物理 第1章 功和功率 第4節(jié) 人與機(jī)械 魯科版必修2

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1、第第4 4節(jié)人與機(jī)械節(jié)人與機(jī)械教師備課參考教師備課參考 | |核心素養(yǎng)養(yǎng)成目標(biāo)核心素養(yǎng)養(yǎng)成目標(biāo)| |物理觀念物理觀念1.1.認(rèn)識(shí)機(jī)械效率認(rèn)識(shí)機(jī)械效率, ,并知道其代表的物理意義并知道其代表的物理意義. .2.2.理解功率和機(jī)械效率是從不同方面反映機(jī)械性能的兩個(gè)物理量理解功率和機(jī)械效率是從不同方面反映機(jī)械性能的兩個(gè)物理量. .3.3.了解現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展水平了解現(xiàn)代機(jī)械的發(fā)展水平. .科學(xué)思維與科學(xué)探究科學(xué)思維與科學(xué)探究1.1.讓學(xué)生將生活生產(chǎn)實(shí)際與物理概念相聯(lián)系讓學(xué)生將生活生產(chǎn)實(shí)際與物理概念相聯(lián)系, ,通過(guò)具體的事例和分析掌握機(jī)械效通過(guò)具體的事例和分析掌握機(jī)械效率及其計(jì)算率及其計(jì)算. .2.2.

2、通過(guò)多舉例通過(guò)多舉例, ,從不同角度來(lái)研究反映機(jī)械性能的兩個(gè)物理量從不同角度來(lái)研究反映機(jī)械性能的兩個(gè)物理量, ,使學(xué)生體會(huì)出這兩使學(xué)生體會(huì)出這兩個(gè)物理量之間無(wú)必然的聯(lián)系個(gè)物理量之間無(wú)必然的聯(lián)系. .科學(xué)態(tài)度與責(zé)任科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過(guò)機(jī)械效率的學(xué)習(xí)通過(guò)機(jī)械效率的學(xué)習(xí), ,體會(huì)提高機(jī)械效率的重要性體會(huì)提高機(jī)械效率的重要性, ,從而提高學(xué)生的效率意識(shí)從而提高學(xué)生的效率意識(shí). .| |教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)| |教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)機(jī)械效率的概念機(jī)械效率的概念, ,物理意義及計(jì)算物理意義及計(jì)算. .教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)理解功率和機(jī)械效率的關(guān)系理解功率和機(jī)械效率的關(guān)系. .感悟解題規(guī)律感悟解題規(guī)律探尋基本知識(shí)探尋基

3、本知識(shí)測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果探尋基本知識(shí)探尋基本知識(shí)樹(shù)立物理觀念樹(shù)立物理觀念知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)一 功率與機(jī)械效率功率與機(jī)械效率 【情境導(dǎo)學(xué)情境導(dǎo)學(xué)】如圖所示如圖所示, ,一級(jí)方程式賽車裝備了強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)一級(jí)方程式賽車裝備了強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)機(jī), ,其功率最高可達(dá)其功率最高可達(dá)900900馬力馬力, ,車速最高可達(dá)車速最高可達(dá)370370公里公里/ /小時(shí)小時(shí), ,賽車的功率大賽車的功率大, ,說(shuō)明什么問(wèn)題說(shuō)明什么問(wèn)題? ?功率大效率一功率大效率一定大嗎定大嗎? ?答案答案: :功率大說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)做功快功率大說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)做功快, ,這是車速快的動(dòng)力源泉這是車速快的動(dòng)力源泉; ;但其效率不一定但其效率不一定大大

4、, ,因?yàn)橛杏霉φ伎偣Φ谋壤灰欢ù笠驗(yàn)橛杏霉φ伎偣Φ谋壤灰欢ù? .【知識(shí)梳理知識(shí)梳理】 1.1.機(jī)械效率機(jī)械效率(1)(1)定義定義: :有用功與總功的比值或有用功率與總功率的比值有用功與總功的比值或有用功率與總功率的比值,=,= = = . .(2)(2)特點(diǎn)特點(diǎn): :不考慮摩擦阻力和其他額外阻力的理想情況下機(jī)械效率等于不考慮摩擦阻力和其他額外阻力的理想情況下機(jī)械效率等于1,1,實(shí)實(shí)際情況中機(jī)械效率總際情況中機(jī)械效率總 . .(3)(3)意義意義: :表示機(jī)械做功或利用該機(jī)械實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的表示機(jī)械做功或利用該機(jī)械實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的 程度的物理量程度的物理量. .2.2.功率和機(jī)械效率功率和

