机械原理机械效率范文

导语：如何才能写好一篇机械原理机械效率，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

在初中物理教学中，机械效率这个知识点内容貌似简单，概念简单、公式简单，实则不然.教学时，学生不仅要正确理解概念、公式，还要会正确、熟练地应用、分析和进行计算.在教学中应从这几方面考虑资源的开发和利用.

1重视文本课程的资源开发和利用

在概念的建立上，可考虑从生活中的学习效率和工作效率等引入，使之更贴近生活.这样学生更容易接受，也才能更好地体现物理来源于生活的理念.

2实验室课程资源开放

在概念的建立上，可以由实验探究引入，用滑轮提重物和不用滑轮提重物比较做功的多少，找出原因.

3发挥多媒体教学资源的优势

在概念的建立上，利用现代化教学手段多媒体技术、课件、视频等辅助教学.

4社会教学资源的利用

在概念的建立上，利用课外读物、课后小资源、网络、学校图书室等资源辅助教学.

5教学设计

5.1教学过程

（1）有目的复习功（做功的两个必要条件、公式、单位），为下面的学习打下基础.

（2）观看多媒体课件起重机往楼上运砖和人往楼上运砖比较各自的优势与不足.有些优势和不足学生答不上来，为下面的探究打基础.

（3）通过再探究动滑轮，深入探究使用动滑轮过程中做功的情况.（这里可以先展示用手提升钩码，问学生有没有力做功，学生可以自然分析出克服钩码重力G做功了，所做功的大小就等于Gh，达到了将重物G提升h高度的目的，接下去可以提问学生除了直接用力提升重物外，还可以用什么办法来提升重物？学生会分析用杠杆、滑轮（包括定滑轮、动滑轮、滑轮组），然后请学生选择一种简便而省力的提升办法，学生一般会选择动滑轮.然后在黑板上画出动滑轮提重物的简易图，为形象标出F、S、G、h，及相关力做功打好基础.接下去请学生分析在使用动滑轮提升重物时有没有力做功，拉力做功、动滑轮克服重力做功，比较利用动滑轮提升时能否省功，请学生一起探讨如何测量做功的多少，并怎样设计记录表格，以前面有探究实验时设计过的表格为基础，所以学生应该有这个经验，老师在这里只要适当引导，并注意表格设计的规范.

实验次数 G/N h/m F/N S/m Gh/J FS/J η123

注意点：（1）布置实验前先分析三次实验的安排，根据教学要求第二次增加距离，第三次增加物重，分析实验数据的规律， 便于为下面如何提高机械效率的方法打下伏笔.

（2）距离利用S和h的关系，只需测量h，S=2h.

（3）采集两组学生数据，分析数据，得出结论.

FS>Gh，使用动滑轮提升重物，动力F做的功FS大于重物被提升所需做的功Gh，为完成提升重物这个任务，如果直接用手提升重物，需要做功Gh，为完成此目的而做的功称为有用功，记作W有用=Gh，使用机械后同样要完成提升重物G到h的高度，同样地为完成此目的做的功称为有用功记作W有用=Gh，分析：利用机械可以省力，但有没有省功呢？力F总共需要做的功为FS，记作W总=FS，W总>W有用，结论：利用机械没有省功，也就是说总功中有一部分是有用功，还有一部分是使用机械后造成的额外多做的功，并得出W额外=W总-W有用，总结得出：使用机械提升重物可以省力但并没有省功，不但没有省而且还多做了一部分额外功，并请学生通过回忆实验过程分析额外功存在的原因（摩擦、动滑轮的重）.

通过联系生活实际，额外功是没有用的，应尽量减小，而有用功的部分越大做功的效率越高，由此引入机械效率的概念.花这么多时间分析的目的是为了让学生明确区分有用功和总功，因为根据以往经验这两个功的区分是个难点，后面的定义计算等反而一般不会错.

定义机械效率：

我们就用有用功占总功的比例来表示机械效率，η=W有用/W总×100%，对于实际机械由于额外功总是存在，η< 100%，机械效率的高低反映了使用机械时有用功的比例，机械效率越高，反映出机械性能越优.

篇2

一、省力与费力

杠杆判断 给出生活中常见的用杠杆原理工作的实物，让我们判断是省力杠杆还是费力杠杆.解这类题的方法是：第一步找支点，也就是杠杆绕着转动的固定点；第二步分清动力、阻力，一般把人、机械主动给出的力看做是动力，把物体对杠杆的作用力看做是阻力；第三步比较动力臂和阻力臂的大小.

例1 筷子是我国传统的用餐工具，它应用了杠杆的原理，如图1（a）所示.请你判断它是省力杠杆，还是费力杠杆.

分析 首先把其中一根筷子抽象出来（上面的那根），找出支点，再分析动力的方向和阻力的方向，并作出动力臂和阻力臂.筷子的抽象杠杆如图（b）所示，阻力方向如图中F2所示，手指在B点用力以夹住食物，筷子以C点为轴转动，所以C点是支点，B点是动力作用点，动力作用方向如图中F1所示，从图可以看出动力臂小于阻力臂，所以筷子是费力杠杆.

这类题通常以选择题或作图形式出现，属于比较简单的试题，常见的还有瓶盖起子、核桃夹子、医用镊子等，在完成作图题时一定要注意动力和阻力的作用点都要画在杠杆上，而不是物体上.

例2 图2所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，请在图中画出动力F1的力臂l1、鱼线对钓鱼竿阻力，并标出阻力符号.

分析 在此题中，很多同学会把阻力画成鱼的重力，虽然方向都是竖直向下的，但作用点不同，重力作用点在鱼上，阻力作用点在杠杆上，这一点请同学们必须细心.

滑轮组的判断 用滑轮组起吊重物时，不计摩擦和绳重，不计动滑轮重，则滑轮组用几段（n段）绳子吊起重物，提起重物的拉力就是物重的几（n）分之一，即F=■，而这几（n）段绳子是动滑轮上绳子的段数.

例3 借助简单机械将重物提升，若不计滑轮重及摩擦，以下装置最省力的是（ ）.

分析 A图中人直接提升重物，其用力大小就是物体的重力；B图中，在不计滑轮重和摩擦时，动滑轮上有两段绳子承担物重，故人用力F=■；C图中，人利用定滑轮提升重物，它不能省力，用力大小等于G；D图中，滑轮组的动滑轮上有三段绳子承担物重，故人用力F=■.D图中人用力最小.

这类问题需注意：若考虑动滑轮重，计算时可以将动滑轮重加到物重中去，即F=■；滑轮组绳子段数的确定是指动滑轮上的段数，和定滑轮无关.

二、做功与不做功

功由两个因素决定：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在力的方向上通过的距离，两者缺一不可.若物体没有受到力的作用，由于惯性移动了一段距离，则不做功，例如在光滑的水平地面上滑动的小物块，是由于惯性而运动，虽然在水平方向上通过了距离，但并没有水平方向的力作用于它，所以没有力做功；若物体虽受到力的作用，但没有运动，则不做功，例如推一辆陷在泥泞中的轿车却没有推动，所以力不做功；若物体受到力的作用，也通过了距离，但物体受到力的方向跟它运动的方向垂直，则也不做功.例如人手提水桶在水平路上行走，水桶沿水平方向向前运动，这时人对水桶的力是竖直向上的，而水桶移动的距离是水平的，并没有向上移动，也是“劳而无功”.判断力对物体是否做功，就是以上面三种条件为依据的.

例4 在粗糙的水平面上，用100N的水平推力使一个重为500N的物体水平前进了10m，在此过程中（ ）.

A.推力做了1000W的功

B.推力做了1000J的功

C.重力做了5000J的功

D.重力做了5000W的功

分析 物体沿水平方向移动距离10m，推力是沿水平方向的，所以推力做功，其大小计算W=Fs=100N×10m=1000J；而重力方向竖直向下，与运动方向垂直，所以重力不做功.故正确答案为B.同学们的常见错误之一是：不分析某力是否做功，只要看到力和距离，就直接相乘，会错选C答案，也有些粗心的同学，把功的单位与功率的单位混淆，错选A.如其他条件不变，只把“在粗糙的水平面上”这一条件改成“在光滑水平面上”，B选项还是正确答案吗？其实，只要同学们抓住做功的两个必要因素，即能得出正确结论：重力是否做功，看物体在重力方向上有没有移动距离，若有，重力功就等于重力大小与在重力方向距离的乘积，和阻力无关；推力是否做功，看物体在推力方向上有没有移动距离，也与阻力无关.所以正确选项还是B.

三、功率与效率

功率是表示物体做功快慢程度的物理量，大小等于单位时间内做的功，计算公式是P=■，它与做功的多少和时间有关，做功多不一定功率大，功率越大的机器做功越快，但不一定做功越多；在相同的时间内做功多的功率就大；做功相同时，做功时间少的功率就大.

