最新初中物理功率与机械效率教案名师优秀教案文档格式.docx
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使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G
绳子自由端移动距离S（或速度v）=重物移动FF
F1的距离S（或速度v）GGl1
（2）动滑轮:
和重物一起移动的滑轮。
（可上下移动，l2
也可左右移动）F2
动滑轮的实质是:
动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。
理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则:
F=1/2G只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=1/2（G+G）物动
绳子自由端移动距离S（或v）=2倍的重物移动的距离S（或v）FFGG
（1）滑轮组
定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。
使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向
理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=1/nG。
只忽略轮轴间的摩擦，
则拉力F=1/n（G+G）绳子自由端移动距离S（或v）=n倍的重物移动的距离S（或v）物动FFGG
组装滑轮组方法:
首先根据公式n=（G+G）/F求出绳子的股数。
然后根据“奇动偶定”物动
的原则。
结合题目的具体要求组装滑轮。
5?
滑轮组省力情况:
几段绳子承担重物和动滑轮的总重，提起重物所用力就是物重的几分之一。
注:
一般说绳子自由端如果向上拉动，数绳子股数时算上此绳数，如果自由端向下拉动，数绳子股数时，不算此绳数。
设计滑轮组一般先依拉力，阻力关系或依拉力移动距离与重物移动距
G，G动滑物n,离确定绕滑轮组的绳子股数再按绳子股数，拉力方向推出动滑轮和定滑轮的个F拉
数。
n动滑轮个数:
（n为偶数时）N,动2
n,1（n为奇数时）N,动2
三、复习过程
例1:
请在图14中画出用滑轮组提升水桶最省力的绕绳方法。
甲例2一辆汽车不小心陷进了泥潭中，按如图3所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出。
如果汽车的动
力比阻力小800N，则甲图中人拉动汽车的拉力至少乙为，乙图中人拉动汽车的拉力至少图3为，其中比较省力的是图。
（绳与滑轮间的摩擦不计）
例3如图1所示，表示用滑轮或滑轮组提起同一重物的几种方法其中最省力的是（动滑轮重和摩擦忽略不计）:
四、堂上练习
1、在如图所示的滑轮
组上绕线，使匀速提升重物G时最省力.
2、如图8所示的三种工具有相同的特点，从物理的角度来说，
它们都是（在图甲和图乙中，若两滑轮质量相同，不计绳重和摩擦，用它们分别将两个重力相同的物体匀速提升相同高度，则所用的拉力F甲F乙
3、工厂为了搬运一个笨重的机器进人车间，某工人设计了下图所示的四种方案（机器下方的小
圆表示并排放置的圆型钢管的根截面），其中最省力的方案是（C）
4、我省中部山区的公路环绕山坡盘山而上，车辆沿着盘山公路向上行驶时可以
A（省力B（省功C（省时间D（省距离
功、功率与机械效率
一、教学目标
1.了解公寓功率的概念和计算公式
2.掌握简单机械效率的计算方法及提高机械效率的方法
3.培养学生解决问题的能力
二、教学重点、难点
功、功率与机械效率公式的运用
三、教学方法
导入法、讲授法、归纳总结法、练习巩固法
四、学习内容与过程
（一）功
问:
钓鱼杆和动滑轮属于哪种杠杆,其特点是什么,
通过对不同机械的研究，我们发现:
省力的机械费距离，省距离的机械确费力。
那么有没有既省力又省距离的杠杆呢,
1、试验:
探究斜面（斜面是简单机械的一种）
实验说明:
现在我们想把小车利用斜面送到一定的高度。
假设用手直接把重为G的物体提升h高度，所用拉力等于G，手移动的距离等于h。
如果利用斜面完成同样的任务，所用拉力F和G、手移动的距离s和h之间有什么关系,
（2）提问:
A.实验中需要测量哪些物理量，才能解决我们探究的问题,
（小车及砝码的重力、匀速拉动小车时的拉力、斜面的长度、斜面的高度）
B.拉动小车时要注意什么（平行于斜面，匀速拉动）
（3）实验步骤:
每次在小车上放不同数量的砝码，沿斜面方向匀速拉动小车。
分别测出拉力的大小F、小车通过的距离s、小车及车上砝码所受重力G、上升的高度h，并记录在小表中:
次数F（N）G（N）s（m）h（m）Fs（N?