5、機(jī)械效率兩者是從不同方面反映機(jī)械性能的兩個(gè)物理量?jī)烧呤菑牟煌矫娣从硻C(jī)械性能的兩個(gè)物理量, ,它們之間沒(méi)有必然的聯(lián)系它們之間沒(méi)有必然的聯(lián)系, ,功率大功率大, ,表示機(jī)械表示機(jī)械 快快; ;機(jī)械效率高機(jī)械效率高, ,表示機(jī)械對(duì)總能量的表示機(jī)械對(duì)總能量的 高高. .有用總WW有用總PP小于小于1 1有效有效做功做功利用率利用率【思考判斷思考判斷】1.1.在理想情況下在理想情況下, ,機(jī)械效率可以大于機(jī)械效率可以大于1.(1.( ) )2.2.有用功增大時(shí)機(jī)械效率一定增大有用功增大時(shí)機(jī)械效率一定增大.(.( ) )3.3.功率的大小和機(jī)械效率沒(méi)有關(guān)系功率的大小和機(jī)械效率沒(méi)有關(guān)系.(.( ) ) 知

6、識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二機(jī)械的使用機(jī)械的使用 【情境導(dǎo)學(xué)情境導(dǎo)學(xué)】 要行駛一段較長(zhǎng)的路程要行駛一段較長(zhǎng)的路程, ,人們通常選擇一種合適的代步方式人們通常選擇一種合適的代步方式, ,如騎自行車、如騎自行車、坐汽車或高鐵等坐汽車或高鐵等. .人們選擇以車代步的目的是什么人們選擇以車代步的目的是什么? ?答案答案: :既省力又提高速度既省力又提高速度, ,使人們更舒適使人們更舒適. .【知識(shí)梳理知識(shí)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, ,使人們的工作更輕松、更有效使人們的工作更輕松、更有效發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)智能化水平越來(lái)越高智能化水平越來(lái)越高, ,高智能機(jī)器人廣泛進(jìn)入生產(chǎn)、生高智能機(jī)

7、器人廣泛進(jìn)入生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域活的各個(gè)領(lǐng)域注意問(wèn)題注意問(wèn)題智能化機(jī)械若使用不當(dāng)智能化機(jī)械若使用不當(dāng), ,會(huì)給人類造成危害會(huì)給人類造成危害【思考判斷思考判斷】1.1.總功一定總功一定, ,增大額外功可以提高機(jī)械效率增大額外功可以提高機(jī)械效率.(.( ) )2.2.有用功一定有用功一定, ,減少額外功可以提高機(jī)械效率減少額外功可以提高機(jī)械效率.(.( ) )3.3.額外功一定額外功一定, ,減少總功可以提高機(jī)械效率減少總功可以提高機(jī)械效率.(.( ) ) 要點(diǎn)一要點(diǎn)一感悟解題規(guī)律感悟解題規(guī)律培養(yǎng)科學(xué)思維培養(yǎng)科學(xué)思維對(duì)機(jī)械效率的理解對(duì)機(jī)械效率的理解 1.1.機(jī)械效率、有用功、額外功及總功的辨析機(jī)械

8、效率、有用功、額外功及總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, ,利用滑輪組在豎直方向利用滑輪組在豎直方向提升重物時(shí)提升重物時(shí), ,克服物體的重力所做的功克服物體的重力所做的功額外功額外功是克服額外阻力所做的功是克服額外阻力所做的功, ,一般情況下額外功是機(jī)械在運(yùn)行一般情況下額外功是機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中過(guò)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, ,實(shí)際情況中實(shí)際情況中, ,額外功總是存在的額外功總是存在的. .例如例如, ,對(duì)滑輪組而言對(duì)滑輪組而言, ,額外功是指滑輪組額外功是指滑輪組克服滑輪與輪軸之間的摩擦力做的功