机械效率是有用功与总功的比值，计算公式是η=■×100%，有用功占总功比值越大，机械效率越高.机械效率和功率没有必然关系，也就是说，机械效率高的，功率不一定大，功率大的，机械效率也不一定高.

例5 关于功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）.

A.功率大的机械，有用功和总功的比值可能小

B.做功多的机械，机械效率一定高

C.省力的机械，机械效率一定高

D.两种机械所做的有用功相等时，它们的机械效率一定相等

分析 A选项中“有用功和总功的比值”就是机械效率，根据我们前面的分析：功率大的机械，效率不一定高，也可能小，所以A正确；B选项中“做功多”应该是机械的总功多，但有用功在总功中占的比例不一定大，所以B错；C选项中的“省力机械”只能说明使用机械用力比不用机械要少，但机械省力不省功，所以不能说明其机械效率高，C错；D选项中的“两种机械所做的有用功相等”，不能说明总功也相等，根据机械效率的定义式η=■×100%，机械效率不一定相等，故D也错.

理解总功、有用功和额外功三个概念，是解决机械效率问题的关键.做相同的有用功，额外功越少，机械效率越高，即额外功会影响到机械效率.

例6 某实验小组测一滑轮组机械效率的数据如下表：

根据数据发现：用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，克服动滑轮的重所做的额外功 （相同/不同）；提升的物重增加时，克服摩擦和绳重所做的额外功 （变大/变小/不变）.

分析 对克服动滑轮重所做的额外功而言，题中“同一滑轮组”说明动滑轮重相同，“提升不同重物至同一高度”这句话的关键词是“同一高度”，克服动滑轮所做的额外功可以根据公式W动=G动h计算，且与物重没有关系，大小都等于0.053J，所以第一空填“相同”；而“克服摩擦和绳重所做的额外功”本题中无法用W=Fs计算得出，需要从表格中数据去分析：每一次克服摩擦和绳重所做的额外功W额外=W总-W有

-W动，所以第一次做的额外功W额外1=0.21J

篇3

【关键词】探究式教学 机械效率 学生 讨论

一、引言

在中小学《科学》课改中，探究式教学模式是改革中的一项重要内容。从最新的《科学》教学大纲的内容来看，大部分的课题内容都极具启发性和探究性。这样的课题内容无疑为推进素质教育、提倡探究式教学模式提供了便利条件和可能性。但是，问题的关键是如何在教学实践中真正做到以探究为方向、以探究为内容、以探究为检验标准。这正是教师需要积极思考、集思广益的地方。

笔者认为作为教师，首先应该充分挖掘教材中蕴含的科学探究内容，即哪些知识点教学可以通过探究式教学模式展开；其次，在探究实践中，教师应该充分引导学生通过分析科学家的实验、模拟实验操作，从而切实体会探究的实质，开拓思维，提高探究能力；再者，教师应该依据教学任务和教学时间合理安排、组织学生开展行之有效的探究式教学后的讨论，以凸显探究式课堂教学的连贯性和实效性。

一、“机械效率”课堂中探究式教学的实践研究

（一）教学目标

（1）教学目标的制定。在不同的教学阶段，教学目标不同，因此在制定教学目标时不仅要考虑课时目标，还要考虑单元目标，更要考虑某一学段整体的课程目标。学生通过物理学科的学习获得的发展是多方面的：能力的发展、技能的提高、方法的提升、情感的体验、兴趣的培养等等，这些都不是短时间可以完成的，需要对整个学段进行整体分析和系统规划，合理安排在不同的教学阶段和教学内容中。通过分析，就可以确定教学在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等不同维度的目标。在“机械效率”课堂中，确定教学目标为：引入机械效率的概念，正确理解有用功、额外功的含义，了解影响机械效率的因素。

（2）教学目标的实现方式。在确信教学目标的合理性之后，下面的问题就是思考如何实现这些目标。实现目标的途径有很多，同课异构就是很好的证明。所谓教无定法，关键在于教师要清楚：选择不同的教学方式，对学生发展的贡献是不同的。在进行反思时，可以从教师选择的教学手段和策略的合理性来考虑。在本案例中，教师确定了机械效率概念这一知识目标，教学中通过教师引导，采用探究式教学对机械效率这个问题进行分析，应该说教师关注了“如何使教学目标得以更好地实现”这个问题。

（3）目标的检测。教学目标是否实现，不能仅从主观观察中获知，还需要对学生进行检测，这就要求目标表述应具可测性。教师们常用诸如“理解机械效率的概念”这样的表述，可检测的指标就不够清晰。不妨将上述目标做更具体的表述：会写机械效率的公式、能说出机械效率的科学意义、能解释机械效率小于1的原因等等，这样的指标非常直观，方便检测，教学目标的实现情况就一目了然。当然，也有一些目标，如方法或情感目标，往往不能通过一两节课就可以实现，也难以通过简单的定量检测来说明，对于这样的目标，可以做一些单元的或者学段的设计，另外选择合适的检测工具，通过学生对所设计的单元进行探讨，发挥探究性教学的优势，激发学生的学习兴趣。

（二）教学过程

在“机械效率”课堂的教学中，应该注重探究式教学方法的运用，让学生多动脑去思考问题。其具体教学过程如下：情境呈现，引发学生思考如何将沙子提上桌面；选取其中使用动滑轮的方法，并进行分析讨论，突破课中的难点：有用功、额外功、总功。对大动滑轮、小动滑轮分别提升物体时有用功、总功进行计算和比较，让学生讨论哪种机械更好，从而引出机械效率的概念，并得出机械效率计算的公式。通过让学生思考机械效率的单位，让学生明确机械效率的两个特征。让学生进行充分讨论，从而获知影响机械效率的因素和提高机械效率的方法。

（三）以影响机械效率的因素为题进行探究

教师直接将问题提出：“那同学们，影响机械效率的因素是哪些呢，请大家分组讨论？”学生分小组进行讨论分析，每个小组的学生可以采取不同的方法研究。学生可以通过实验的方法、推导公式的方法以及讨论的方法进行研究，分析过后再由每个小组的组长组织大家进行讨论，提出每一个影响机械效率的因素的同时都要将理由说明清楚，并将讨论结果记录下来，最后再进行组间讨论。

学生最后交流时可能会提出许多影响机械效率的因素，比如物体的重力、绳子的股数、滑轮的个数（重力）、滑轮和绳子的摩擦、提升物体的高度等等因素，但是教师在学生交流时，组织学生对每一个可能的影响因素进行讨论，每个小组发表意见后总结。通过一系列的交流讨论分析总结，并在教师的引导下，最终将影响机械效率的因素总结出为动滑轮的重力、提升物体的重力（在竖直情况下）、绳子和滑轮之间的摩擦，并推导出了每一个影响因素的依据。在总结影响因素之后，教师再引导学生讨论如何提高机械效率，学生继续通过小组合作讨论交流的方法来解决问题就更加顺利了。

在分析机械效率的影响因素的时候，教师可以让学生通过身边的斜面实验或者杠杆实验，具体将它们的机械效率计算出来，并将影响因素改变，测出对应的机械效率，学生会对机械效率的知识完全巩固并理解清楚。

三、总结

中小学《科学》课程的核心在于将理论与实践有效的结合起来，在“机械效率”课堂上进行探究式教学是不可或缺的方法和手段。教师要敢于“放”，学生要敢于“做”，这样便可达到真正意义上的探究式教学。

参考文献：

[1]李金波. 探究性教学过程中学生问题意识的培养[J].考试周刊，2014，（89）.

[2]生伟. 莫让“探究”成“叹究”――例谈有效探究性教学的策略[J]. 中国校外教育，2013，（34）.

