高中物理教师备课资料卡 机械功的应用.doc

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1、【知识点名称】《课程标准》的要求*举例说明功是能量变化的量度；理解功和功率。关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义。*通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理。用动能定理解释生活和生产中的现象。【三维目标】1．（鲁科J）通过实例了解机械的额定功率。2．（鲁科J）了解机械效率的含义，关注效率的实际应用。3．（鲁科J）交流一些常见机械的使用，让学生体会人与机械的密切关系。4．（鲁科J）关注机械方面的科技成就和发展趋势，使学生具有可持续发展的意识和社会责任感。功率与机械效率（鲁科K）通常机械都应在额定功率状态下工作，如果机械在超过额定功

2、率的状态下长时间工作，就很容易损坏。（鲁科K）例如，汽车从低挡位刚刚开始起动后的一段时间内(图1—24)，在小于额定功率的条件下工作。当速度逐渐增大时，牵引力仍可增大，但是这一情况应以两者的乘积等于其额定功率为限度。当Fν=P额，也就是达到额定功率以后，上述情况就不可能再持续下去了。在保持功率为额定功率的条件下，当路面阻力较小时，牵引力F也较小，速度ν可以较大；当路面阻力较大或爬坡时，需要比较大的牵引力F，速度ν就必须减小，这就是爬坡时汽车换低速挡的道理。由机械功的原理可知，使用任何机械，动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功，即W动=W阻，其中W阻既

3、包括克服有用阻力做的有用功(W有用)，又包括克服额外阻力做的额外功(即无用功W额外)。同样，使用机械时，动力做功的总功率，也等于机械克服有用阻力做功的功率加上克服额外阻力做功的功率，即P总=P有用+P额外。因此，机械效率可表示为只有在不考虑摩擦阻力和别的额外阻力(如机械本身所受重力)的理想情况下，W有用(或P有用)才等于W总(或P总)；而在实际情况中W额外(或P额外)必不为零，W有用(或P有用)总是小于W总(或P总)，所以机械效率总小于1。机械效率是表示机械做功或利用该机械实现能量转化的有效程度的物理量。在总功一定的情况下，机械效率越高，有用功越多，额外功

4、越少。实际上，人们在不断地探索提高机械效率的途径，如改善润滑、使用轴承(图1-25)等减小运动的阻力。功率和机械效率是从不同方面反映机械性能的两个物理量，它们之间没有必然的联系。功率大，表示机械做功快；机械效率高，表示机械对总能量的利用率高。功率大的机械不一定效率高。不论在什么情况下，提高机械效率都具有十分重要的意义，它不仅有很高的经济价值，还能够增强人们的效率意识，而讲求效率正是现代人必须具备的基本素质之一。（鲁科J）对于机械的额定功率问题，应首先通过学生最为熟悉的人做功的功率来引入额定功率的概念，使学生对额定功率的概念有深刻体验。接着通过列举不同机械的

5、功率，让学生建立起机械的额定功率由机械结构决定的概念，同时认识不同机械的功率的数量级。教师应结合生活中的典型实例，让学生在有意义的学习情景中，积极主动地开展关于机械功率应用的交流讨论，如解释汽车爬坡换低速挡的道理。（鲁科J）对于机械效率问题的教学，可从复习机械功的原理出发，通过实例分析，让学生体验到任何机械都存在效率问题，即利用该机械实现能量转化的有效程度问题，形成使用任何机械都要讲效率的基本观念。机械的使用（鲁科K）人类发明和使用各种机械的目的，就是为了用它来代替人力做功，甚至完成超越人力的工作。机械使人们的工作变得更轻松和更有效(图1-26)。（鲁科K

6、）例如，踏板缝纫机大大提高了缝纫速度，人们通过皮带轮把脚踩的动力转化为缝纫针的快速运动，然后通过缝纫针和缝纫机的内部机械穿针引线(图1-27)。3用心爱心专心自行车的发明使人们能够以车代步，既省力又提高了速度。不过早期的自行车是靠两脚蹬地前进的，后来才逐步有了脚踏板、齿轮、链条、充气轮胎等。直到19世纪80年代，才有了真正轻便、快捷的自行车(图1-28)。（鲁科K）今天，机械的发明和使用达到了前所未有的新高度。特别是应用计算机等技术后，现代机械具有了越来越高的智能化水平。代表高科技水平的高智能机器人已经越来越广泛地进人生产和生活的各个领域。智能机器人除在工

7、农业生产上得到应用外，还可以给人治病，为盲人带路，为主人做饭，与人下棋，为人作画，当服务员、秘书、警察，等等。例如，“犹他”灵巧机械手有4个手指，16个关节、16个自由度、16个传感器、32个电动机，可以拿取多种物体并对物体表面特征进行测量(图1-29)。这类灵巧机械手已经发展到能进行精细复杂操作的水平。智能机器人不仅能承担人类可以完成的工作，还能承担某些人类无法完成的工作任务(图1-30)。毫无疑问，智能化机械的使用给人类带来了许多便利：但是，如果不恰当地应用这些成果，也会给人类造成危害；在机械的发展过程中，人类进行丁长期、艰苦的探索，不断加深了对自然规

8、律的认识，并积极地应用这些规律进行大胆的发明和创造，以不断改善人类