9、、提升重物過(guò)程中克克服滑輪與輪軸之間的摩擦力做的功、提升重物過(guò)程中克服滑輪及繩子的重力所做的功等服滑輪及繩子的重力所做的功等2.2.機(jī)械效率與功率機(jī)械效率與功率【典例典例1 1】 ( (20162016四川巴中檢測(cè)四川巴中檢測(cè)) )關(guān)于機(jī)械效率關(guān)于機(jī)械效率, ,下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是( ( ) )A.A.有用功越大有用功越大, ,機(jī)械的機(jī)械效率就越高機(jī)械的機(jī)械效率就越高B.B.額外功越大額外功越大, ,機(jī)械的機(jī)械效率就越低機(jī)械的機(jī)械效率就越低C.C.總功越大總功越大, ,機(jī)械的機(jī)械效率就越低機(jī)械的機(jī)械效率就越低D.D.有用功與總功的比值越大有用功與總功的比值越大, ,機(jī)械的機(jī)械效率就

10、越高機(jī)械的機(jī)械效率就越高思路探究思路探究(1)(1)機(jī)械效率的決定因素是什么機(jī)械效率的決定因素是什么? ?答案答案: :機(jī)械效率由有用功和總功兩個(gè)因素決定機(jī)械效率由有用功和總功兩個(gè)因素決定. .(2)(2)機(jī)械效率有關(guān)因素間的關(guān)系是什么機(jī)械效率有關(guān)因素間的關(guān)系是什么? ?答案答案: :當(dāng)總功一定時(shí)當(dāng)總功一定時(shí), ,機(jī)械所做的有用功越多或額外功越少機(jī)械所做的有用功越多或額外功越少, ,機(jī)械效率就機(jī)械效率就越高越高. .當(dāng)有用功一定時(shí)當(dāng)有用功一定時(shí), ,機(jī)械所做的總功越少或額外功越少機(jī)械所做的總功越少或額外功越少, ,機(jī)械效率就機(jī)械效率就越高越高. .當(dāng)額外功一定時(shí)當(dāng)額外功一定時(shí), ,機(jī)械所做的總

11、功越多或有用功越多機(jī)械所做的總功越多或有用功越多, ,有用功在總有用功在總功中所占的比例就越大功中所占的比例就越大, ,機(jī)械效率就越高機(jī)械效率就越高. .所以所以, ,在分析機(jī)械效率的高低在分析機(jī)械效率的高低時(shí)時(shí), ,不能只看一個(gè)因素不能只看一個(gè)因素, ,要全面進(jìn)行分析要全面進(jìn)行分析. .D D 解析解析: :機(jī)械效率的高低是由有用功、總功兩個(gè)因素決定的機(jī)械效率的高低是由有用功、總功兩個(gè)因素決定的, ,若只分析一若只分析一個(gè)因素的大小個(gè)因素的大小, ,不能判斷機(jī)械效率高低不能判斷機(jī)械效率高低. .選項(xiàng)選項(xiàng)A,BA,B要在總功一定的前提條要在總功一定的前提條件下件下, ,才是正確的才是正確的.

12、.選項(xiàng)選項(xiàng)C C要在有用功一定的前提條件下要在有用功一定的前提條件下, ,才是正確的才是正確的. .選選項(xiàng)項(xiàng)A,B,CA,B,C只說(shuō)出影響機(jī)械效率高低的一個(gè)因素只說(shuō)出影響機(jī)械效率高低的一個(gè)因素, ,因此無(wú)法確定機(jī)械效率因此無(wú)法確定機(jī)械效率的高低的高低. .選項(xiàng)選項(xiàng)D D正確正確. .(1)(1)對(duì)機(jī)械進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析對(duì)機(jī)械進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析, ,找出動(dòng)力和阻力找出動(dòng)力和阻力, ,尤其注意分尤其注意分清有用阻力和無(wú)用阻力清有用阻力和無(wú)用阻力. .(2)(2)根據(jù)功的公式求解動(dòng)力做的功根據(jù)功的公式求解動(dòng)力做的功( (總功總功) )、有效阻力做的功、有效阻力做的功( (有用功有用功

