初二下冊物理（北京版）-機械效率學(xué)案

《滑輪》學(xué)習(xí)任務(wù)單【學(xué)習(xí)目標】知道機械功的原理：使用任何機械都不省功了解有用功、額外功和總功知道機械效率的概念了解提高機械效率的意義、途徑和方法【課上學(xué)習(xí)任務(wù)】物理實驗一直接用手提升物體——模擬小壯拉石料使用動滑輪完成相同的工作——模擬小瘦拉石料的情況力/N移動距離/m力做的功/JT=h=W=F=s=W1=實驗結(jié)論：物理實驗二省力杠桿是否省功力/N移動距離/m力做的功/JT=h=W=F=s=W2=實驗結(jié)論：物理實驗三費力杠桿是否省功力/N移動距離/m力做的功/JT=h=W=F=s=W3=實驗結(jié)論：從三次實驗中，你發(fā)現(xiàn)使用機械做功的共同特點是什么呢？建立新知機械功的原理：有用功：總功：額外功：關(guān)系式：計算額外功：使用機械有用功/J總功/J額外功/J動滑輪繩端0.20.24省力杠桿繩端0.20.36費力杠桿繩端0.20.29建立新知機械效率：公式：學(xué)以致用小瘦利用動滑輪在20s內(nèi)將總重700N的建筑材料勻速提高4m，小瘦拉力大小為500N。求：①他所做的有用功是多少?②他所做的總功是多少？③他所做的額外功是多少?④動滑輪的機械效率為多少？你能給小瘦一些切實可行的方法來提高使用動滑輪的機械效率嗎？【課后作業(yè)】1.（單選題）下列關(guān)于機械效率說法正確的是()A．機械效率可能大于1B．減小額外功可以提到機械效率C．功率大的機械，機械效率高D．有用功占總功的比例越大，機械效率越高2.（多選題）小紅利用如圖1所示的裝置勻速提升重物A，下列說法正確的是()A.增大提升重物A的高度，可以增大有用功B.增大提升重物A的速度，可以增大有用功C.減小定滑輪的重力，可以減小額外功D.減小動滑輪的重力，可以減小額外功圖圖13.學(xué)習(xí)完機械效率后，小明認為只要有用功越多的機械的機械效率越大，他說的對嗎？為什么？FF圖2A4.某學(xué)校圖書館新進了一批圖書，每包45kg，要從一層運送到約10m高的四層，圖書管理員想省力的完成工作，在承重范圍之內(nèi)他從實驗室找到兩種滑輪，甲滑輪質(zhì)量為1kg，乙滑輪質(zhì)量為0.5kg，你建議他使用滑輪，你的理由是。圖2是管理員用動滑輪提升圖書的示意圖，他用豎直向上的拉力F，在50s的時間里，將45kg的圖書運到四層。(g=10N/Kg)在這個過程中，拉力F做的功為5000J。求：(1)有用功是多少；(2)動滑輪的機械效率η(3)拉力F的功率P；5.閱讀下面材料，回答問題人類機械的發(fā)展——蒸汽機的發(fā)展史蒸汽機的出現(xiàn)使人類從依賴人力、畜力等原始動力中解脫了出來，實現(xiàn)了機器大生產(chǎn)，帶領(lǐng)人類進入蒸汽時代。圖3引領(lǐng)17-19世紀工業(yè)革命的蒸汽機，起源1679年法國物理學(xué)家帕平發(fā)明的高壓鍋如圖3所示，1690帕平根據(jù)高壓鍋的圖3英國工程師塞維利仔細對帕平設(shè)計方案進行了研究，改良的蒸汽機為煤礦的開采抽水，也被命名為“礦工之友”。然而塞維利蒸汽機問題很多：效率很低，為了維持機器的運轉(zhuǎn)需要燒很多的煤，好在它用于煤礦抽水工作，煤有的是。大約1712年，紐科門綜合了兩人研究蒸汽機中的優(yōu)點，將抽水系統(tǒng)和動力蒸汽系統(tǒng)分開，雖然它的機械效率只有0.5%左右，但紐科門蒸汽機在當(dāng)時非常成功，成為煤礦開采的必備設(shè)備，并連續(xù)使用了六十多年。直到1763年瓦特偶然一次給學(xué)校修理一臺紐科門蒸汽機模型時，對其工作原理，機械效率，制造工藝進行了深入思考，經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)在每次氣缸循環(huán)中有四分之三的蒸汽熱量被白白浪費了，1769年瓦特改良了的蒸汽機的效率為紐科門蒸汽機的三倍，瓦特于1781年發(fā)明雙向氣缸，1784年發(fā)明了平行四連桿機構(gòu)，1788年發(fā)明離心式調(diào)速器，1790年發(fā)明蒸汽機氣缸示工器。蒸汽機的工作性能與效率大大提高使蒸汽機先后應(yīng)用于紡織、采礦、冶金、造紙等工業(yè)部門。由蒸汽機為機械供給推動力結(jié)束了人類對\t"/item/%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E9%9D%A9%E5%91%BD/_blank"畜力、\t"/item/%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E9%9D%A9%E5%91%BD/_blank"風(fēng)力和水力的由來已久的依賴。以機械取代人力，機械化生產(chǎn)量遠遠大于手工勞作的生產(chǎn)量，掀起一場工業(yè)革命。蒸汽機技術(shù)不斷改進，從最初的紐科門蒸汽機效率為0.5%到1840年可達8%，再到20世紀最高可達到20%以上，極大提高了機械效率，不過也遠不能讓人滿意。隨著技術(shù)的進步，19世紀末，汽油機和柴油機的出現(xiàn)以及電動機開始發(fā)展和推廣，20世紀初，電動機已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中取代了蒸汽機成為驅(qū)動機械的基本動力。新理論，新材料，新的加工工藝的不斷提出，也將會給機械效率的提高帶來更大的空間，人類探索的腳步永遠不會停止。文章向我們展示人們在蒸汽機的制造和改良過程中，非常關(guān)注的是哪個物理量？你認為隨著技術(shù)的發(fā)展，人類能不能制造出機械效率為100%的機械，為什么？想一想，我們在使用機械工作時都會關(guān)注哪些物理問題呢？【課后作業(yè)參考答案】1．答案：D解析：A.使用機械時由于額外功的存在機械效率都小于1；B.題目沒有說明有用功的變化情況，根據(jù)公式，所以機械效率不一定提高；C.功率越大表示做功越快，但做的功多少是有用的，多少是額外的卻不一定，所以機械效率不一定高。答案：AD解析：B.增大提升物體A的速度，可以提高功率，W=Pt，由于不知道做功時間，所以功率大不一定做功多；C.我們知道對于滑輪影響額外功的因素是動滑輪重和軸與輪的摩擦，定滑輪固定不動，所以沒有移動距離s=0，根據(jù)W=Fs，不做功，所以不會影響額外功。答案：不合理。解析：我們雖然知道有用功越多，但在不知道額外功多少的情況，也不能判斷機械效率的高低。答案：0.5kg，完成相同的提書任務(wù)，減小動滑輪重，可以減小額外功，在有用功相同情況下提高機械效率。