机械效率相关知识及拓展.docVIP

一、“机械效率”相关知识与拓展 （一）“机械效率”在力学知识中的地位 《机械效率》是初中力学的重要内容，学生在学习功的概念以及功的原理的基础上建立了有用功、额外功和总功的概念，并将此用于描述机械性能得出“机械效率”这一重要参量。本节的教学总目标是在学生对各种简单机械已获得具体的感性认识之后，通过科学探究活动和推理分析，从而建立起“机械效率”的概念。并且能应用“机械效率”知识解决相关问题。机械效率是衡量机械性能的重要指标之一。引导学生思考如何从功出发研究机械的性能。通过对物理情境和实验的探讨，明确有用功、额外功、总功的含义。通过观察和实验测量，让学生理解机械效率的概念。进一步分析机械的做功问题，使学生深入理解“功”是反映力的作用“成效”的物理量。为本章最后机械能守恒定律的学习奠定基础。 根据课程标准要求和全面提高学生素质的需要，本节教学目标可参考以下内容： 1．知识与技能 ?? 知道有用功、额外功和总功概念。 ?? 理解机械效率概念和物理意义。 2．过程与方法 ?? 通过参与探究斜面和动滑轮的机械效率的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案 ?? 通过分析研究动滑轮机械效率实验，培养学生科学思维方法和动手操作的能力。 3．情感、态度和价值观 ?? 具有对科学的求知欲，乐于探索日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识 ?? 在实验中培养合作精神，养成实事求是、尊重实验结果的科学态度 （二）“机械效率”及相关知识的联系 1. 有用功和额外功 有用功是人们为了完成工作目的所必须做的功，无论采用何种机械哪种方式都必须做的功，例如要想提水上楼，水所受的重力 G 乘以提升高度 h 就是有用功，即 W 有 =Gh，不论提着水沿楼梯走上去，还是用滑轮把水拉上去，都要对水做这么多的功，这个功就是有用功。为了完成这个有用功，人将水提上楼的同时，人还得克服自身所受重力功做，使用机械还需要摩擦力或克服滑轮重做功，这些并非人们需要但又不得不做的功就是额外功 . 想一想 用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？ ?? 有用功和额外功是根据完成某项工作的目的来辨别的。用桶从水井中提水时，对水做的是有用功，而对桶做的是额外功。但是，如果是打捞落入水中的水桶，对桶做的就是有用功，对桶内外残存的水所做的功则是额外功。可见，具体问题，具体分析。 2. 总功 ?? 人们在达到一定目的过程中，实际做的功等于有用功和额外功的总和，这个功叫总功，W 总 =W 有 +W 额。 ?? 斜面： ?? W 总 = Ｆ·Ｓ =Gh + ｆＳ ?? 滑轮组：W 总 = Ｆ·Ｓ =G 物 h + G 实 h 3. 简单机械 斜面的原理：（理想：不计摩擦） 斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一。 滑轮组：（理想：不计摩擦） 与动滑轮相联有几段绳子，则绳自由端的拉力为物体与动滑轮总重的几分之一。 4. 效率 ?? 社会学 ---- 指最有效地使用社会资源以满足人类的愿望和需要。 （ 1 ）从时间角度：指的单位时间里实际 ?? 完成的工作量。效率高， ?? 就是在单位时间里实际 ?? 完成的工作量多，节约 ?? 了时间成本。 （ 2 ）从技术角度 --- 功率是输出与输入功率之比，若此数越接近 1，则显示其效率越好，如某设置的效率在 70%~80% 之间，即输入 1000W，输出 700W~800W 之间， 设置本身消耗 200W~300W 的功率。 （ 3 ）从资源角度 --- 效率是指对于有限资源 ( 如原材料、人力、资金等 ) 的最佳分配方法，是所达到结果与使用的资源之间的关系。 （ 4 ）从管理学角度 ----- 效率是指在特定时间内，组织的各种投入与产出之间的比率关系。效率与投入成反比，与产出成正比。公共部门的效率包括两方面：一是生产效率，它指生产或者提供服务的平均成本；二是配置效率它指组织所提供的产品或服务是否能够满足利害关系人的需求。 5. 热机效率 热机工作时转变为有用功的热量跟燃料燃烧时放出的热量的比值叫做热机的效率，如果用η表示热机的效率， Q1 表示燃料提供的热量，Q2 表示耗散的热量，W 表示所做的机械功，则有η =W/ Q1=( Q1-Q2) / Q1=1- Q2/ Q1 。由此可知 Q1 越大，Q2 越小，热机效率越高，它表明了热机中热量的利用程度。 6. 电源效率 ?? 电源效率是指电源的电能利用率，也就是电源从外部吸收功率与向负载输出功率两者之的比值。高效率的电源可以提高电能的使用效率，在一定程度上降低电源自身功耗和发