初三物理第十二讲机械效率及其应用

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1、初三物理第十二讲：效率及其应用；难点一：容易将效率与功率混淆。帮助认识：我们可以简单地这样认为，效率是指总共的功或能中有用的部分所占的百分比，有用的部分所占的百分比越高，额外的部分所占的百分比就越低，提高效率就是提高有用的部分所占的百分比。不仅仅简单机械需要研究效率，电器、热机、电站、锅炉等几乎所有的涉及能量转化或转移的器具设备都需要研究效率，都需要努力提高它们的效率，以尽可能少的消耗取得尽可能多的效益。而功率(P=)是指做功的快慢，做功快慢(P=)与所做功有多少比例是有用的这二者之间没有必然联系，也就是机械功率(P=)的大小与机械效率的高低之间互不影响。难点二：在现实情境中不能判定哪是

2、有用功、哪是总功？常见错误：①有用功与总功计算张冠李戴，效率大于1；②复杂题目不能确认哪是有用功、哪是总功；③不会根据额外功解决相关问题。1、从物理意义的角度判定有用功、额外功和总功。有用功是指人们为了达到目的而必须做的功。往往人们要做功都是有目的，而做功这个过程中难免有些功会“浪费”，只有一部分功会用在达到人们预期的目的上，这一部分功就是有用功，“浪费”的功并不需要但又不可避免是额外功，有用功和额外功的总和就是总功。（1）有用功主要和工作目的有关，例如用水桶从井里提水，目的是把水提上来，所以提水做的功是有用功，提桶做的功是额外功，而为了把水提上来，水桶又是不可缺少的；如果是打捞掉进井里

3、的水桶，目的是把水桶捞上来，而此时提桶做的功是有用功，提起附着或残留在桶上的水做的功是额外功。（2）根据工作目的来判定有用功的方法，不是仅仅局限于机械做功，凡涉及到能量转移和转化的器具设备均可适用。例如，用炉子烧水，工作目的是烧水，则水吸收的热量（Q=cm△t）可以看做有用功，所消耗燃料从理论上放出的最大热量（Q=qm）可以看做总功。2、从能量转移或转化的角度判定有用功和总功。机械、器具设备做功的过程实质是能量的转移或转化，做功时能量从一个物体转移到另一个需要的物体上或从一种形式转化成另一种需要的能量，转移、转化后所得的能量占转移、转化前的能量的百分比也就是效率。机械、器具设备做功时能量

4、转移或转化如下图所示：其中，前者是总功，后者是有用功。例如，用滑轮组提起重物，机械能转移的方向是人→滑轮组→重物，拉力对绳子做的功是总功，也就是人对滑轮组做功时消耗的能量，而滑轮组提起重物做的功是有用功，也就是滑轮组对重物做功时重物增加的机械能。再如，太阳能电池工作时，能量转化的方向是光能→电能，照射在太阳能电池上的光能可以看做总功，光电池转化的电能可以看做有用功。从上可以看出，用这种方法判定简单机械中的有用功和总功往往一目了然非常直观。3、从能量输入和输出的角度判定总功和有用功。我们也可以借鉴国外科学教材对总功和有用功的定义，即称总功为输入功、有用功为输出功。以机械为参照对象，外界对机

5、械施力做的功称作输入功，机械对目标物体做的功即机械输出的功称作输出功。从外界输入机械的燃料等能源也可当作输入功看待，机械对外输出的能量当然也可当作输出功看待。例如，用煤炉烧水，放进炉子的煤贮存的化学能（Q=qm）就是输入功，水吸收的热量就是煤炉的输出功。能力形成训练：分别用上述三种方法判定下列机械中的有用功和总功。杠杆、滑轮组、斜面、煤炉、锅炉、燃气灶、火电站、热电站、汽油机（柴油机）、太阳能电池、太阳能热水器、电热水器、电饭煲、电灯、电动机、起重机、汽车、电动自行车、手机电池充电器等等。难点三：难以结合力、热、光、电各知识领域的知识解决效率问题。常见错误：①对自己做过的熟题能够顺利解决

6、，而对新情景问题乱套公式，或干脆题望而却步不动笔②可以解决一步到位的简单计算，对综合不同知识领域的问题、稍微复杂的问题分析综合感到困难。原因分析：教材在呈现效率内容时，为降低初学者的学习难度，分别在不同的章节安排与能量、效率相关的学习内容，只是在《机械效率》这一节着重研究简单机械的效率，试图以此为例让学生理解效率的概念。效率的学习应该贯穿能量主题，教师对这一认识不够充分，教学时按教材顺序教学相关内容，在复习训练时遇题做题，没有帮助学生进行系统的知识构建或者构建不完整，学生对效率的认识不完整、不深入、各知识之间相互割裂。帮助认识：1、效率不仅仅是用来研究简单机械的，所以涉及到能量转移和转化

7、的设备均需要研究效率。我们在难点二——判定有用功和总功可以充分体会这一点。2、效率综合性强，是能量主题的结合点，也是力、热、光、电各知识领域的结合点，涉及到的基础知识多，如果基础知识不牢势必解题困难。要成功地解决效率问题必须建立在熟练运用如下知识的基础上，涉及到的相关基础知识有：机械功及相关计算（W=Fs、W=Gh、G=mg等）、机械功率（P=）、电功或电能（W=UIt）、电功率（P==UI）、电热（Q=I2Rt）热量的计算（Q=c