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12.3第十二章 简单机械 第三节 机械效率 课标解读  

2014-12-21 20:31:36|  分类: 课标解读 |  标签: |举报 |字号 订阅

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12.3第十二章 简单机械 第三节 机械效率 课标解读

 

《机械效率》课标要求

从“课程内容”的要求看,本专题涉及如下条目:

3.2.3知道机械效率。了解提高机械效率的途径和意义。

例2 测量某种简单机械的机械效率。

3.2.4了解人类使用机械的历程。了解机械的使用对社会发展的作用。


《机械效率》课标解读

本条目涉及课程标准中一级主题“能量”中“机械能”的内容。“能量”是课程标准中科学内容的三大主题之一。能量的转化和守恒定律是自然界的基本和普遍规律。它与很多学科都有关联,和生产、生活息息相关。这部分内容对于学生形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术,都是十分重要的。这部分内容具有较强的综合性,应注意与本课程其他内容的联系,注意和其他学科的交叉,注意能源、环境与可持续发展的关联。本条目课程内容涉及认知性目标和技能性目标,具体说明如下:

“知道机械效率”中的“知道”属于认知性目标行为动词,该条目处于“了解”水平。要能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。一般来说,机械对外所做的功为有用功,机械克服自身部件的重力和摩擦力所做的功为额外功,动力对机械所做的功为总功。机械效率是有用功与总功之比,它只有大小,没有单位。由于有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。机械效率是表明机械做功性能好坏的一个物理量,机械效率越高,这个机械的性能越好。机械效率的高低并不决定使用机械是省力还是费力,效率高只说明有用功在总功里所占的比例大,省力还是费力是指做一定的有用功时,所用动力的大小,机械效率大的机械不一定省力。机械效率与功率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢,即单位时间内完成的功;机械效率表示机械做功的效率,即所做的总功有多大比例的功是有用的。功率和机械效率是两个物理意义不同也没有直接联系的物理量。功率大的机械,机械效率不一定大;机械效率大的机械,功率也不一定大。

“了解提高机械效率的途径和意义”中的“了解”属于认知性目标行为动词,该条目处于“了解”水平。由公式η=12.3第十二章 简单机械 第三节 机械效率 课标解读 - 物理 - 物理/W总=12.3第十二章 简单机械 第三节 机械效率 课标解读 - 物理 - 物理/(12.3第十二章 简单机械 第三节 机械效率 课标解读 - 物理 - 物理+W额外)可知,如果该机械的额外功(W额外)一定,有用功(12.3第十二章 简单机械 第三节 机械效率 课标解读 - 物理 - 物理)越大,机械效率越大。比如用同一个滑轮组分别把一个1000N的重物和一个2000N的重物提高相同的高度,后者的机械效率大。因此在额外功一定时,在机械能承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力,可以提高机械效率。由公式η=12.3第十二章 简单机械 第三节 机械效率 课标解读 - 物理 - 物理/W总=12.3第十二章 简单机械 第三节 机械效率 课标解读 - 物理 - 物理/(12.3第十二章 简单机械 第三节 机械效率 课标解读 - 物理 - 物理+W额外)可知:当有用功一定时,额外功越小,则机械效率越大。因此设法减小额外功可以提高机械功率。如减轻机械本身的重量,加润滑油以减少摩擦,用轻质材料做机械,都可以不同程度地减少额外功,提高机械效率。对于滑轮组来说,提高滑轮组的机械效率的主要方法有:尽可能地增加物重,减小动滑轮重,减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦。

“测量某种简单机械的机械效率”中的“测量”属于技能性目标行为动词,该条目处于“独立操作”水平。测量简单机械的效率时要会分析实验原理、组装实验装置、进行实验收集证据、分析数据得出结论等。例如,利用斜面做功时,目的是把物体抬到一定高度处。所以克服物体重力所做的功Gh是有用功,拉力所做的功Fs是总功。斜面的机械效率是12.3第十二章 简单机械 第三节 机械效率 课标解读 - 物理 - 物理,因此,我们需要用刻度尺分别测物体被提升高度h和物体被拉动距离s,用测力计分别测物体重力G和拉力F。测定滑轮组的机械效率中需要测量的四个物理量:钩码重G,钩码提升高度h,绳自由端拉力F,绳自由端移动距离s。钩码重可直接用弹簧测力计静止时测得,测定绳自由端拉力时要注意使弹簧秤保持在竖直方向上作匀速运动。测定两个距离时,应先找好参照位置,用一固定物或作出标记。如可以把桌面作为参照,先量出钩码到桌面距离h1,提升钩码后再量出钩码离桌面的距离h2,则钩码提升高度h= h2- h1。绳自由端通过距离s的测定可先在细绳与动滑轮或定滑轮相切处做个记号,再拉弹簧测力计,测量这个记号处到细绳与动滑轮或定滑轮相切处的长度,即得s。

“了解人类使用机械的历程。了解机械的使用对社会发展的作用”中的“了解”属于认知性目标行为动词,该条目处于“了解”水平。从原始社会早期人类使用的诸如石斧、石刀等最简单的工具,到杠杆、辘轳、人力脚踏车、兽力汲水车等简单工具,发展到较复杂的水力驱动、风力驱动的水碾和风车等较为复杂的机械。18世纪英国的工业革命以后,以蒸汽机、内燃机、电动机作为动力源的机械促进了制造业、运输业的快速发展,人类开始进入现代化的文明社会。20世纪电子计算机的发明、自动控制技术、信息技术、传感技术的有机结合,使机械进入完全现代化的阶段。机器人、数控机床、高速运载工具、重型机械及其大量先进机械设备加速了人类社会的繁荣与进步,人类可以遨游太空、登陆月球,可以探索辽阔的大海深处,可以在地面以下居住和通行,所有这一切都离不开机械,机械的发展已进入智能化阶段。机械已经成为现代社会生产和服务的五大要素(人、资金、能量、材料、机械)之一。

机械是人类生产和生活的基本要素之一,是人类物质文明最重要的组成部分。机械的发明是人类区别于其他动物的一项主要标志,人类自从用机械代替简单工具,便在动手方面得到很大的进步和发展。但是,科技的发展也有一定的社会和环境的负面影响,人类要理智合理的运用机械,优先考虑环境问题,坚持可持续发展,才能使我们智慧的结晶得到适当的运用。





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