篇4

关键词：复习课；教学行为；简单机械和功；有效

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）3-0023-4

1 问题的提出

孔子曰：“学而时习之，不亦说乎”，“温故而知新，可以为师矣”。根据德国心理学家艾宾浩斯发现的遗忘规律，复习是一种对所学知识的再认和重现，同时也是对所学内容的巩固和提升。

复习课一般为一个单元或一个知识板块的复习，常采用“梳理知识―学生练习―教师讲解”的教学流程，梳理知识通常是对某个单元知识的简单罗列。通过练习发现问题查漏补缺。

复习课之所以难上，主要原因如下：

1）实验复习过度知识化，缺乏思维和方法的训练。实验复习是物理复习的一个重要方面，也是复习的难点。复习时，如果把实验重新做一遍，既没有必要，也没有时间。教师往往采用口述实验、让学生看书复习实验、练习实验题等方式唤起学生的深层记忆，学生只是对实验的知识进行了回顾，知其然而不知其所以然，思维并没有得到锻炼。

2）知识琐碎，缺乏条理性。复习课的知识点零碎，复习的内容较多，而时间有限，教师常按教材上的顺序采用讲述、提问等方式进行复习，每个知识点都涉及到，但学生对知识之间的逻辑结构却并不了解，不利于知识的系统化、条理化。

3）知识遗忘，错误的前概念依然顽固存在。由于复习阶段距离新课教学的时间较长，学生对所学的知识已经遗忘得差不多了，头脑中一些根深蒂固的、错误的前概念又暴露出来了，如又出现了 “物体的速度越大，惯性越大”，“用力推桌子，桌子没动，是因为推力小于桌子受到的摩擦力”等错误的前概念。

4）学生参与度低，教学方式单一化。复习课主要采用学生练习、教师讲解的教学模式，教学方式单一。由于繁重的课业负担和精神压力，学生比较疲劳，复习课容易走神，课堂参与度低。

这样的复习教学，学生总是跟着教师的思维走，鲜有自己的思考，思维能力并没有得到提高。所以，创新复习教学的模式是很有必要的。下面以“简单机械和功”为例谈谈复习教学。

2 根据课标重组、整合教学内容

复习教学必须熟悉课标和教材内容。如果按照教材的逻辑顺序进行复习，复习模式单一，有些知识出现重复，而且容易引起学生思维上的疲劳，打破原有教材结构，重组、整合教学内容是很有必要的。

《简单机械和功》一章共5节内容，有1个学生实验，5个活动。《义务教育物理课程标准（2011版）》对本章的基本要求是：1.知道简单机械。通过实验，探究并了解杠杆的平衡条件。2.知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。3.知道机械效率。了解提高机械效率的途径和意义。4.了解人类使用机械的历程。了解机械的使用对社会发展的作用。教材的逻辑顺序如图1。

功、简单机械是学习“机械效率”的基础，所以笔者确定先复习“功”和“功率”，再把简单机械的知识点融合到“机械效率”中，具体教学流程图如图2。教学的重点是杠杆和滑轮的机械效率。

3 根据教学内容，确定教学行为

美国心理学家奥苏贝尔说过：“假如我把全部教育心理学归纳为一条原理的话，那么，我一言以蔽之：影响学习的唯一重要的因素，就是学生已经知道了什么，要探明这一点，并据此进行教学。” 复习教学要驱动学生去主动学习，帮助学生对知识有新的理解，提升学生的思维，采用多种感官刺激，有效减少学生的思维疲劳。

3.1 “功”与“功率”的复习，注重情境创设激发兴趣

教师对复习课教学的情境创设往往重视程度不够，复习仅仅是知识的简单堆砌。复习课中，教师创设情境引入复习主题，更容易激起学生对复习课的兴趣。

情境1：用“广西举重选手蒋惠花为中国摘得青奥会首金”的视频引入“功”，让学生分析举重过程分为几个阶段，每一阶段运动员对杠铃的做功情况，并让学生总结做功的必要条件、功的定义、定义式和单位。

教学行为的选择及其依据：功的教学采用了多媒体教学行为和问题行为。通过多媒体教学行为引起学生对本节课的兴趣，同时渗透了爱国主义教育。通过问题行为采用启发诱导的方式让学生回顾知识，使学生对所学知识印象深刻。

情境2：创设“估测上楼时的功率”的活动情境：让某位同学分别从一楼走上和跑上三楼并计时，假设同学的质量是50 kg， 问两次做功是否相同？功率是否相同？怎么计算功和功率？

教学行为的选择及其依据：功率的教学采用了活动行为和问题行为。活动行为让学生很自然地从功过渡到功率，在情境中帮助学生复习功率。

创设合理的教学情境，通过眼、耳、口、手、脑等多种感官刺激，帮助学生回顾功和功率内容的同时能激发学生的学习兴趣，有利于学生主动参与课堂。

3.2 “杠杆”和“机械效率”整合复习，拓展实验锻炼思维

物理概念、规律的得出离不开实验。通过设计实验能培养学生的思维能力，通过观察现象培养学生的观察能力，通过对实验结论的再思考培养学生的质疑能力。但在复习教学中，教师却很少使用实验行为。

“探究杠杆的平衡条件”是本章重要的学生实验。如果在复习时仅仅讲过一遍知识点或按照书上的流程进行实验，对基础好的同学则没有必要，对基础一般的同学则不利于唤起他们对已经遗忘知识的深层记忆。所以，复习时笔者采取了让学生回顾实验过程，请一个学生演示，再结合教师提问的方式拓展实验启发学生思维。

案例1 复习杠杆的定义、五要素、平衡条件，分类并回顾探究杠杆的平衡条件的实验。回顾实验时，让学生说明实验过程，请一个学生演示，教师适当提问。

先给学生足够的钩码，不给弹簧测力计。

学生演示：先把杠杆挂在铁架台上，然后调节杠杆在水平位置平衡。

教师提问：此时为什么要调节杠杆在水平位置平衡呢？

学生演示：在杠杆10 cm的位置挂上3个砝码，在杠杆的另一侧挂上4个砝码，然后调节杠杆在水平位置平衡。（根据演示，学生发现很难调节杠杆在水平位置平衡）

教师出示弹簧测力计：为什么用弹簧测力计就可以让杠杆在水平位置平衡呢？现在我们怎么做这个实验？

学生演示：先保持钩码和弹簧测力计的位置不变，改变钩码的数量，读出弹簧测力计的示数；然后保持钩码的数量和位置不变，改变弹簧测力计的位置，读出弹簧测力计的示数；再保持弹簧测力计的位置和钩码的数量不变，改变钩码的位置，读出弹簧测力计的示数。（让学生记录数据到表格1中）

教师提问：根据数据，得到什么结论？

教师提出问题：但是，有一位同学得到的结论却是：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，这个结论是否合理？怎么操作才能验证这个结论不合理？

学生回答：将弹簧测力计斜着向下拉（图3）。

学生演示，教师提问：我们发现这个力比原来怎样了？为什么？

教学行为的选择及其依据：杠杆的教学主要采用了实验教学行为。通过学生演示、说明，教师提问、学生思考复习旧知识，同时进行拓展，锻炼学生的思维。

案例2

教师提出问题：1.用杠杆提升重物（图4），什么是有用功，什么是总功？

2.什么是额外功？

3.三者什么关系？

练习：假设弹簧测力计的示数为0.5 N，钩码的重力为1.0 N，钩码上升的高度为0.1 m，测力计移动的距离为0.3 m，杠杆的机械效率为多少？

教学行为的选择及其依据：杠杆的机械效率并不是本课的重点，在杠杆中通过问题串和例题简单复习杠杆的机械效率，帮助学生回顾机械效率的知识。

3.3 “滑轮”和“机械效率”整合复习，串联问题帮助回忆旧知

问题行为是复习中常用的一种教学行为。定滑轮和动滑轮的工作特点难度不大，没有必要采用实验行为。“再探动滑轮”是建立在“探究动滑轮的工作特点”基础之上的。此时，学生已经有了《功》一节的知识储备，教师采用问题行为帮助学生理清思路复习旧知，学生再进行分组实验，计算机械效率，这样能帮助学生巩固所学内容。

案例3 教师让学生判断图5和图6中的滑轮分别是哪种滑轮，并让学生回忆动滑轮和定滑轮的工作特点。

教师提出问题：要测量图6中动滑轮的机械效率，要测量哪些物理量？用到哪些实验器材？操作过程中要注意什么？怎么设计实验数据记录表格？

学生交流，展示汇报。

教师让学生进行分组实验，测量、记录数据并计算机械效率。

教师引导学生总结实验：在这个实验中，哪个功是有用功？哪个功是总功？哪个功是额外功？如何求出该动滑轮工作时的机械效率？（学生回答、计算）

教师评价：不同组的机械效率不同。动滑轮的机械效率与哪些因素有关？有什么办法能提高动滑轮的机械效率？

教学行为的选择及其依据：该教学片断中主要采用了问题行为、实验指导行为等教学行为，帮助学生唤起定滑轮、动滑轮和机械效率的知识以及相关的实验。

3.4 结束语

“简单机械和功”的复习，教师把重点放在了“杠杆”和“动滑轮的机械效率”上，复习过程以问题行为贯穿教学的始终，还采用了实验行为、多媒体教学行为、活动行为等教学行为，采用多种感官刺激，帮助学生缓解课堂疲劳，集中注意力，锻炼思维，提高复习效果和效率。 参考文献：

篇5

    “机械效率”是人教社根据新修订的九年义务教育《物理教学大纲》而修订的初中物理第一册最后一章第三节内容。它是学生在对“力”、“力和运动”、“功和功的原理”等知识有了一定的认识基础上比较综合的一节,且有所扩展,涉及到一定量的计算,在实际中有重要的应用,在社会生活中也有相应的体现。因而,本节内容具有综合性、应用性、实践性强的特点,因学生缺乏对“机械”的感性认识而又有一定的抽象性,《大纲》也提出了“理解”的较高的教学要求。由于功的概念比较抽象,学生对其本质缺乏认识,“功的原理”可以说既简单又复杂,学生也并不一定真正理解,所以学生在学习“机械效率”时也必然有一定的困难。特别是对几种“功”的表现形式、实质意义及相互关系的理解有相应的困难。学生们虽然对物理的学习也有近一年的时间,有了一定的物理基础和理解能力,但他们抽象的理性思维能力仍然较低,对事物的认识仍主要借助于感性认识,需要靠教师的有效引导才能由感性认识上升到理性认识,并通过理性认识的建立和知识的获得,获得获取知识的能力和智能的提高。