m）Gh（N?
m）
提问:
A为什么要测量三组数据,（通过多次实验，排除实验结果的偶然性，使总结的结论更加科学可靠）
B分析、比较表中的数据，你能从中得出什么结论,（拉力F总小于小车和砝码的总重G，而小车移动距离s总大于小车上升高度h）
C如果我们再来考虑一下它们的乘积，又能发现什么结论,（学生计算后回答:
Fs与Gh近似相等）
D因此，有没有既省力又省距离的方法使小车上升到一定的高度呢,
（4）总结:
实验表明，如不考虑摩擦等阻力的影响，使用其它机械也能得到与上类似的结论。
即没有既省力又省距离的机械。
（5）2、功
通过刚才的实验，我们发现:
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，是一个有物理意义的量。
物理学中，把这个乘积称为机械功，简称功。
功的定义:
作用在物体上的力和该物体在力的方向上通过的距离的乘积。
.功的公式:
W=Fs（W:
功F:
作用在物体上的力s:
物体在力的方向上移动的距离）功的单位:
牛顿?
米（N?
m）专门名称:
焦耳（J）1J=1N?
m
1J的物理意义:
1N的力作用在物体上，使物体在力的方向上通过1m的距离所作的功是1J。
你
从地上拿起一个约50g的鸡蛋缓缓举过头顶的过程中，人对鸡蛋做的功约为1J.3、做功的必要因素
（1）功的必要条件:
一是作用在物体上的力;
二是物体在力的方向上通过的距离，缺一不可。
（2）不做功的几种情况
例1，用力将一桶水从井中提上来，拉力对桶做功吗,
例2,一同学想搬动路边的一块大石头，他用了九牛二虎之力，虽然累得满头大汗，可是石头却一动不动。
这个例子虽然有力作用在物体上，但物体没有在力的方向上通过距离，力学上就说没有做功，这是“劳而无功”。
例3,在光滑的水平地面上滑动的铅球，是靠惯性做匀速直线运动，虽然在水平方向上通过了距离，但没有水平方向的力作用于它，所以也没有力做功，这是“不劳无功”。
例4，提着重物水平前进，提力方向竖直向上，而重物水平移动，提力方向与移动距离垂直，此时提力也不做功。
a）有F，但S,0，则W,0即:
“劳而无功”
b）有S，但F,0，则W,0即:
“不劳无功”
c）有F，也有S，但F?
S，则W,0
（3）提问:
举重运动员举着杠铃让记者拍照，运动员对杠铃做功吗,
被足球运动员踢出而在地上滚动的足球，在其滚动过程中运动员对该球做功吗,重力呢,一只苹果从树上掉下来，重力对它做功吗,
例题:
例1（下列实际情况中，人对物体做功的是（）
A.人肩上扛着重物，在水平路上匀速前进了一段距离
B.举重运动员将杠铃举在头顶稳稳地停留3s的过程中
C（人手提着重物，在斜坡上匀速前进了一段距离
D.人脚踢出的足球，在草地上滚动了10m的过程中
例2（观察图片，判断下列几种情况人是否对物体做了功,
机用力推汽车，但汽车纹丝不动;
足球被踢出去后在草地上滚了一段距离;
学生背着书包在水平路面上匀速前进;
女孩把一箱报刊搬起来。
例3.如图，李萍同学将同一物体分别沿倾角不同的光滑斜面推上
同一高度，则李萍做功（）
A（沿AD推力做功较多
B（沿BD推力做功较多
C（沿CD推力做功较多
D（沿AD、BD、CD推力做功一样多
例4.重G的物体在水平地面上受水平向右的恒定拉力F作用时，由A移动到B，又移动到C，如图所示。
已知AB段较粗糙，BC段较光滑，且BC,2。
设拉力F在A?
B的过程中做功W，AB1在B?
