物理 第1章 功和功率 第4節(jié) 人與機械 魯科版必修2

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

2、通過多舉例通過多舉例, ,從不同角度來研究反映機械性能的兩個物理量從不同角度來研究反映機械性能的兩個物理量, ,使學生體會出這兩使學生體會出這兩個物理量之間無必然的聯(lián)系個物理量之間無必然的聯(lián)系. .科學態(tài)度與責任科學態(tài)度與責任通過機械效率的學習通過機械效率的學習, ,體會提高機械效率的重要性體會提高機械效率的重要性, ,從而提高學生的效率意識從而提高學生的效率意識. .| |教學重難點教學重難點| |教學重點教學重點機械效率的概念機械效率的概念, ,物理意義及計算物理意義及計算. .教學難點教學難點理解功率和機械效率的關系理解功率和機械效率的關系. .感悟解題規(guī)律感悟解題規(guī)律探尋基本知識探尋基

3、本知識測評學習效果測評學習效果探尋基本知識探尋基本知識樹立物理觀念樹立物理觀念知識點一知識點一 功率與機械效率功率與機械效率 【情境導學情境導學】如圖所示如圖所示, ,一級方程式賽車裝備了強大的發(fā)動機一級方程式賽車裝備了強大的發(fā)動機, ,其功率最高可達其功率最高可達900900馬力馬力, ,車速最高可達車速最高可達370370公里公里/ /小時小時, ,賽車的功率大賽車的功率大, ,說明什么問題說明什么問題? ?功率大效率一功率大效率一定大嗎定大嗎? ?答案答案: :功率大說明發(fā)動機做功快功率大說明發(fā)動機做功快, ,這是車速快的動力源泉這是車速快的動力源泉; ;但其效率不一定但其效率不一定大大

4、, ,因為有用功占總功的比例不一定大因為有用功占總功的比例不一定大. .【知識梳理知識梳理】 1.1.機械效率機械效率(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)特點特點: :不考慮摩擦阻力和其他額外阻力的理想情況下機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械效率等于1,1,實實際情況中機械效率總際情況中機械效率總 . .(3)(3)意義意義: :表示機械做功或利用該機械實現(xiàn)能量轉化的表示機械做功或利用該機械實現(xiàn)能量轉化的 程度的物理量程度的物理量. .2.2.功率和機械效率功率和

5、機械效率兩者是從不同方面反映機械性能的兩個物理量兩者是從不同方面反映機械性能的兩個物理量, ,它們之間沒有必然的聯(lián)系它們之間沒有必然的聯(lián)系, ,功率大功率大, ,表示機械表示機械 快快; ;機械效率高機械效率高, ,表示機械對總能量的表示機械對總能量的 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, ,機械效率可以大于機械效率可以大于1.(1.( ) )2.2.有用功增大時機械效率一定增大有用功增大時機械效率一定增大.(.( ) )3.3.功率的大小和機械效率沒有關系功率的大小和機械效率沒有關系.(.( ) ) 知

6、識點二知識點二機械的使用機械的使用 【情境導學情境導學】 要行駛一段較長的路程要行駛一段較長的路程, ,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. .【知識梳理知識梳理】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)展趨勢發(fā)展趨勢智能化水平越來越高智能化水平越來越高, ,高智能機器人廣泛進入生產、生高智能機

7、器人廣泛進入生產、生活的各個領域活的各個領域注意問題注意問題智能化機械若使用不當智能化機械若使用不當, ,會給人類造成危害會給人類造成危害【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械效率增大額外功可以提高機械效率.(.( ) )2.2.有用功一定有用功一定, ,減少額外功可以提高機械效率減少額外功可以提高機械效率.(.( ) )3.3.額外功一定額外功一定, ,減少總功可以提高機械效率減少總功可以提高機械效率.(.( ) ) 要點一要點一感悟解題規(guī)律感悟解題規(guī)律培養(yǎng)科學思維培養(yǎng)科學思維對機械效率的理解對機械效率的理解 1.1.機械效率、有用功、額外功及總功的辨析機械