    二、  教学目标的确立

    新课标的基本理念是“以学生为本,促进每一位学生的发展”。要突出“以学生为本”,要促进每一位学生的发展,教学目标的定位就不应仅仅停留在学生知识的获得和技能的提高上,要定位在不仅使学生获得知识和技能,更应通过经历获得知识的过程,领悟知识形成过程中的思想方法和过程方法,感悟知识在生活实践中的体现和应用,从而产生热爱科学,热爱生活,人与人团结合作、和谐相处,共同发展的情感态度。同时在学习过程中应培养学生的问题意识,提出问题的能力以及创新精神和实践能力。具体目标是:

    1.知识与技能:使学生理解有用功、额外功和总功及相互关系,理解机械效率的意义;能正确认识几种功的表现形式,能利用机械效率解决有关问题。

    2.过程与方法:通过学生实践,教师引导启发,培养提高学生的三种意识,即:问题意识、合作意识和创新意识;四种能力,即:动手实践能力,合作交流能力,获取新知识的能力以及分析和解决问题的能力。

    3.情感态度与价值观:使学生通过实践探究,合作交流,感受到获取知识的成功喜悦,感悟到合作学习的重要和知识的科学价值,从而激发学生学习的热情和动机,提高学习的自信心。

    三、教学重点、难点

    本节课的知识重点是功的几种外在形式及意义,机械效率的意义,而教与学的重点则是实验启导,合作交流,自主建构,发展智能。

    四、         教学设计思想

    1.运用“问题教学法”,激发引发学生学习动机和探究欲望。所谓“问题教学法”就是组织学生在教师指导下,围绕有关问题展开主动的探究和学习,谋求问题的解决,并通过系列问题的解决实现知识的迁移、巩固,最终达到知识掌握和灵活运用以及创新精神形成和实践能力提高之目的。

    学生在生活中可能已经知道“效率”一词,但对“效率”的真正意义不一定能真正理解。为了激起学生学习本节内容的热望,引发学生的学习需求,上课伊始,老师就鼓励学生讨论并结合自己的生活或熟悉的生产实际,交流回答对“效率”一词的认识,指出在哪些场合下涉及到“效率”问题?教师可在肯定学生讨论回答的基础上指出,本节课所研究学习的机械效率在物理学中有其独特的意义。接着组织学生做用滑轮组提升重物的实验。实验中教师再引导学生注意观察滑轮组的工作情况,将实验全过程分解为重物升高和手拉弹簧测力计上升两个过程,指导学生分别计算两个过程中做功的大小,启发学生有何发现?能否提出相关问题?再引导思考、分析、解释其原因,从而使学生认识有用功、额外功和总功这些概念。然后再通过多媒体展示教材P210图14-6中的问题,再次激发学生思维,组织学生讨论、交流,使认识趋同,进而认识机械效率问题。最后再安排学生做用斜面升高物体的实验,让学生再实践、再认识,产生认识上的飞跃。整个学习认知过程突出实践——认识——再实践——再认识这样一个渐进过程。学生经过一个问题激发、实践探究、发现新知、解决问题、应用深化的获知提能和情感交流的体验过程,知识的获得有实践依托,真实可靠,理解自然,自然也掌握得比较牢固。

    2.体现物理学科的特点,为学生学习提供真实的学习情景和感性的学习材料,让学生在实践中学习,在实践中感悟,在实践中提高。同时运用多媒体手段呈现学习内容,对学生产生多重刺激,使其能保持较高的学习热情和集中注意,提高学习的效率和效果。

    3.切实落实学生的主体地位,发挥学生的主体作用。一是组织学生动手操作,合作交流,自主建构;二是教师适时的恰如其分的点拨、引导、激发、鼓励,学生能说的尽量让学生说,教师不说或少说,结论组织学生自己得出、自己表述,而不是教师给出,问题让学生自行解决,并鼓励学生大胆质疑教师,让学生上讲台当“学生的教师”。

    五、         教学手段与方法

    问题激发,实验探索,合作互动,自主生成。

    六、         教学流程设计:略

    七、         教学过程实施

    (一)新课导言:

    1.简述前面已学习了功和功的原理,明确今天要学习的内容——机械效率,并板书课题或用媒体呈现。

    2.说明现代社会是一个讲“效率”的社会。鼓励同学们结合生活实际相互谈谈对“效率”的理解和在哪些情况下存在“效率”问题,组织学生讨论并回答。

    3.教师说明物理学中的“机械效率”有其特殊的含义,今天我们通过实验来研究认识它。板书或媒体呈现实验探究题目。

    (二)教学过程:

    1.组织学生分组实验:将实验器材放在课桌上,要求:⑴四人一小组合作实验(一人操作,一人记录,一人准备汇报,四人都注意观察);⑵提高重物(两钩码)先后采用两种方式:①直接用测力计提起重物;②用滑轮组将重物提升相同的高度(10cm)看两种情况下各做多少功?⑶将记录数据填入表中并处理;⑷实验中应注意物体向上运动时保持什么状态?并注意观察滑轮组的状态。

篇6

[关键词] 减速传动装置 减速机 平动

一、国外减速传动装置的现状

随着技术的发展，减速传动装置也在不断朝着着提高功率，加大传动比，减小体积，提高机械效率以及提高使用寿命的方向上发展。除了在改进材料品质，提高建造工艺方面努力之外，还需要在减速机的设计上，主要是传动原理和传动结构上进行探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是科技更新的成果之一。减速器与电动机的连体结构，也是需要大力研究的方向，并已有一定的成果，现在国外已经开发生产了多种结构形式和多种功率型号的产品。当下，超小型减速器仍然没有一个较为尖端的研究成果呈世，但据美、荷两国近期所研制的分子发动机的大小均在纳米级的范围之内，这也说明了，如若能够在减速传动装置中辅助纳米级的减速器，将有更加广阔的前景。

二、国内减速传动装置的现状

当下国内的减速机传动装置主要为齿轮传动与及蜗杆传动，但他们都有着功率同重量的比值明显偏小的缺陷，有着传动比较大，但其机械效率却反而呈现出较低的问题。由于其在传动理论上、工艺水平和材料品质方面没有大的突破，因此，还是没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。九十年代初，三环（齿轮）减速器，可在单位时间内获得较大的传动比，也能够传递出较大的负荷值，其无论从体积方面还是从其重量方面都轻于定轴齿轮减速器，且其结构简单，效率亦高。北京理工大学研制成功的"内平动齿轮减速器"不仅继承了三环减速器的长处，且其功率与自重（体积）的比值较大，加上其输入轴与输出轴处于同一轴线上，在国内上处于较为领先的地位上。但其也有不足之处，主要有：（1）为了避免传动发生渐开线齿廓重叠干涉，为此内齿轮辐应采用角变位齿轮传动中的正传动，将齿高降低，形成与标准相悖的短齿。当齿数差减少，将能够防止在发生齿廓的重叠所造成的干涉时，使得传动机构的动力学性能变差。（2）结构上需要多个内齿啮合副，这增加了装配难度，同时也为精度设计增加了限制条件。

三、平动齿轮减速器工作原理简介

平动齿轮减速器是指一对齿轮传动中，一个齿轮在平动发生器的驱动下作平面平行运动，通过齿廓间的啮合，驱动另一个齿轮作定轴减速转动，实现减速传动的作用。平动发生器可采用平行四边形机构，或正弦机构或十字滑块机构。一般采用平行四边形机构作为平动发生器。平动发生器可以是虚拟的采用平行四边形机构，也可以是实体的采用平行四边形机构。其中有实用价值的平动齿轮机构为内啮合齿轮机构，又分为内齿轮作平动运动和外齿轮作平动运动两种情况。由外平动齿轮减速机构原理研制的减速器，亦称三环（齿轮）减速器。由于内齿轮作平动，两曲柄中心设置在内齿轮的齿圈外部，故其尺寸不紧凑，不能解决体积较大的问题。内平动齿轮减速，其外齿轮作平动运动，驱动内齿轮作减速转动输出。由于外齿轮作平动，两曲柄中心能设置在外齿轮的齿圈内部，大大减少了机构整体尺寸。北京理工大学研制的“内平动齿轮减速器”就是利用的这个技术。