C的过程中做功W，则关于W、W大小关系正确的是（）212
A（W:
W,l:
lB（W:
W,1:
21212
C.W:
W,2:
1D（少条件，不好判断大小关系12
（二）功率
小明从一楼走到五楼需要1.5分钟，若从一楼跑步上楼只花了40秒，试比较两种情况下他做功的多少,
不同情况下，物体做功的快慢不同。
在物理学中，我们用功率来表示物体做功的快慢。
1、功率
回顾:
我们曾经用哪个物理量来描述物体运动快慢的,它是怎样定义的,
速度是表示物体运动快慢的物理量，它是单位时间里运动物体通过的路程。
与此类似，我们应该怎样来定义功率的概念,（比值定义法）
功率的定义:
单位时间内做的功
功率的公式:
功率=功/时间P=W/t
功率的单位:
瓦特（W），千瓦（KW），兆瓦（MW）（简介瓦特的生平）
1W=1J/s,1KW=1000W，1MW=1000KW
瓦特为国际单位。
某机器的功率为40W，物理意义是该机器每秒钟做的功为40J。
人平时骑自行车的功率约为60,80W.
（1）功率的大小是机器的主要技术性能之一，选购机器应根据需要选择合适的机器。
（2）一个有用的推论:
对于匀速直线运动，因W=Fs,v=s/t,所以P=W/t=Fs/t=Fv2、估测上楼时的功率
（1）猜一猜:
哪些同学上楼的功率大,猜测的理由是什么,
（2）思考:
所需实验器材,（台秤、秒表、刻度尺）
待测物理量,
1）用磅秤测出某同学的质量m.
2）用刻度尺测出一级台阶的高度h.
3）用秒表记下该同学上楼所需的时间t，同时数出所上楼层的台阶数n.4）换一个同学重复上述实验.
实验表格:
人的质量m/kg楼层高度nh/m时间t/s功W/J功率P/W
（5）通过实验你发现功率的大小取决于哪些因素,
例1（下列说法中正确的是（）
A（物体做的功越多，则功率就越大
B（物体做功的时间越短，则功率越大
C（在相同的时间内做的功越多，功率越大
D（功率越大，则做功越多
例2（甲、乙两同学进行爬杆比赛（爬到杆顶时，甲用了9s，乙用了10s，甲、乙两人质量之比是5:
6，则他们爬竿的功率之比等于（）（P:
P甲乙
A（3:
4B（4:
3C（25:
27D（27:
25
例3、一辆功率为45kW的汽车，以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶30km，求汽车受到的阻力。
例4、电动自行车轻便、安全、无污染，很受人们喜爱，某同学在双休日骑电动自行车到海滨、
连岛观光，途经全长7000m、被人们称之为“神州第一堤”的连云港拦海大堤（若电动自行
车以18km/h的速度匀速行驶，电动自行车牵引力的功率为150W求:
（1）该同学通过大堤全程所需的时间;
（2）电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功;
（3）电动自行车的牵引力。
（三）机械效率
提问:
世界上有没有能够省功的机械,
理想情况下（不考虑机械摩擦等因素的影响），利用机械做功和直接对物体做功的大小有何关系,
但在实际生活中，人们利用机械做功和直接对物体做功的大小又有何关系,为什么,
“再探动滑轮”
实验器材:
实验步骤:
见课本
注意事项:
竖直向上匀速拉动弹簧测力计
钩码重钩码上升对钩码做绳端拉绳端移动手拉绳做G/N高度h/m功Gh/J力F/N距离s/m的功Fs/J
1
2
3
4
（1）分析表中实验数据可以发现:
手拉绳所做的功和动滑轮拉钩码所做的功相等吗,哪个大,
（2）产生这一现象的原因是什么?
（3）由此可得出什么结论,
（4）活动中要做几种不同情况的实验，其目的是什么,（通过多次实验，寻找普遍的规律）
2、机械效率
讲述:
在刚才的活的中，将钩码提升到一定的高度是我们的目的，这部分功是我们所需要的，称之为有用功。
（1）有用功:
利用机械工作时，对人们有用的功。
在提升重物的情况下:
W有用=Gh
在上述实验中，钩码被提升到一定高度的同时，动滑轮也被提升，运动过程中还存在着各种摩擦，这样人们在利用机械做功时就不得不多做一部分功，这就是利用机械工作时的额外功.