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提升重物時, ,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械在運行一般情況下額外功是機械在運行過程中過程中, ,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, ,實際情況中實際情況中, ,額外功總是存在的額外功總是存在的. .例如例如, ,對滑輪組而言對滑輪組而言, ,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、、提升重物過程中克克服滑輪與輪軸之間的摩擦力做的功、提升重物過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.機械效率與功率機械效率與功率【典例典例1 1】 ( (20162016四川巴中檢測四川巴中檢測) )關于機械效率關于機械效率, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ( ) )A.A.有用功越大有用功越大, ,機械的機械效率就越高機械的機械效率就越高B.B.額外功越大額外功越大, ,機械的機械效率就越低機械的機械效率就越低C.C.總功越大總功越大, ,機械的機械效率就越低機械的機械效率就越低D.D.有用功與總功的比值越大有用功與總功的比值越大, ,機械的機械效率就

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

11、功越多或有用功越多機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, ,機械效率就越高機械效率就越高. .所以所以, ,在分析機械效率的高低在分析機械效率的高低時時, ,不能只看一個因素不能只看一個因素, ,要全面進行分析要全面進行分析. .D D 解析解析: :機械效率的高低是由有用功、總功兩個因素決定的機械效率的高低是由有用功、總功兩個因素決定的, ,若只分析一若只分析一個因素的大小個因素的大小, ,不能判斷機械效率高低不能判斷機械效率高低. .選項選項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、.選項選項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. .選選項項A,B,CA,B,C只說出影響機械效率高低的一個因素只說出影響機械效率高低的一個因素, ,因此無法確定機械效率因此無法確定機械效率的高低的高低. .選項選項D D正確正確. .(1)(1)對機械進行受力分析和運動狀態(tài)分析對機械進行受力分析和運動狀態(tài)分析, ,找出動力和阻力找出動力和阻力, ,尤其注意分尤其注意分清有用阻力和無用阻力清有用阻力和無用阻力. .(2)(2)根據功的公式求解動力做的功根據功的公式求解動力做的功( (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、) )、無效阻力做的功無效阻力做的功( (額外功額外功).).(3)(3)有用功與總功的比值是機械的機械效率有用功與總功的比值是機械的機械效率. .規(guī)律方法規(guī)律方法 分析求解機械效率的步驟和方法分析求解機械效率的步驟和方法針對訓練針對訓練1 1- -1 1 ( (20162016福建福安檢測福建福安檢測) )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, ,電機的輸出功率為電機的輸出功率為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 要點二要點二 機械的使用和提高機械效率的方法機械的使用和提高機械效率的方法 1.1.提高機械效率的方法提高機械效率的方法(1)(1)減少額外功減少額外功在保證機械能夠安全正常工作的前提下在保證機械能夠安全正常工作的前提下, ,盡量減輕機械本身的重力盡量減輕機械本身的重力, ,可減可減少額外功少額外功. .通過減少克服摩擦力做功通過減少克服摩擦力做功, ,如加潤滑劑、用滾動摩擦代替滑動摩擦等如加潤滑劑、用滾動摩擦代替滑動摩擦等,

