了解滑轮组的机械效率是初中物理教学中的重点内容,也是近年来中考的热点问题。 由于计算涉及总功、有用功、额外功等抽象概念,同一滑轮组在不同载荷条件下的机械效率不同,具体情况下有用功的形式不同,隐含条件的渗透,以及特殊形式的滑轮组等,学生在学习过程中常常感到困惑,容易产生误解。 为了解决此类问题,根据我多年的教学经验,笔者认为应把握以下几点:
1、机械效率公式需要分类细化
基于对W总、W有用、W额外的具体理解斜面上的滑轮组的机械效率,机械效率的定义可以分类如下:
上式中没有考虑绳子的重量和摩擦力(初中范围内一般不考虑),F为拉力,s为拉力F移动的距离,n为绳子的根数动滑轮上承受力的部分。
(1)垂直方向上,G为物体重量,G为动滑轮重量,h为物体提升到的高度,也是动滑轮提升到的高度。 ∴W有用=Gh,W额外=G动h,W总计=Fs=Gh+G动h;
(2)在斜面方向上,f为物体与斜面的摩擦力,l为斜面的长度,因为克服斜面摩擦力对物体所做的功是额外功, ∴W 额外 = fl;
(3) 在水平方向上,由于物体做匀速运动,滑轮组对物体的拉力F′和水平面上物体面对物体的摩擦力f是一对平衡力,∴ W 有用 = F' 物体 = fs 物体,即克服物体在水平面上的摩擦力所做的功在数值上等于有用功。
2.善于挖掘题中隐含条件
对于具有隐含条件的机械效率计算斜面上的滑轮组的机械效率,解决问题的关键在于发现这些隐含条件。 这取决于平时的知识储备,以及对问题的分析、理解、讨论和定义等。
3、能够聚焦问题的本质并处理其非本质的变化
有些滑轮组在使用和组装过程中发生了一些不必要的变化。 在解决问题时,必须牢牢抓住其本质,并适当运用一些处理技巧,使之因应变化而保持不变。