第四节 实验 测滑轮组的机械效率

教学设计示例

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实验：测滑轮组的机械效率 教案示例2

　　教学过程

　　教师：这节课要请同学们自己动手做实验——测滑轮组的机械效率．课后交实验报告．实验所需要的器材已放在要每个同学的桌子上，等一下要请大家先给它组装成这个样子（出示如图甲的装置），和这个样子（出示如图乙的装置）．这里钩码代表重物，为了做好这次实验，个问题请同学们考虑一下．

　　（推出图甲装置，拉动绳子自由端，钩码与动滑轮一卢升高）

　　问：“这个滑轮组中哪一个是定滑轮，哪一个是动滑轮？”

　　答：“轴固定不动的是定滑轮，和重物一起移动的是动滑轮．”

　　问：“动滑轮和重物是由几段绳承担的呢？”

　　答：“三段．”

　　问：“要将重物提高8cm，绳子的自由端要移动几厘米？”

　　答：“24cm．”

　　问：“如果要将重物提高hcm，那么绳子的自由端要移动多少？”

　　答：“3h厘米．”

　　师：对！这个问题我们在《功的原理》课中讲过．如果动滑轮由n段绳子承担，当重物升高h时，滑轮组绳子自由端移动的距离（板书）．

　　为验证这个绪论，等一下实验时大家可以具体测量一下．不过有个条件，就是绳子的伸长忽略不计．

　　问：（教师指着图甲装置）：“两个钩码代表重物，每个的质量是100g．根据G＝mg，知道两个钩码的重量是1.96N．现在利用滑轮组来提升重物，在这个滑轮组绳子的自由端至少要施加多大的拉力（略停一下）？是不是三段绳子各承担钩码重量的三分之一，即0.65N（略停一下）？还是要大于0.65N？原因在哪里（让学生讨论片刻）？”

　　答：“要比0.65N大，因为滑轮有重量，同时，在拉动绳子过程中存在着摩擦力．”

　　师：“对！要大于0.65N．不过大家要搞清楚，这里滑轮有重量，主要是动滑轮的重量在起作用，定滑轮的重量不起作用，原因请大家自己想一下．至于摩擦力的影响主要是滑轮在转动过程中滑轮与轴之间的摩擦在起作用．”

　　问：“那么要将这两个钩码匀速提升，滑轮组绳子自由端究竟要施加多大的拉力．

　　你怎样才能知道？”

　　答：“可以根据弹簧秤的读数知道．”

　　教师强调指出：在拉动弹簧秤的过程中，必须做到匀速上升，或者尽可能地匀速上升．否则弹簧秤的读数变化范围比较大，很难确定具体拉力的大小．同学们在实验过程中可以体会一下．（至于加速或减速上升，即使读得出读数也不对的道理此处不提）

　　问：“要测滑轮组的机械效率，大家先回忆一下上节课的内容，怎样才能知道机械效率？”

　　

　　问：“那么这个滑轮组，怎么知道有用功的大小呢？”

　　答：“钩码的重量乘钩码向上移动的高度，就可得到有用功．

　　问：“钩码上升的高度怎么知道？”

　　答：“在装置允许范围内，可以任意确定．”

　　问：“怎么知道总功？”

　　答：“用弹簧秤钩住的自由端竖直往上（匀速）拉弹簧秤时，弹簧秤的读数就是拉力大小；再用刻度尺量出相应的弹簧秤经过的距离，然后将两者相乘便可得到总功．

　　问：“知道了总功，有用功后，就能知道额外功吗？使用滑轮组产生额外功的原因是什么？”

　　答：“W_额外＝W总－W_有用．”

　　产生额外功的原因是：要克服额外阻力做功，如克服动滑轮的重量，摩擦力．

　　小结：同学们回答得很好，要知道滑轮组的机械效率，就得知道有用功和总功．而有功和总功都是由力和沿在力的方向上经过的距离决定．因此，我们在记录实验数据时都要考虑到这两项，表格的设计可以参照黑板上的板书考虑，当然，还要加上最重要的一项（板书）．在记录测量结果时，不要忘了在数值后面写出单位．

　　在大家动手实验以前，再请同学们注意一下滑轮的穿法．大家看我将绳子的穿法操作一遍．（边讲边操作：“先把定滑轮挂在铁架台横臂上，然后把细绳的一端拴在动滑轮的挂钩上，为了穿绳方便，可在动滑轮一端的挂钩上先钩上钩码，再对照图将细绳穿过定滑轮、动滑轮，最后把细绳的另一端拴在弹簧秤的秤钩上．总之在穿滑轮组绳子时先将一端固定，另一端照图穿就行了．”）

　　最后还要注意一点：向上拉弹簧秤时，要竖直向上，不要斜向上拉，否则弹簧秤的读数要增大．

　　下面开始实验．

　　（在学生实验过程中，教师巡视，发现问题及时指导解决）

　　三、课堂讨论练习

　　（学生实验完成后，对实验过程中所暴露的问题作一个简单小结，表扬完成实验好的同学，指出实验中需要改进的一些问题）

　　问：1．重物上升的高度不同对滑轮组的机械效率有否影响？为什么？

　　　　2．刚才测定的两个不同装置的机械效率相不相同，为什么会不相同？

　　　　3．怎样提高滑轮组的机械效率？

　　四、附实验记录：