了解滑輪組的機(jī)械效率是初中物理教學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容,也是近年來(lái)中考的熱點(diǎn)問(wèn)題。 由于計(jì)算涉及總功、有用功、額外功等抽象概念,同一滑輪組在不同載荷條件下的機(jī)械效率不同,具體情況下有用功的形式不同,隱含條件的滲透,以及特殊形式的滑輪組等,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中常常感到困惑,容易產(chǎn)生誤解。 為了解決此類問(wèn)題,根據(jù)我多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),筆者認(rèn)為應(yīng)把握以下幾點(diǎn):
1、機(jī)械效率公式需要分類細(xì)化
基于對(duì)W總、W有用、W額外的具體理解斜面上的滑輪組的機(jī)械效率,機(jī)械效率的定義可以分類如下:
上式中沒(méi)有考慮繩子的重量和摩擦力(初中范圍內(nèi)一般不考慮),F(xiàn)為拉力,s為拉力F移動(dòng)的距離,n為繩子的根數(shù)動(dòng)滑輪上承受力的部分。
(1)垂直方向上,G為物體重量,G為動(dòng)滑輪重量,h為物體提升到的高度,也是動(dòng)滑輪提升到的高度。 ∴W有用=Gh,W額外=G動(dòng)h,W總計(jì)=Fs=Gh+G動(dòng)h;
(2)在斜面方向上,f為物體與斜面的摩擦力,l為斜面的長(zhǎng)度,因?yàn)榭朔泵婺Σ亮?duì)物體所做的功是額外功, ∴W 額外 = fl;
(3) 在水平方向上,由于物體做勻速運(yùn)動(dòng),滑輪組對(duì)物體的拉力F′和水平面上物體面對(duì)物體的摩擦力f是一對(duì)平衡力,∴ W 有用 = F' 物體 = fs 物體,即克服物體在水平面上的摩擦力所做的功在數(shù)值上等于有用功。
2.善于挖掘題中隱含條件
對(duì)于具有隱含條件的機(jī)械效率計(jì)算斜面上的滑輪組的機(jī)械效率,解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于發(fā)現(xiàn)這些隱含條件。 這取決于平時(shí)的知識(shí)儲(chǔ)備,以及對(duì)問(wèn)題的分析、理解、討論和定義等。
3、能夠聚焦問(wèn)題的本質(zhì)并處理其非本質(zhì)的變化
有些滑輪組在使用和組裝過(guò)程中發(fā)生了一些不必要的變化。 在解決問(wèn)題時(shí),必須牢牢抓住其本質(zhì),并適當(dāng)運(yùn)用一些處理技巧,使之因應(yīng)變化而保持不變。