（2）额外功:
利用机械工作时，并非人们需要而又不得不做的功.
额外功主要包括以下两个方面:
（1）克服机械自身重力而做的功
（2）克服各种摩擦而做的功
（3）总功:
利用机械工作时，人对机械做的功.W=W+W总有用额外
通常情况下:
W=Fs总
F—作用在机械上的力s—在力F的方向上通过的距离。
在使用机械时，有用功只占总功的一部分.人们总希望有用功在总功中所占的比例越大越好。
（4）机械效率:
有用功与总功的比值.
如果用W总表示总功，W有用表示有用功，η表示机械效率，那么机械效率的公式可写作:
η,W,W×
100%。
有用总
因此，机械效率大表示有用功跟总功的比值大，或者说，在有用功一定时，机械效率大的机械，所做的额外功少。
机械效率有无单位,它可能大于1吗,
由于W有用与W总的单位都是焦耳，因此机械效率是没有单位的。
任何机械本身都受到重力作用，相对运动的零件间又存在摩擦，所以，使用任何机械除了做有用功之外，都不避免地要做额外功，这时动力做的功就等于有用功加额外功。
可见，W有用总小于W总，因此，机械效率总是小于1。
通常用百分数来表示。
通常，起重机的机械效率为40%,50%，滑轮组的机械效率60%,80%，抽水机的机械效率60%,80%.
例1、下列关于机械效率的说法正确的是（）
A.机械效率可以提高到100,
B（机械效率总小于1
C（功率大的机械，机械效率高
D（机械效率越高，有用功就越多
例2（如图所示，在50N的水平拉力作用下,重800,的物体沿水平地F
面做匀速直线运动,物体与地面间滑动摩擦力为120,.则滑轮组的机械效率为_______;
若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为___________J（
试结合本例思考:
在使用滑轮组时，摩擦力做的功一定是额外功吗,
例3（各种机械在使用时产生额外功的原因不完全相同，要根据具体情况具体分析。
具体分析右图中三种做功情况（设滑轮规格相同），产生额外功最多的应是____图。
若钩码（m=50g）在三种情况中均被提高1米，各种情况机械做的有用功均为_____，由此可判断出_______图的机械效率最大。
（g取10N/Kg）
例4（如图所示，小冯分别用甲、乙两滑轮把同一桶沙从一楼地面提到二楼地面，用甲滑轮所做
的总功为W，机械效率为η，用乙滑轮所做的总功为W，机械效率为η，1l22若不计绳重与摩擦，则（）
A（B（W,W,,,W,W,,,12121212
C.D（W,W,,,W,W,,,12121212
3、提高机械效率的方法
从公式η,W,W,W,（W，W）入手:
（1）减小额外功（有用功一定的情况下）
（2）有用总有用有用额外
增加有用功（额外功一定的情况下）
对于滑轮或滑轮组:
忽略绳与滑轮之间的摩擦时，
WG,hG,hG1有用,,，100%,,,,1GWF,sG，G00总（G，G）,nh1，0nG同一个滑轮或滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高;
提起相同的重物，动滑轮越重，或使用
动滑轮越多，机械效率越低。
（非常重要，中考部分核心内容）
例4.在“测定动滑轮机械效率”的实验中，用同一滑轮进行了两次实验，实验数据如下:
钩码上升弹簧测力弹簧测力计实验钩码重的高度计的示数移动的距离次数G/Nh/cmF/Ns/cm
12101.520
2553.010
实验中应拉弹簧测力计（
第一次实验测得滑轮组的机械效率为____;
第二次实验时滑轮组的机械效率（选填“大于”、“小于”或“等于”）第一次
实验时的机械效率（
不计摩擦，该动滑轮的重为________________。
例5、用如图所示的滑轮组提起重物（不计绳重和摩擦）。
（1）当物重为180N时，滑轮组的机械效率为60,，绳端拉力为多少?
