物理九年級人教新課標153功率

1、人教版15.3功率教案(附學習方法指導) 【學習目標】1了解有用功、額外功、總功的概念； 2理解機械效率的公式，會做簡單的計算；3探究測定幾種簡單機械的機械效率，能測定某種簡單機械的機械效率，形成研究問題的方法；4通過實驗探究，養(yǎng)成與同學合作交流的意識以及創(chuàng)新意識【基礎(chǔ)知識精講】在日常生活中，會出現(xiàn)很多對物體做功的情況，雖然達到了相同的目的，但做功的過程有時是不相同的其實不僅是采用的形式不同，里面還有很多東西是有差別的，學過了今天的知識，你就會明白了1有用功、額外功和總功（1）定義從字面上理解，“有用功”“額外功”“總功”的意思分別是：有用的功，額外的功和總共做的功，是這樣嗎？我們舉個例子來分

2、析一下如果讓你把重100 N的砂子運上三樓，你會想到哪些方法？如圖14-13所示，你可以采取圖中甲、乙、丙所表現(xiàn)的三種方法甲 乙 丙圖14-13甲是將砂子裝入桶中，由人提桶上三樓，達到運送目的在此過程中，你做了哪些功？有對砂子做的功、有對桶做的功和對你自己做的功乙是將砂子裝入桶中，在三樓安裝一個動滑輪，人站在三樓上，用動滑輪將裝砂的桶提上三樓在這個方法中，你做了哪些功？有對砂子做的功、有對桶做的功和對動滑輪做的功丙中是將砂子放入袋子中，同樣用動滑輪將袋子提到三樓在這種方法中，你做了哪些功？有對砂子做的功，有對袋子做的功和對動滑輪做的功分析完了，我們將甲、乙、丙三種方法做的功進行比較：甲：W砂、

3、W桶、W人 乙：W砂、W桶、W動 丙：W砂、W袋、W動在上表中不難看出，三種方法中都對砂子做了功，而且也只有這一項功是三種方法都做了的，其實這也是我們所需要完成的任務這樣做的功叫有用功除W砂之外，每種方法中還有W桶、W人、W動、W袋，但每種都不完全相同，這與我們采用的方法有關(guān)系，這些都是為完成目的不得不額外做的功說到這里，你可能有疑問：能不能不出現(xiàn)這些額外做的功？那么，你能想出不用額外做功，直接將砂子“弄”上三樓的方法嗎？沒有吧，這樣的方法是不存在的，或者說不論用什么方法達到目的，都會不得不額外做些我們將這些額外負擔所不得不做的功叫額外功每做一次功時，有用功與額外功之和就是總功根據(jù)上述定義，我

4、們將圖14-13的甲、乙、丙三種方法中做的功分列成：甲：W有用=W砂 W額外=W桶+W人 W總=W砂+W桶+W人乙：W有用=W砂 W額外=W桶+W動 W總=W砂+W桶+W動丙：W有用=W砂 W額外=W袋+W動 W總=W砂+W袋+W動再來看個例子：起重機如果由電動機帶動，總功在數(shù)量上就等于實際消耗的能，有用功只是起重機將物體抬高時所做的功，而那些克服摩擦所消耗的能就屬于額外功了你能再舉出一個例子，說明哪些是有用功，哪些是額外功嗎？自己試一試（2）三者的關(guān)系由上述定義，我們可以看出有用功、額外功和總功三者的關(guān)系為：W總=W有用+W額外即總功等于有用功和額外功之和而額外功是不得不做的功因此，下列關(guān)系

5、也總是成立：W總W有用這兩個關(guān)系是純粹的數(shù)學關(guān)系，很好理解2機械效率在實際做功的過程中，雖然不得不做一些額外功，但我們總是希望額外功能小一些，可以減小不必要的能量的損耗這樣一來，有用功在總功中占的比例就會大些為了表示這個比例，物理學中引入了機械效率這個物理量（1）定義和定義式機械效率被定義為：有用功與總功的比值，用希臘字母“”表示根據(jù)定義寫出公式：=（2）說明關(guān)于機械效率，在此我要做兩點說明：一是在實際計算中，機械效率通常被表示為一個百分數(shù)；二是由于W總W有用，所以1，因此機械效率必然小于100%如果有人告訴你某機器：大于1或大于100%，那肯定是錯誤的（3）簡單計算將功的計算公式與機械效率的

6、計算關(guān)系相結(jié)合，我們來做一個例題：例：起重機把質(zhì)量為0.6 t的重物提升了3 m，而它的電動機所做的功是3.4×104 J，起重機的機械效率是多少？解：起重機提升重物所做的功為有用功，因此：W有用=Fh=( )=mgh=0.6×( ) kg×( )×3 m =1.8×104 JW總=3.4×104 J所以=( )= =( )計算時要注意結(jié)果為百分數(shù)（4）斜面的機械效率在這里，我們來探究一下斜面的機械效率在影響機械效率的許多因素中，摩擦是一個重要因素例如，把物體拉上斜面時，就要克服物體與斜面之間的摩擦力而做額外功，這里我們要研究的是：光