本理论下生产的减速机主要有以下优点：①其具有较大范围的传动比，始于I=10，传动比MAX≥1000；②传递功率范围大：并可与电动机联成一体制造；③其结构不复杂，体积重量不笨拙，约为现有齿轮减速器的2/3；④机械效率高。其啮合效率＞95%，整机效率＞85%，其减速器的效率受传动比的影响较小；；⑤I/O shaft（输入输出轴）皆处于同一轴线。常见的减速器的性能比较见表1。

注：NP-100为内平动齿轮减速器，SEW减速器的质量含电机

四、中国减速传动装置发展前景

随着近几年以来，我国的减速传动装置飞速发展。随着中国经济的发展，国家对基础项目建设的重视，使得各行各业对减速机的需求进一步加大，整个行业仍将保持快速发展态势，特别是，随着齿轮减速机的不断增长，加上越来越多的进口设备将其用来进行配套使用。因此，国内减速机企业必须抓住机遇，大力研发新型的减速机，提高技术水准，做到传动率大，负荷高，体积小等优点满足市场的需求。

减速传动装置的发展机遇已经到来，国内的减速机建造企业应该抓住机遇，开发新的技术，提高材料工艺和制造技术。特别在齿轮减速机的方面应该在平动齿轮减速机的基础上，精益求精，克服缺点，制造出具有世界先进水平的减速机，抢占世界市场，扩大市场份额。比如江苏泰隆减速机股份有限公司积极进取，开拓创新，秉承向技术要效益的宗旨，加快产品开发，特别是提出了“模块化设计”打破国际上的技术垄断，在国际市场上抢占了一席之地。另一个行业龙头江苏泰兴减速机股份有限公司，20年来关注与技术创新，产品创新．完成从生产维持型企业向产品开发型企业的超越。

五、总结

减速传动装置制造企业必须秉承“技术创新，产品创新”的发展方向，向技术要效益，大力开发新产品，特别在齿轮传动减速机方面，提高材料工艺，研发新技术，做到传递功率大、体积小、传动比大、机械效率高重量轻来适应我国的发展需要。

参考文献：

[1]孟春,赵玉良,尹文杰.我国重型机械用减速机的现状和存在的问题[J].重型机械.2010(S2).

[2]机械设计手册编委会.机械设计手册(单行本)齿轮传动[M].北京:机械工业出版社,2007（43）.

[3]王松雷,韩刚.内平动齿轮减速器应用研究[J].机械研究与应用.2007(4): 30-31.

篇7

“设计、制作一个由简单机械组成的机械模型”这一实践活动是初中学生第一次接触的研究性学习内容。这节知识跟学生生活密切相关，是从生活走向物理、从物理走向社会的好章节。

本课设计一方面力求体现学生通过知识的学习，会利用杠杆、滑轮、轮轴、斜面等简单机械进行组合，解决生产、生活中的具体问题。

另一方面学生通过本次活动，应学会如何进行物理综合实践活动，即课前准备什么，准备到什么程度，如何进行课堂教学，如何对活动进行评价等。

由于本节课从形式到内容都能很好地体现物理教学的三维目标，所以，笔者以本节课为例，最大程度地激发学生学习物理的兴趣，增强他们学好物理的信心，培养他们学习物理的能力。

2教学目标：

知识与技能：复习、巩固本章的理论知识，了解简单机械杠杆、滑轮、轮轴、斜面、螺旋等在生产、生活中的应用实例。

方法与过程：培养理论与实践相结合的作风，学以致用，会根据杠杆、滑轮、轮轴、斜面、螺旋等的特点，设计、制作一个由简单机械组成的机械模型，获得亲身参与实践的体验和经验。

情感、态度和价值观：通过简单机械组合模型的设计、制作，培养学生的动手能力和创新精神，培养学生的互助合作的团队精神。

3教学重点：

小组合作制作组合机械的模型、对各小组活动进行评价。

4教学难点：

对各小组活动进行评价。

5教学方法：

研究性学习教学法。

6活动设计思路：

教材提供了教学的框架和资源，而课前、课堂活动的组织、安排，内容的逻辑处理却是教师的再创造过程。本节课是本书第一章的结尾，又是初三学生刚刚接触综合实践活动。以培养兴趣为出发点，以锻炼思维和提高能力为根本，以适时地激发学生的创造能力为本教学设计的主旨。

我将本活动分为两个阶段，第一阶段为课外准备活动阶段。主要由学生讨论确定小组设计方案、活动评价内容、制作机械模型及完成小组活动报告。第二阶段为课堂汇报和评价。每一小组结合作品(机械模型)用PowerPoint进行活动汇报。在每一小组汇报结束后有5分钟时间留给其他小组提问，本小组成员负责答疑，然后全班对此小组活动进行评价。

7活动过程：

第一阶段：

活动准备：

（1）设计组装方案

首先将学生分成五个小组，学生展开想像的翅膀，自主设计组装方案，画出组装图。

其次，将各个小组的设计方案在小组内讨论交流，比较优缺点，研究制定一个能体现本组集体智慧的机械模型设计方案。机械模型要有一定的实用价值，设计时要明确它的用途，根据需要合理选择机械，要有提高机械效率的思想。

然后，大家分工找材料，尽量选用日常生活中常见的器具。选取滑轮拉线时，首先要测量拉线所能承受的最大拉力，使其符合设计要求；还要考虑线的光滑程度，以便于工作减小摩擦力，提高效率，但是不能太光滑，否则容易打滑；还要考虑线的粗细、硬度、质量，过粗过硬的线不便于缠绕且容易滑脱，质量大的线会降低效率等。

设计组装方案：(略)

画出组装图：(略)

（2）全班同学讨论，确定评价项目和评分标准

小组活动表现评价表

小组名称：______小组作品名称：______

（3）分组制作机械模型：

①本小组机械模型设计方案为：(略)

②设计表格，测出用该机械模型提起重物所需的拉力和物重之比以及机械效率。

③完成活动报告，准备运用计算机等媒体对机械模型的原理、技术指标等进行说明。

第二阶段：

（1）各组展示工作成果；交流所制作的机械模型的特点、存在问题和需要改进的地方。

（2）根据全班拟定的评价标准，为各组的表现打分。

（3）通过综合实践活动，学生总结本课题的学习体会。

学生作品举例：

第四小组

多功能步兵战车设计方案

将坦克模型改装，滑轮与杠杆使机械符合实际运用。

本机械以电动机为动力，用齿轮转动，使“车轮”转动，“车轮”上绕上细绳，细绳通过并列的定滑轮，连接重物，“车轮”可向前转，亦可向后转，使重物自由上下，此机械的摩擦力应很小，尽量提高机械效率。

多功能步兵战车说明

本机械利用动滑轮可以省力而设计。机械造型美观，是人们提升不能直接用手提的东西时的首选机械。该机械的效率可达到92．9％，可节约能源等等。该机械与车轮相结合，可移动机械的位置，有创新。根据S=hn，本组使用动滑轮可以更省力。但该机械稳定性不够好，有待于改进，可根据机械具体情况来改进。

8教学反思：

（1）此活动引起了学生极大的兴趣，既为学生提供了一个毕业后回忆的话题，也为学生紧张的学习生活带来了乐趣。

（2）本活动除了课后制作的时间外，用了两节课堂教学时间，即活动过程的第一、二阶段。由于此活动学生兴趣高，学生自由发言时间明显不够，所以活动评价比较匆忙。

（3）活动汇报结束后的自由提问和答辩是课堂最为精彩的地方，也是学生学习知识的无限深化和拓展。如果学生每节课都能这样，那么我们的物理课节节都是好课。

篇8

一、热点扫描

1. 杠杆处于静止状态或匀速转动的状态时,我们就说杠杆处于平衡状态,杠杆的平衡条件是:动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,即

F1l1=F2l2,■=■.

当l1>l2时,F1

当l1F2,这样的杠杆是费力杠杆,但省距离.

当l1=l2时,F1=F2,这样的杠杆既不省力也不费力,称为等臂杠杆.天平就是一种等臂杠杆.

2. 定滑轮实质上是一个等臂杠杆.使用定滑轮不省力,但可以改变力的方向.动滑轮的轴跟物体一起移动,它实质上是一个动力臂等于阻力臂两倍的杠杆.使用动滑轮可以省一半力,但不能改变力的方向.

定滑轮和动滑轮组合在一起叫做滑轮组,使用滑轮组既可以省力,又可以改变力的方向.使用滑轮组时,重物和动滑轮的总重由几段绳子承担,提起重物所用的力就是总重的几分之一,即动力F=■,其中G为重物和滑轮的总重,n为承担总重的绳子段数(即与动滑轮连接的绳子段数).使用滑轮组时,如果物体上升的高度为h,则绳子的自由端移动s=nh.

3. 物体受到一个力的作用,并且沿力的方向通过了一段距离,我们就说力对物体做了功.公式为W=Fs.

做功有两个必要的因素:一个是有力作用在物体上;另一个是物体在力的方向上通过一段距离.

