机械效率难点教学原理探索

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“机械效率”是《功和能》一章的教学难点．通过分析认为是由于以下几方面的原因，第一，“总功”“有用功”“额外功”“机械效率”等概念太抽象，学生不能很好理解；第二，刚刚学完“功的原理”，认为既然任何机械的动力做功i定等于机械克服阻力所做功，那么“机械效率”应恒定为1；第三，学生往往把机械效率的高低与机械的省力多少混为一谈，误认为越省力的机械其机械效率也越高；第四，还有的学生会把“机械效率”与功率混在一起无法区别．为了分散难点，各个击破，在教学中使学生增强感性认识，充分理解有关概念，明确各个物理量的区别和联系，可以采用以下的方法．

一、正确理解功的原理

在学习功的原理时，务必真正理解掌握其内涵和外延．功的原理：“使用任何机械时，动力对机械所做的功，一定等于机械克服阻力所做的功”，也就是说，“使用任何机械都不能省功”，这个结论叫做功的原理．它是通过杠杆、定滑轮、动滑轮三个实验，在学生感性认识基础上进行归纳得出，学生对动力对机械所做功是比较清楚的，但机械克服阻力所做功中“阻力”的理解不够探刻．为此在讲解功的原理时必需讲清以下二点：1．阻力不仅仅是指重力．为讲清这点，还应分析利用滑轮拖动水平重物，指出：用滑轮拖动水平重物时，阻力应指重物与地面摩擦力．2？引入功的原理的三例中都是理想情况，还应分析说明在实际情况中的情形，如利用动滑轮提升重物做功时，动力对机？32？械所做功实际上等于机械克脤重物的重力所做功和克服动滑轮重和绳子、轮轴等摩擦所做功．

二、利用实验完成并加深对概念的理解

在学习机械效率时，合理应用一组实验来完成机械效率的难点教学，并通过对实验结果进行的分析、对比和讨论，引出机械效率概念．再通过对实验数据的计算、分析，加深对概念的理解．同时，也掌握了机械效率的测定及计算方法，最后，引导学生对实验结论进行对比归纳，从而进一步澄清对不同物理概念认识上的模糊概念．实验1用一个动滑轮来提升重物．事先在投影片上出示图和下表，让学生实验，测出拉力和拉力移动距离，填上后分析：①我们把重物吊高到一定的高度，这是我们使用这简单机械的目的，这个目的的实现，对我们使用这种机械是有利用价值的，因而在实现这个目的过程中，克服重物的重力所做的功，对人们是有用的，所以我们把它叫——有用功（W有＝G＊．A），计算后填上．②人们利用机械做功时，作用在机械上的动力对机械做的功——叫总功？S动）计算后填上？③提出问题思考：这两个功为什么不同？总功比有用功多出的部分是什么？在学生回答基础上指出：为了实现目的（把重物提高）而使用了机械从而不得不做的额外部分的功一一叫额外功．额外功具体指什么？就是使用机械过程中，克服自身的重力、摩擦力等所做的功，这里指克服动滑轮、绳子重和克服绳子与滑轮、滑轮轴间的摩擦所做功，进一步指出％＋机械做功时，有用功占总功的比例是机械性能的一个重要标志，叫机械效率．自然引入机械效率公式7＝％／％．计算后填人．实验2用二个动滑轮和二个定滑轮组成的滑轮组辑升相同重物，测出机械效率．测出机械效率后组织学生讨论：问题1影响机械效率的因素有哪些？问题2有人说越省力的机械，其机械效率越髙，此话是否正确，为什么？根据你的实验数据进行分析？

三、引导、帮助学生进行归纳、总结

通过动手实验及对实验情况的分析、讨论，既给学生以形象鲜明的感受性认识，又通过对一些直观现象用数据的分析和比较，澄清了学生头脑中一些模糊观念，但初中学生往往缺乏归纳、总结的能力，所以，教师还应在启发学生动手实验，动脑思维、动口讨论的同时，帮助学生把问题逐步引向深入，并进行归纳、概括，使之上升成为他们的理性认识．机械效率是指有用功在总功中所占的百分比，而机械省力与否，是指使用机械时，所用动力的大小与阻力大小相比较而言，它虽然与机械效率有关，但主要的是取决于机械结构．为了加深学生的理解，可继续做以下实验．实验3将滑轮组的重物从提高0．2m改为0．1m，测出机械效率．实验4将滑轮组的重物从2N改为4N，再测出机械效率．（一）通过对实验1、2组的数据分析得出：对于不同结构的滑轮组，在提升相同的重物时机械效率一般不同，结构复杂的滑轮组一般其机械效率也较低．（二）通过对实验2、3组数据分析对比，引导学生得出，同一滑轮组，提升同一重物时，机械效率跟提升高度无关，充分说明机械效率是表示机械性能的量．（三）通过对实验2、4组数据分析对比，引导学生得出：对于同一滑轮组，使用中提升不同重物，其机械效率是不同的，提升重物多的机械效率高．因为由V＝死有／（W有＋％）＝1／（1＋Wa／Ww）可知，额外功基本一定时，做的有用功越多，机械效率就越高．

四、拓展提高，加深理解

在上述的实验和分析中，继续提出：问题3使用机械总要做额外功，为什么要用机械呢？教师可通过对实验2与直接把重物提高比较，从而得出：在实际应用中，使用机械不但没有省功，还会因为要克服额外阻力做额外功而使动力做的功增加，但同时也可为我们带来省力或方便的优点，这就是还要使用机械的原因．问题4机械效率和机械功率有何区别？机械效率是反映有用功占总功的比，而机械功率则是反映做功的快慢．它们是反映不同机械性能的物理量．最后还应布置相应练习加以巩固．

作者：吕遵沧