7、滑程度一樣的斜面，當它的傾斜程度不同時，斜面的機械效率是否相同如圖14-14所示，找一條長木板，一端墊高，成為一個斜面我們的目的是把物體抬到高度為h的位置因此，我們無論采用什么方法，都要達到這個目的，所以我們所做的有用功就是相當于直接把重力為G的物體抬高h時所做的功，所以W有用=Gh 圖14-14為了省力，我們往往不把重物豎直提升，而是采用一些省力的機械，斜面就是省力機械，因此，我們把重物放在斜面上，用力F將它拉到斜面頂部，如果斜面長為s，那么在此過程中做的總功為W總=Fs由此分析可見，在實驗過程中知道了G、h、F、s的大小，才能計算出W有用和W總，才能計算出機械效率把小車放在斜面上，用彈簧秤

8、拉著小車在斜面上勻速上升，注意要讓小車保持勻速直線運動，讀出這時拉力F的大小，當小車達到高度h時停止，用刻度尺測出小車移動的距離s和小車被抬高的高度h，用彈簧秤測出小車的重力G，記錄到下面的表格中改變木板的傾斜程度，再測量兩次斜面的機械效率斜面的傾斜度小車重量G(N)斜面高度h(m)沿斜面拉力(F)斜面長(m)有用功W有(J)總功W總(J)機械效率在進行探究實驗之前，你猜想一下：斜面能省力多少與斜面的傾斜程度有什么關(guān)系？斜面的機械效率與它的傾斜程度有什么關(guān)系？完成探究后再看，你當初的猜想是否正確【學習方法指導】求機械效率的方法求簡單機械的機械效率是日常生活、生產(chǎn)中常遇到的問題先來看兩道例題：例

9、1：一斜面長5 m，高2 m，用500 N的力沿斜面將重為1000 N的物體推上去，求它的機械效率解：在此過程中總功為推力做的功：W總=F·s=500 N×5 m=2500 J有用功為將物體抬到斜面頂部的功：W有用=F·s=Gh=1000 N×2 m=2000 J則機械效率為： =80% 例2：如圖14-15滑輪組，被提起的是質(zhì)量200 g的物體，對繩子自由端的實際拉力是0.8 N，當物體升高0.2 m時，求滑輪組的機械效率解：有用功為W有用=F·s=G·h=mgh=0.2 kg×10 N/kg×0.2 m=0.4

10、 J動滑輪由3股繩子承擔，所以s=nh=3×0.2 m=0.6 m則總功為W總=Fs=0.8 N×0.6 m=0.48 J 圖14-15=83.3%在這兩道例題中，我們不難看出，當機械用于提高物體時，有用功為不用機械而直接將物體勻速提高做的功，即有用功為W有用=Gh，而總功為拉力大小與物體在拉力方向移動的距離，即W總=Fs在滑輪組的機械效率中，s=nh（n為共同承擔動滑輪的繩子股數(shù)），但由于考慮摩擦和滑輪的重力，F(xiàn)，這一點你應該注意通過上述分析，我們可以得出計算簡單機械的機械效率公式為= =你學會了嗎？可以用這種方法做兩道題試試【知識拓展】機械效益使用機械的最終目的之一是省

11、力就一般而言，不同的機械省力的情況不同為了比較各種不同機械的省力程度，物理上還引入了一個機械效益的概念機械效益定義為機械產(chǎn)生的對外作用力（P）跟外界施于機械的力（F）之比，若以A表示機械效益則：A=對于杠桿，A就是動力和阻力之比；對于輪軸，在不考慮摩擦情況下，A等于輪半徑和軸半徑之比；對于斜面，在忽略摩擦的情況下，A等于斜面的長和高之比根據(jù)定義，機械效益是由實際測得的機械對外作用力（有用阻力）和外界施于機械的力（動力）的大小所決定的同樣克服一個有用阻力，有時因為機械潤滑得好，無用阻力就小，需要的動力也就小因此，機械效益就大，反之，機械效益就小新機械的機械效益往往比舊機械的機械效益大些機械效益又稱“機械利益”，有時亦稱“力比”概括地說，機械效益是一個描述機械省力程度的物理量機械效率與機械效益的聯(lián)系和區(qū)別：機械效率與機械效益是兩個比較類同的概念，使用時稍不留心就要混淆經(jīng)過以上分析，我們可以得出以下兩點：（1）機械效率是描寫機械做功本領(lǐng)程度的一個物理量，它研究機械做功情況時引出；機械效益是描述機械省力程度的一個物理量，它研究機械省力情況時引出（2）機械效率與機械效益都是一個無單位的純數(shù)，機械效率總是小于1，而機械效益A可以小于1，也可以等于1或大于1【問題點撥】1起