考虑做功问题时,要分析三个方面:物体是否受到力的作用;物体是否发生移动;物体移动方向与力作用方向是否垂直.

4.物体在单位时间内做作的功叫做功率.公式为P=■.功率反映的是做功的快慢.功率大并不一定就说明做功多,这还取决于做功时间的长短.

5. 在应用P=Fv时,如果物体是在大小和方向不变的力的作用下,速度是变化的,可用P=Fv,此时求出的是对应于某一时刻速度v的功率,通常称为即时功率,若物体是做变速直线运动,则可以求出平均速度■,再利用■=F■求出对于这段距离(或时间)的平均功率.

由公式P=Fv可知,当汽车发动机功率保持不变时,它的牵引力与速度成反比,这也是一切机械的基本规律.因此当牵引力较大时,速度相应减小.汽车、拖拉机等动力车辆爬坡和耕田时,需要的牵引力较大,因而速度相应减小.

6. 使用任何机械时,人们所做的功等于不用机械直接用手所做的功,这个结论叫作功的原理.它的另一种表述是使用任何机械都不省功.它是任何机械都遵循的基本原理.

7. 在使用机械时对人们有用的功叫做有用功.在使用机械时对人们没有用但是人们又不得不完成的功叫做额外功,也叫无用功.有用功与额外功的总和叫作总功.

W总=W有+W额或P总=P有+P额.

有用功与总功的比值叫做机械效率,通常用百分比来表示,

公式为η=■×100%=■×100%.

机械效率是表示机械性能的一个物理量,在实际生活中η

若两个机械组合使用,机械1的有用功是机械2的总功,机械2的有用功是整个机械工作过程中的有用功,机械1的总功是整个机械使用过程中的总功.

η=■=■×■=η1・η2 .

8. 物体由于运动而具有的能叫做动能.物体的速度越大,质量越大,动能就越大.物体由于被举高而具有的能叫做重力势能.物体被举得越高,质量越大,重力势能就越大.物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能.物体的弹性越强,形变越大,弹性势能越大.

动能和势能统称为机械能.物体的势能和动能是可以相互转化的,如果没有摩擦等阻力,那么在势能和动能的相互转化中,机械能的总量保持不变.

二、典题讲析

例1杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用.如图5-1所示,护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆,由图中可知它的支点在点(选填“A”“B”或“C”),在匀速拉起时,它属于一个杠杆(选填“省力”或“费力”),并在图中标出动力臂.

讲析判断杠杆种类,依据是比较动力臂和阻力臂的大小.

支点应在C点,是省力杠杆,动力臂见图5-2.

解答C省力杠杆

例2如图5-3所示,学生做“研究杠杆平衡条件”的实验:(杠杆每格长5cm,钩码每个50g)

(1)实验前,发现杠杆左端低、右端高,这时应将杠杆两端螺母向端移动,使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是.

(2)实验时,B处挂有4个钩码,则应在处挂2个钩码,才能使杠杆能在水平位置平衡;使杠杆在水平位置平衡,目的是.

(3)将杠杆左右两边的钩码分别向外移动一格,则杠杆边将会下降;将杠杆两边的钩码下各加上2个钩码,则杠杆边将会上翘.

(4)若用弹簧测力计拉住E处时能使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的最小示数为N,弹簧测力计拉力方向应.若将弹簧测力计倾斜,则拉力大小将变,若在B处再加两个钩码,则拉力大小与力臂的乘积将增大N・m.

讲析(1)杠杆两端螺母移动的方法和托盘天平螺母移动的方法相同.

(2)两次使杠杆在水平位置平衡,目的不同.

(3)杠杆不能平衡时,其转动方向不是沿力大的方向,而是沿力和力臂的乘积大的那个力的方向.

(4)根据杠杆平衡条件,拉力大小与力臂的乘积的增大量等于阻力与阻力臂的乘积的增大量.

解答(1)右,消除杠杆自重对杠杆平衡的影响.(2)d,使力臂在杠杆上,便于直接测量.(3)右,右.(4)1.176,竖直向上,大,0.098.

例3如图5-4所示,在杠杆上另外再施加一个最小力,使杠杆在图示位置平衡,作出该最小力的示意图.

讲析力和力臂的乘积保持不变,要使动力最小,就必须动力臂最大.

作最小力示意图方法:在杠杆上找离支点最远的点,作支点和该点的连线,该连线的垂线方向即动力作用线方向.

注意:动力作用线方向不要搞反了,根据阻力作用效果确定动力方向,标注直角符号.

解答见图5-5.

例4(1)甲、乙两个学生用2m长的轻质扁担抬一筐土,这筐土重300N,将筐放在扁担中间时,两人各承担N;若甲将筐朝自己一侧移动0.5m,此时甲肩负N.

(2)某人用一根轻质竹竿将一个包裹挑在肩上,若他将包裹向靠近肩膀的方向移动,则他施加在竹竿上的动力,他的肩膀承受的压力.(均选填“变大”“变小”或“不变”)

讲析两人抬扁担,扁担可视为杠杆,不过支点不确定,两人肩膀处、筐绳所在处都可以分别视为支点,因此,求两人承担的力,可以有多种方法.另外,两人所用力之和应等于物重.

一人挑担,扁担亦视为杠杆,可将人肩膀处视为支点,肩膀所承受压力应等于物重和手对杠杆压力之和.

解答(1)150,225(2)变小,变小.

例5一条绳子只能承受3000N的拉力,你怎样组装滑轮组才能把重为104N的物体拉起来?要求所用滑轮数最少.(滑轮重及绳重、摩擦均不计)

讲析利用F=G/n,求出绳子股数n,注意最后结果除不尽时,采用进一法;若n为偶数,则动滑轮数是n/2,若n为奇数,则动滑轮数是(n-1)/2;

绳子绕法判断:

方法一:若n比滑轮总数多1,则拉力方向向上;若n与滑轮总数相同,则拉力方向向下,这样就可以从绳子自由端开始,由外向里绕;

方法二:确定绳头在定滑轮上还是动滑轮上,若n为奇数,则绳头在动滑轮上;若n为偶数,则绳头在定滑轮上(奇动偶定),这样就可以从绳头开始,由里向外绕.

解答滑轮组绳子股数为4,因为要求滑轮数最少,所以采用一个定滑轮,两个动滑轮,拉力方向向上,如图5-6所示.(请你试用两种方法绕线)

例6下列功率值与实际最接近的是().

A.中考体能考试中,某同学跳绳时的功率为500W

B.某同学登楼时的功率为150W

C.某同学做俯卧撑时的功率为200W

D.某同学做引体向上时的功率为120W

讲析注意这不是凭空乱猜,而是对力、距离、时间三者的估测,然后用公式进行计算.

跳绳时一般1min内跳150次,每次跳起高度为6cm,以人体重为500N计,可得功率约75W左右;正常登楼时一般登三楼(6m)用时间为20s,则功率为150W左右.

俯卧撑时人用力一般为300N,人上升的距离约为40cm,以1min完成30个计,功率为60W左右;引体向上时,人上升的距离约为40cm,以1min完成10个计,功率为30W左右.

解答本题应选B.

例7用如图5-7所示的滑轮组提升重物(不计绳重和摩擦),问:

(1)当物重为180N时,滑轮组的机械效率为60%,求绳端拉力为多少?

(2)当提升240N重物上升3m时,绳端拉力所做的功为多少?

(3)如果绳子能承受的最大拉力为700N,人体重为600N,则利用此滑轮组能提升的最大物重是多少?

讲析(1)此小题中没有给出距离,所以无法分步求解,应从机械效率的计算公式入手,进行推导:

η=■×100%=■×100%=■×100%.

(2)此小题的关键是不能利用刚才的机械效率,同一个滑轮组,当物重改变时,其机械效率也发生改变.所以必须先利用第一小题中的数据求出动滑轮重,再利用动滑轮重求出现在的拉力大小.

求动滑轮重有两种方法,一种是F=(G+G动)/n,另一种是η=■×100%=■×100%.

还可以在动滑轮重求出后,求有用功和额外功,进而求到拉力做功,即总功.在这里,因为绳重和摩擦不计,所以克服动滑轮重做的功即额外功.

(3)绳子能承受的最大拉力虽然为700N,但因为是向下拉,所以人施加的拉力最大不会超过人的重力,否则人将加速向上运动了.所以绳的最大拉力等于人重力600N.代入相关数据,可得结果.

解答(1)75N(2)1080J(3)2280N

例8在“测定滑轮组的机械效率”的实验中,所用的装置如图5-8所示.

(1)该实验的原理是.

(2)安装好实验器材后,记下钩码和弹簧测力计的线端原先的位置,然后向上提起弹簧测力计,读出的大小,并测出钩码和线端上移的距离.