15、 ,來來減少額外功減少額外功. .(2)(2)增加有用功增加有用功: :當額外功一定時當額外功一定時, ,在機械能夠承受并且能夠保證安全正常工在機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, ,起重機提起重物時起重機提起重物時, ,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)揮機械的作用充分發(fā)揮機械的作用. .2.2.機械的作用機械的作用: :機械的發(fā)明與使用機械的發(fā)明與使用, ,“延長延長”和和“強化強化”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、其中智能化機械的使用給人類帶來了許多其中智能化機械的使用給人類帶來了許多的便利的便利, ,具有廣泛的應用前景具有廣泛的應用前景. .【典例典例2 2】 ( (20162016山東濟南檢測山東濟南檢測) )如圖所示如圖所示, ,不計任何摩擦不計任何摩擦, ,分別用定滑輪、分別用定滑輪、動滑輪、滑輪組把同一個物體勻速升到同一高度動滑輪、滑輪組把同一個物體勻速升到同一高度, ,其中機械效率最高的是其中機械效率最高的是( ( ) )A.A.定滑輪定滑輪B.B.動滑輪動滑輪C.C.滑輪組滑輪組D.D.無法確定無法確定思路探究思路探究此題中分析機械效率的思路是什么此題中分析機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,則下列結論中正確的是則下列結論中正確的是( ( ) )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.此時裝置的機械效率是此時裝置的機械效率是80%80%CD CD 針對訓練針對訓練2 2- -1 1 ( (20162016福建福州檢測福建福州檢測) )分別用一個定滑輪和一個動滑輪將分別用一個定滑輪和一個動滑輪將兩個相同的重物提高相同高度兩個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滑輪的總功定滑輪的總功一定大于動滑輪的總功B.B.定滑輪的有用功一定大于動滑輪的有用功定滑輪的有用功一定大于動滑輪的有用

19、功C.C.定滑輪的有用功一定小于動滑輪的有用功定滑輪的有用功一定小于動滑輪的有用功D.D.定滑輪的有用功一定等于動滑輪的有用功定滑輪的有用功一定等于動滑輪的有用功解析解析: :因為兩個重物的重力相等因為兩個重物的重力相等, ,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, ,故選項故選項D D正確正確,B,C,B,C錯誤錯誤; ;在使用動滑輪時在使用動滑輪時, ,還要把動滑輪還要把動滑輪一同提高一同提高, ,而在使用定滑輪時而在使用定滑輪時, ,卻不用卻不用. .所以所以, ,定滑輪的總功小于動滑輪定滑輪的總功小于動滑輪的總功的總

20、功, ,故選項故選項A A錯誤錯誤. .D D 測評學習效果測評學習效果演練當堂技法演練當堂技法1.1.關于機械效率的說法中正確的是關于機械效率的說法中正確的是( ( ) )A.A.做功越多做功越多, ,效率越高效率越高B.B.機械的輸出功率越大機械的輸出功率越大, ,效率越高效率越高C.C.機械輸出功率與輸入功率的比值大機械輸出功率與輸入功率的比值大, ,機械效率越高機械效率越高D.D.機械效率可以大于機械效率可以大于1 1C C 解析解析: :由機械效率的定義可知由機械效率的定義可知, ,只有選項只有選項C C正確正確. .2.2.使用動滑輪的目的是使用動滑輪的目的是( ( ) )A.A.

21、提升做功的功率提升做功的功率B.B.提高機械的效率提高機械的效率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: :動滑輪省力不省功動滑輪省力不省功, ,故選項故選項C C正確正確. .3.3.某機械的銘牌標明某機械的銘牌標明“輸入功率輸入功率:1 kW,:1 kW,輸出功率輸出功率:800 W”,:800 W”,下列說法中正下列說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.該機械的效率為該機械的效率為80%80%C.C.該機械的額外功率為該機械的額外功率為800 W800 WD.D.以上說法都不對以上說法都不對B B 解析解析: :根據機械效率的定義可以判斷選項根據機械效率的定義可以判斷選項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) )利用一個動滑輪將重利用一個動滑輪將重140 N140 N的物體勻速提高了的物體勻速提高了3 m.3 m.設動滑輪重設動滑輪重10 N,10 N,繩重和摩擦不計繩重和摩擦不計, ,則利用動滑輪做的有用功是則利用動滑輪做的有用功是 J,J,額額外功是外功是 J,J,此動滑輪的機械效率是此動滑輪的機械效率是. . 答案答案: :420420303093.3% 93.3%