌标明“输入功率输入功率:1 kW,:1 kW,输出功率输出功率:800 W”,:800 W”,下列说法中正下列说法中正确的是确的是( ( ) )A.A.输入功率只能是输入功率只能是1 kW1 kWB.B.该机械的效率为该机械的效率为80%80%C.C.该机械的额外功率为该机械的额外功率为800 W800 WD.D.以上说法都不对以上说法都不对B B 解析解析: :根据机械效率的定义可以判断选项根据机械效率的定义可以判断选项B B正确正确. .4.(4.(20162016北京东城区模拟北京东城区模拟) )利用一个动滑轮将重利用一个动滑轮将重140 N140 N的物体匀速提高了的物体匀速提高了3 m.3 m.设动滑轮重设动滑轮重10 N,10 N,绳重和摩擦不计绳重和摩擦不计, ,则利用动滑轮做的有用功是则利用动滑轮做的有用功是 J,J,额额外功是外功是 J,J,此动滑轮的机械效率是此动滑轮的机械效率是. . 答案答案: :420420303093.3% 93.3%
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