(3)某同学正确测得钩码上升的高度为0.2m,钩码重1.5N,其他被测和计算的数据如下表:

上表中肯定错误的数据是和,表中空白处为.

(4)某同学猜想滑轮组的机械效率可能与和(至少写出三个)等因素有关,请选择其中一个因素,写出其下面一个步骤:选择因素,步骤.

解答(1)η=■×100%.(2)匀速竖直,拉力.(3)0.4,0.24,83.3%.

(4)物重、绳重和动滑轮重、机械摩擦、物体上升的速度大小、物体上升是否匀速等,因素及步骤略.

例9如图5-9所示是一种蹦极游戏.游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上,另一端固定在高处,从高处跳下.图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,c点是游戏者所到达的最低点.对于游戏者离开跳台至最低点的过程,下列说法正确的是().

A.游戏者的动能一直在增加

B.游戏者减少的重力势能全部转化为动能

C.游戏者通过a点之后,动能越来越小

D.游戏者到c点时,他的动能为零

讲析人从高处落至a点的过程中,重力势能转化为动能,速度增大;

从a点向下,弹性绳开始对人有向上的拉力,绳越长,拉力越大,在拉力小于人的重力时,重力势能转化为人的动能和绳子的弹性势能,人继续加速,当拉力等于人的重力时,速度达到最大值.

从速度最大处继续向下,绳子拉力大于人重力,合力向上,人开始减速,重力势能和动能都转化为绳子的弹性势能,到最低点c时,人的速度为零,动能为零,重力势能最小,绳子的弹性势能最大.

解答本题应选D.

例10在探究“物体的动能与哪些因素有关”时,李强同学猜想物体的动能与物体的质量及物体运动的速度有关,于是他采用运动的钢球推动纸盒在水平木板上运动,通过比较纸盒被推动的距离来比较物体动能的大小的方法进行验证,如图5-10所示.

(1)李强这样做的依据是.

(2)请根据你的实验设计填写下表.

讲析此实验中主要运用了两种实验方法:转换法、控制变量法.

解答(1)物体做功越多,它具有的能量越大.(2)能,不能,应在平面上加一个斜面,让小球从斜面上滚下,让质量不等的钢球从斜面的同一高度由静止滚下,质量大的钢球推动纸盒远.

三、创新题选

1. (1)如图5-11所示,杠杆OA在F1、F2两个力作用下平衡,图中已画出了杠杆A端受的力F1.如果虚线OO1是力F2的力臂,请在杠杆上标出F2的作用点B,并画出力F2的示意图.

(2)如图5-12所示,O为杠杆AOBC的支点,OA=BC,试在A点作出使杠杆在如图位置平衡时的最小力.

(3)仅有两个轻质滑轮和几段细绳,你能设计一个装置,利用它可以用10N的拉力提起重40N的重物吗?(绳重和摩擦不计)请在上面方框内画出装置图.

2. 如图5-13所示,一轻质杠杆的B端挂一质量为10kg的物体,A端用一细绳将杠杆系于地上,细绳与杠杆间的夹角为30°,OA=1m,OB=0.4m,此时杠杆在水平位置平衡.现在O点放一质量为5kg的物体,用F=10N的水平拉力使物体以0.1m/s的速度向左匀速滑动(g取10N/kg).求:

(1)当物体在O点时,细绳AC拉力多大?

(2)物体运动到距O点多远的地方,细绳AC的拉力恰好为零?

(3)在物体移动的过程中F做的功及功率是多少?

3. 如图5-14所示,用动滑轮和桶组成的装置来提水,已知滑轮重4N,桶重6N,桶中水重90N,现将这桶水在8s内匀速提升6m(不计绳重和摩擦).求:

(1)拉力F做的有用功;(2)拉力F做功的功率;(3)该装置的机械效率.

4. 如图5-15,沿着长1000m、高250m的斜坡,将一辆重6×103N的矿车以2m/s的速度由坡底匀速拉到坡顶,如果拉力是2×103N,求:

(1)拉力做的有用功;(2)拉力做功的功率;(3)利用此斜面做功的机械效率;(4)忽略绳重等因素,求斜面对矿车的摩擦力.

5. 60m的高度、240s,侯斌用双手完成“攀登”,感动全世界!在2008年北京残奥会开幕式上,在最激动人心的点火环节,三届残奥会冠军侯斌以一种最为震撼人心的方式,独自手拉绳索攀升到主火炬台,并点燃了残奥会主火炬.侯斌用如图5-16所示的滑轮组提升自己和轮椅,若人、轮椅等总重为1100N,侯斌匀速拉绳的速度为1m/s,摩擦及绳重不计,绳端拉力为300N.求:

(1)侯斌采用的滑轮组中,动滑轮有

个,定滑轮个.

(2)动滑轮有多重?

(3)该滑轮组的机械效率多大?

6. (1)骑自行车的人,在上坡前往往要加紧蹬几下脚踏板,这是为了;

(2)汽车上坡时会减速,这是为了

.

(3)如图5-17所示为一乒乓球在水平地面上弹跳时产生轨迹的一部分,你能从该图中看出哪些信息?

;

;

;

.

7. 小秤大用:现有一把质量分布均匀的米尺、一个最大称量为10N的弹簧测力计和若干细线.请使用它们准确测定质量大约为3~4kg物体的质量,要求用示意图表示你所用的方法,并加以简要说明.

8. 大家都有过玩弹弓的经历,它能把“纸弹”弹出去.弹弓弹射的距离究竟与哪些因素有关?

(1)你的猜想是;

(2)写出能验证你的猜想的实验方案:

.

(3)评估交流

若琦同学猜想“弹弓弹射的距离与纸弹的质量大小有关”并进行了如下实验:

①用弹弓斜向上弹出质量较小的纸弹,测出弹射距离s1;

②用弹弓斜向上弹出质量较大的纸弹,测出弹射距离s2;

③用弹弓斜向上弹出质量最大的纸弹,测出弹射距离s3;

④比较s1、s2、s3的大小就能得出弹弓弹射的距离是否与纸弹质量大小有关.

请你对该同学的实验方案进行评估:

.

第五讲“创新题选”参考答案

1.(1)见图5-18.

(2)见图5-19.

(3)见图5-20.

2.(1)80N(2)0.8m(3)8J1W.

3.(1)540J(2)75W(3)90%.

4.(1)1.5×106J(2)4×103W

4.(3)75%(4)500N.

5.(1)12(2)100N(3)91.7%.

6.略

篇9

1.情感有度，和谐提问

教师应当以愉快、友好、从容、谈话式的态度来提问.提问时， 如果既能保持自由自在、不拘礼节的气氛，又能说话举止得体.师生就能进入一种和谐的交际氛围中.如，教学“平面镜”引入课题时，根据学生已有的生活经历提出一组问题引入教学：“镜子中的 ‘我’和真实的我大小一样的吗？镜子这么小能不能从镜子中看到远处的高楼呢？都听说过猴子捞月的故事，为什么猴子捞不到月亮呢？在商场里我们从远处走向商场中的大镜子时，从镜子中观察发现人好像在变大，人真的在变大吗？”通过聊天式的提问，学生自然进入角色，并产生强烈探究平面镜成像特点的迫切愿望.利用学生的生活体验，通过聊天式的提问让学生对所学的内容产生亲切感，在和谐的课堂氛围中，激发学生学习物理的兴趣.

2.深浅有度，灵活提问

据“最近发展区”理论认为，中学生的接受能力和认知水平尚处在“初级阶段”，提问必须符合学生的接受状况.若问题太浮浅，学生没兴趣，不以为然，激发不起学生学习的积极性；若问题难度过大，学生一时无从回答，势必导致思维“卡壳”和“课堂冷场”，一定程度上抑制了学生的智能的发挥.例如，安装直流电动机模型的这一课，等到学生都装好电动机模型后，如果问“电动机的原理是什么？”则问题太简单，而由于学生急于做实验，会影响学生的学习积极性；如果问“等一下合上开关，如果电动机不转，那么是由于什么原因造成的呢？”则问域太广，难度太高，学生不知从何答起.所以对这些问题，我们应把握好其难度不妨做一些处理，例如以上的问题可以这样设计：电动机的原理是利用磁场对电流的作用使线圈转动起来的，如果电动机不转，从电动机的原理作为出发点，不动的原因主要有哪些呢？对于这种问法，只要学生联系前面学过的电动机的工作原理，经过认真的思考和分析，就能做出正确的回答.这种问题能联系旧的知识，又能为后面的活动作铺垫，所以能激发学生积极思考，因而是值的提倡的.