（2）当提起240N的重物时，使重物上升了3m，则绳端拉力所做的功是多少?
（3）此时滑轮组的机械效率多大?
例题6、如图22所示装置，绳重及摩擦不计。
装卸工人将重为800N的货物提至高处，人对图20
绳的拉力F为500N，货物在1min内匀速上升了5m。
1
（1）请在图上画出绳子的绕法;
（2）求滑轮组的机械效率;
（3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。
G
图22
五、习题巩固（课后20分钟练习）
一:
填空题:
1、木块在大小为2N的水平拉力作用下，10s内在水平面上沿拉力方向前进1m，拉力做功为________J，功率为_______w;
若木块重5N，在此过程中重力对木块做功为________J。
2、某同学用20牛的水平推力把重100牛的箱子沿水平地面移动10m，他对箱子所做的功是_______J，如果他推箱子所用的时间是4s，这段时间他的功率是________W（
3、如图（甲）所示，小华同学用水平力F拉着木箱在水平方向上运动了距离L，则小华对木箱所做的功为W=_______.小昕同学沿如图（乙）所示的斜面用同样大小的力F拉着同一木箱在力1
的方向上运动了距离L，小昕对木箱所做的功为W.则WW（填“>
”、“<
”或“=”）.221
4（在水平桌面上放一个200N的重物，现用如图12所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面
的摩擦力是48N，若滑轮组的机械效率为80%，则水平拉力F为______N。
绳子自由端移动
速度为0.6m/s，则物体移动速度F
为。
图12
5、如图所示，某同学用一滑轮组（绳动滑轮的重力及摩擦均不计），在2min内把重为G,
300,的物体举高2m，那么，这一过程中他做的功是____J，他做功的功率是_________W（
二:
选择题:
1、如图所示的四种情景中，人对物体做功的是:
（）
2、下列关于功率和机械效率的说法中，正确的是（）
（A）功率大的机械，做功一定多（B）做功多的机械，效率一定高
（C）做功快的机械，功率一定大（D）效率高的机械，功率一定大
3、如图所示，用水平力F拉着重为100N的物体，在水平地面上向左匀速移动了5m，物体
F所受地面的摩擦力大小为20N，则（）
A.重力做的功是500JB.拉力大小为100N
C.拉力大小为120ND.拉力做的功为100J
4、小敏同学和他所骑的轻便自行车总重约600N，上学路上他骑车在20s内匀速通过了一段
1、会数、会读、会写100以内的数;
在具体情境中把握数的相对大小关系;
能够运用数进行表达和交流，体会数与日常生活的密切联系。
长100m的平直公路。
若自行车所受路面的阻力约为人和车总重力的0.05倍，则通过该段公
路时，小敏同学蹬车的功率约为（）
135.21—5.27加与减（三）4P75-80A（150WB（300WC（1500WD（3000W
5、雅典奥运会上，我国选手唐功红最后一次挺举，成功举起了182.5公斤的哑铃，夺得金
（2）两锐角的关系：
∠A＋∠B=90°
；
牌，如果她完成一次挺举需要2.5s，那么她在此过程中的功率大约是（）
sinαA.150wB.1500wC.15000wD.150000w
3.确定二次函数的表达式：
（待定系数法）5（滑轮组在建筑中应用广泛，如图15所示为建筑工人自制的滑轮组。
某工人用此滑轮组将质量为90kg的重物提高5m，所用的拉力是600N。
求:
①弦和直径：
弦：
连接圆上任意两点的线段叫做弦。
直径：
经过圆心的弦叫做直径。
（1）该重物受到的重力;
2.俯角：
当从高处观测低处的目标时，视线与水平线所成的锐角称为俯角
（2）工人通过滑轮组所做的有用功;
（3）工人做的总功;
（3）扇形的面积公式:
扇形的面积（R表示圆的半径,n表示弧所对的圆心角的度数）（4）滑轮组的机械效率
（5）如果质量为100KG的重物，拉力F多大
②圆由两个条件唯一确定：
一是圆心（即定点），二是半径（即定长）。
图15
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