13、) )、無(wú)效阻力做的功無(wú)效阻力做的功( (額外功額外功).).(3)(3)有用功與總功的比值是機(jī)械的機(jī)械效率有用功與總功的比值是機(jī)械的機(jī)械效率. .規(guī)律方法規(guī)律方法 分析求解機(jī)械效率的步驟和方法分析求解機(jī)械效率的步驟和方法針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1 1- -1 1 ( (20162016福建福安檢測(cè)福建福安檢測(cè)) )電梯載著重電梯載著重900 N900 N的貨物的貨物, ,以以2 2 m/sm/s的速度勻速上升的速度勻速上升, ,電機(jī)的輸出功率為電機(jī)的輸出功率為1.51.510104 4 W, W,則該電梯的有用功率、效則該電梯的有用功率、效率分別是率分別是( ( ) )A.450 W,12%A.45

14、0 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 要點(diǎn)二要點(diǎn)二 機(jī)械的使用和提高機(jī)械效率的方法機(jī)械的使用和提高機(jī)械效率的方法 1.1.提高機(jī)械效率的方法提高機(jī)械效率的方法(1)(1)減少額外功減少額外功在保證機(jī)械能夠安全正常工作的前提下在保證機(jī)械能夠安全正常工作的前提下, ,盡量減輕機(jī)械本身的重力盡量減輕機(jī)械本身的重力, ,可減可減少額外功少額外功. .通過(guò)減少克服摩擦力做功通過(guò)減少克服摩擦力做功, ,如加潤(rùn)滑劑、用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦等如加潤(rùn)滑劑、用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦等,

15、 ,來(lái)來(lái)減少額外功減少額外功. .(2)(2)增加有用功增加有用功: :當(dāng)額外功一定時(shí)當(dāng)額外功一定時(shí), ,在機(jī)械能夠承受并且能夠保證安全正常工在機(jī)械能夠承受并且能夠保證安全正常工作的前提下作的前提下, ,盡可能增加有用功盡可能增加有用功. .例如例如, ,起重機(jī)提起重物時(shí)起重機(jī)提起重物時(shí), ,盡可能增加每次盡可能增加每次提起重物的重力提起重物的重力, ,充分發(fā)揮機(jī)械的作用充分發(fā)揮機(jī)械的作用. .2.2.機(jī)械的作用機(jī)械的作用: :機(jī)械的發(fā)明與使用機(jī)械的發(fā)明與使用, ,“延長(zhǎng)延長(zhǎng)”和和“強(qiáng)化強(qiáng)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, ,改善了人的工作環(huán)境改善了人的工作環(huán)境. .

16、其中智能化機(jī)械的使用給人類帶來(lái)了許多其中智能化機(jī)械的使用給人類帶來(lái)了許多的便利的便利, ,具有廣泛的應(yīng)用前景具有廣泛的應(yīng)用前景. .【典例典例2 2】 ( (20162016山東濟(jì)南檢測(cè)山東濟(jì)南檢測(cè)) )如圖所示如圖所示, ,不計(jì)任何摩擦不計(jì)任何摩擦, ,分別用定滑輪、分別用定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組把同一個(gè)物體勻速升到同一高度動(dòng)滑輪、滑輪組把同一個(gè)物體勻速升到同一高度, ,其中機(jī)械效率最高的是其中機(jī)械效率最高的是( ( ) )A.A.定滑輪定滑輪B.B.動(dòng)滑輪動(dòng)滑輪C.C.滑輪組滑輪組D.D.無(wú)法確定無(wú)法確定思路探究思路探究此題中分析機(jī)械效率的思路是什么此題中分析機(jī)械效率的思路是什么? ?答案答

17、案: :正確求出繩子上拉力及拉力做的功正確求出繩子上拉力及拉力做的功, ,明確三種情況下的有用功都明確三種情況下的有用功都是是GhGh. .A A ( (教師備用教師備用) )例例2 2- -1 1: :( (多選多選) )如圖所示用滑輪組將重如圖所示用滑輪組將重600 N600 N的物體勻速提升的物體勻速提升, ,如果人用的如果人用的拉力為拉力為250 N,250 N,則下列結(jié)論中正確的是則下列結(jié)論中正確的是( ( ) )A.A.若將物體提升若將物體提升2 m,2 m,拉力做功拉力做功1 000 J1 000 JB.B.若將物體提升若將物體提升1 m,1 m,裝置所做的有用功為裝置所做的有用