3.范围有度，恰当提问

范围有度，就是指所提问的内容要有明确性.一般来说，提问要言简意赅，符合学生的接受能力，学生一听就明确教师问的是什么，自己要回答什么.反之，问题不明确，条件不易懂，涉及面过宽，超出学生的认识水平和想象力，学生将无从入手，大惑不解，无言以答或答非所问；知识面过窄就起不到“一石激起千层浪”的好效果.为此，教师应在吃透教材的基础上，围绕一个主题，设计一个个有层次、有节奏、由浅入深、前后衔接、相互呼应的问题，诱导学生步步深入，拾阶而上.例如，在讲“焦耳定律”时，老师先演示分别放在锰铜丝和电炉丝绕制成的电阻圈上火柴被点燃的实验后，立即提出：“这个现象说明了什么问题？”这个问题提得不明，致使学生难于回答.

若改成几个小问题提出：“为什么火柴能点燃？”“为什么电炉丝上的火柴先点燃？”“为什么通电后过一段时间火柴才点燃？”像这样根椐知识的内在联系层层深入地提出问题，一连串问题的提出能激发学生的求知欲，使学生不仅知其然，而且知其所以然.起到了化整为零，各个击破的作用.

4.时间有度，适时提问

课堂上教师提出问题后，应给学生留有接受、思考和准备表达的时间.教学语言不应从头到尾像机关枪一样哒哒哒地讲个不停，而应讲究变化和节奏.如果教师每提一个问题给学生思考的时间只有一、二秒钟，学生还没想好，教师就重新组织问题或者另请一位学生回答.这种做法看来似乎是一种控制时间的机智表现，但实际上，被提问的学生却会失去回答问题的信心，或者懒于思考.学习的积极性逐渐下降.因此，在提问前，应使每位学生在有人回答之前都有机会对问题进行思考.例如在讲好做功的两个必要条件后，教师进行情境演示：

(1)人从地上捡起一个篮球，人有没有做功？(停顿数秒)

(2)人抱起篮球，在水平面上行走，人有没有做功？(停顿数秒)

(3)让球从手中自由下落，有没有力对球做功？(停顿比刚才稍长)

停顿的瞬间每个学生都在进行思考，教师可以利用这个时机环顾全班，观察学生对问题的反应：如学生举手则表明他想回答这个问题.每当一个学生准备回答问题时，他便会嘴微张，身体稍前倾，眼睛也睁得更大一些，或许会抬起头微笑，这表明他对回答这个问题比较有把握；而对听到问题后低头或躲避教师的目光者，则可能他对这一问题不会.因此，在教师提出问题后停顿期间，要寻找这些表现.同时利用停顿造成暂时性语言的“空白”，便于学生咀嚼、回味已讲过的内容，便于“教”和“学”的顺利进行.

5.点面有度，分层提问

所谓点面有度，指提问时应形式多样，分层次面向全体学生.为此，教师施问时，一要根据问题的难度，二是根据学生的反应，提问相应程度的学生.较易的问题让基础较差的同学回答，给他们创造成功的机会，增强学习的信心；较难的问题让基础较好的学生回答，鼓励他们变换角度，运用多种方法思考，以提高他们综合运用知识的能力.总之，提问应从学生的实际出发，分层要求，因材施教，方可营造一个全体学生积极进取的良好的课堂氛围，开发各层次学生的潜在水平，收到以点带面，大家受益的效果.例如学习机械效率后，设计问题如下：

(1)实际机械的机械效率为什么总小于100%？(主要针对学习困难生)

(2)动滑轮的机械效率与哪些因素有关？(主要针对中等生)

(3)怎样才能提高动滑轮的机械效率？(主要针对中等生)

(4)用滑轮组匀速提升重为2000 N的物体，作用在绳子自由端的拉力大小为625 N，滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和绳重，如果使用这个滑轮组匀速提升3500 N的物体，那么每段绳子承担的力是多少？(主要针对优等生)

篇10

简单机械广泛存在于生活之中,我们要学会用科学的眼光来看待生活,把生活内容用科学原理去解释,这样才能达到“科学是从生活中来,到生活中去”的目的。

例1 下列工具:①钢丝钳 ②钓鱼竿 ③筷子 ④镊子 ⑤开酒瓶用的起子,其中属于费力杠杆的是()。

A.①②③ B.②③④ C.①③⑤ D.②③⑤

解析:要区分费力杠杆或省力杠杆还是等臂杠杆,可以从力臂去判断,动力臂大于阻力臂的,是省力杠杆,反之是费力杠杆,力臂相等的则是等臂杠杆。题中的这些工具,钢丝钳、起子的动力臂较长,其他的动力臂小于阻力臂,这两种是省力杠杆,其他的都是费力杠杆。

答案:B。

例2 在海南举办的大力士比赛中,有一个项目是把车轮推上台阶。下面把车轮推上台阶的四种方法,推力的作用点相同,推力的方向不同,如图所示,则哪一种推法最省力()?

解析:要把车轮推上台阶,首先需要确定哪一点是支点,支点一般以相对固定不动的地方作为支点,则应把车轮碰到台阶的那个点作为支点。确定支点后,去找动力臂,即从支点出发向动力作垂线,用刻度尺试一下就会发现到F3的垂直距离最大,即动力臂最大。

答案:C。

二、简单机械在人体中的应用

人体中有很多杠杆,这在物理题目中也有较多的体现。

例3 如图是手负重(指能承受的最大物重)示意图,当手臂按图示方向伸展时,最能表示负重大小与手臂伸展程度大致关系的是()。

解析:如图所示,我们可以把手臂看做是一根杠杆,O为支点,重物对手的压力可看做阻力,手臂肌肉所产生的力可看做动力。甲图OA为动力臂,当手伸开到乙图时,OC为动力臂,很明显OA>OC(直角边和斜边的关系),即动力臂变小。肌肉所能施加的动力F,我们可以认为是个定值,由杠杆平衡条件F×L=F×L可知,F大小不变,L变小,L可认为不变,则F只能变小,即手所能承受的最大物重很明显将变小,故选B。

答案:B。

三、简单机械在学科内的综合

简单机械可以与浮力、流体力学、压强等相结合,进行学科内的综合。

例4 乒乓球、保龄球等表面都是光滑的,为什么高尔夫球的表面上布满小坑呢? 经有关科学家研究发现:两个等大的球,一个表面布满小坑,另一个光滑,在空中高速飞行时,表面布满小坑的球受到的空气阻力较小。现将质量与体积均相等的两个小球A(表面布满小坑)与B(表面光滑)分别利用细绳悬挂在等臂杠杆的两端,使杠杆水平平衡,如上图所示。当从两球正下方同时以相同速度(足够大)的风对准它们竖直向上吹时,则以下的说法中正确的是()。

A.杠杆左端下降

B.杠杆右端下降

C.杠杆仍然在水平方向处于平衡状态

D.无法判断杠杆的转动情况

解析:在没有吹风时等臂杠杆保持平衡,说明A、B两球的重力相等,当吹以相同速度的风时,由于球受到的阻力大小不同,且表面布满小坑的球受到的空气阻力较小,我们对A、B两球作力的分析,两球在竖直方向上受到两个力的作用:向下的重力和向上的因风吹而产生的力,这个力的大小与球受到的阻力是相等的,这样,在竖直方向上的合力是A球大,杠杆左端下降。

答案:A。

四、简单机械与其他学科的结合

杠杆可以与化学、数学、生物等学科的内容相结合。

例5 某同学用一根合适的轻杆和大小相同的空杯,制作如图所示的实验装置,通过在杯底粘橡皮泥的方法调节装置,使杆在水平位置平衡。当他往右侧空杯中缓慢倾倒密度比空气大的二氧化碳气体时,杆的 侧将下降。

解答:因为二氧化碳的密度比空气大,向右侧空杯中倾倒二氧化碳时,右侧压力变大,右侧下降。

五、简单机械与功、功率结合

功和功率是两个基本概念,与简单机械结合密切,我们可以根据具体情况分别运用原理或公式进行解答。

例6 右图是2008年北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌,靠自己双手的力量,攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片,该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神。已知他和轮椅总质量为80kg,攀爬高度39m,历时约3min20s。

(1)如果不计机械装置的额外功,求他的平均功率多大。

(2)小明同学看到火炬手攀爬很费劲,想到物理课上学过利用滑轮组可以省力。小明同学如果站在地面上,用如下图所示的哪个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适,理由是什么?如果该滑轮组机械效率为80%,求小明同学的拉力至少要多大。(g取10N/kg)

分析:火炬手在单位时间内做的功就是他的功率,他做的功是把自己和椅子拉到了一定的高度,他是克服重力在做功,所以可以利用功的公式和功率计算公式求得。如果用滑轮组来达到最省力的目的,而且最后力的方向应该朝下,所以用多个滑轮组成的滑轮组比较好,

符合要求的是D。此时他做的有用功就是第(1)小题求得的功,根据机械效率可以求出总功,再根据求功的公式,求出所用的力,但要注意的是绳子移动的距离应是人上升距离的4倍。

解答:(1)P=W/t=Gh/t=mgh/t=80×10N/×39m/200s=156W。

(2)D滑轮组. 拉力方向向下且更省力。