18、功為250 J250 JC.C.物體以物體以0.5 0.5 m/sm/s的速度勻速被提升的速度勻速被提升, ,拉力的功率為拉力的功率為375 W375 WD.D.此時(shí)裝置的機(jī)械效率是此時(shí)裝置的機(jī)械效率是80%80%CD CD 針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練2 2- -1 1 ( (20162016福建福州檢測(cè)福建福州檢測(cè)) )分別用一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪將分別用一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪將兩個(gè)相同的重物提高相同高度兩個(gè)相同的重物提高相同高度, ,則則( ( ) )A.A.定滑輪的總功一定大于動(dòng)滑輪的總功定滑輪的總功一定大于動(dòng)滑輪的總功B.B.定滑輪的有用功一定大于動(dòng)滑輪的有用功定滑輪的有用功一定大于動(dòng)滑輪的有用

19、功C.C.定滑輪的有用功一定小于動(dòng)滑輪的有用功定滑輪的有用功一定小于動(dòng)滑輪的有用功D.D.定滑輪的有用功一定等于動(dòng)滑輪的有用功定滑輪的有用功一定等于動(dòng)滑輪的有用功解析解析: :因?yàn)閮蓚€(gè)重物的重力相等因?yàn)閮蓚€(gè)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知兩者知兩者的有用功相等的有用功相等, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)D D正確正確,B,C,B,C錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;在使用動(dòng)滑輪時(shí)在使用動(dòng)滑輪時(shí), ,還要把動(dòng)滑輪還要把動(dòng)滑輪一同提高一同提高, ,而在使用定滑輪時(shí)而在使用定滑輪時(shí), ,卻不用卻不用. .所以所以, ,定滑輪的總功小于動(dòng)滑輪定滑輪的總功小于動(dòng)滑輪的總功的總

20、功, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .D D 測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果演練當(dāng)堂技法演練當(dāng)堂技法1.1.關(guān)于機(jī)械效率的說(shuō)法中正確的是關(guān)于機(jī)械效率的說(shuō)法中正確的是( ( ) )A.A.做功越多做功越多, ,效率越高效率越高B.B.機(jī)械的輸出功率越大機(jī)械的輸出功率越大, ,效率越高效率越高C.C.機(jī)械輸出功率與輸入功率的比值大機(jī)械輸出功率與輸入功率的比值大, ,機(jī)械效率越高機(jī)械效率越高D.D.機(jī)械效率可以大于機(jī)械效率可以大于1 1C C 解析解析: :由機(jī)械效率的定義可知由機(jī)械效率的定義可知, ,只有選項(xiàng)只有選項(xiàng)C C正確正確. .2.2.使用動(dòng)滑輪的目的是使用動(dòng)滑輪的目的是( ( ) )A.A.

21、提升做功的功率提升做功的功率B.B.提高機(jī)械的效率提高機(jī)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: :動(dòng)滑輪省力不省功動(dòng)滑輪省力不省功, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)C C正確正確. .3.3.某機(jī)械的銘牌標(biāo)明某機(jī)械的銘牌標(biāo)明“輸入功率輸入功率:1 kW,:1 kW,輸出功率輸出功率:800 W”,:800 W”,下列說(shuō)法中正下列說(shuō)法中正確的是確的是( ( ) )A.A.輸入功率只能是輸入功率只能是1 kW1 kWB.B.該機(jī)械的效率為該機(jī)械的效率為80%80%C.C.該機(jī)械的額外功率為該機(jī)械的額外功率為800 W800 WD.D.以上說(shuō)法都不對(duì)以上說(shuō)法都不對(duì)B B 解析解析: :根據(jù)機(jī)械效率的定義可以判斷選項(xiàng)根據(jù)機(jī)械效率的定義可以判斷選項(xiàng)B B正確正確. .4.(4.(20162016北京東城區(qū)模擬北京東城區(qū)模擬) )利用一個(gè)動(dòng)滑輪將重利用一個(gè)動(dòng)滑輪將重140 N140 N的物體勻速提高了的物體勻速提高了3 m.3 m.設(shè)動(dòng)滑輪重設(shè)動(dòng)滑輪重10 N,10 N,繩重和摩擦不計(jì)繩重和摩擦不計(jì), ,則利用動(dòng)滑輪做的有用功是則利用動(dòng)滑輪做的有用功是 J,J,額額外功是外功是 J,J,此動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是此動(dòng)滑輪的機(jī)械效率是. . 答案答案: :420420303093.3% 93.3%