谈初中物理总复习中关于“效率”问题的教学
2016-12-14吴志光
吴志光
初中物理总复习教学中，各种效率的计算是学生普遍感到难掌握的内容.要突破这个难点，应教会学生方法，而不是死记公式.笔者从多年的教学实践中总结
出关于“效率”教学的四点做法：一是从“目的”去确定有用功或有用能量；二是从“提供”去确定总功或总能量；三是明确“效率=（有用功或有用能量/总功或总能量）×100%”；四是任何效率总是小于1.如果教师能从以上四点入手，即可让学生抓住要点，真正理解各种“效率”问题.
1 利用机械“提升重物”效率的计算
例1 小刚用图1所示的滑轮组拉重为400N的物体匀速上升1m，拉力大小为250N，不计摩擦及绳重，求滑轮组的机械效率.
分析 “目的”——提升重物，故克服重物做功即为有用功，即W有=Gh；“提供”——拉力，故拉力做的功即为总功，即W总=Fs.
2 利用机械“平移物体”的效率
例2 如图2所示，工人用240N的拉力拉绳，使水中的小船匀速靠岸，10min内绳子被拉下6m，已知小船重1.8×104N，小船行进中受到的阻力是它所受重力的0.01倍，求此装置的机械效率？
分析 “目的”——小船行驶，故小船克服阻力做的功即为有用功，即W有=fs船；“提供”——拉力，故拉力做的功即为总功，即W总=Fs.
3 煤炉烧水效率的计算
例3 小明家每天烧水、煮饭、炒菜需要的热量，相当于将质量为30kg、初温为20℃的水烧开（在一标准大气压下），问：（1）小明家每天烧水、煮饭、炒菜需要多少热量？（2）小明家每天实际用煤2kg（煤的热值为3×107J/kg），计算小明家煤炉的效率？
分析 “目的”——烧水、煮饭、炒菜，故水、饭、菜吸收的热量即为有用能量，即Q有=cmΔt；“提供”——煤，故煤完全燃烧放出的热量即为总能量，即Q总=mq.
4 热机的效率
例4 一辆汽车在平直的公路上行驶，阻力是8400N，匀速行驶10km，耗油6kg（已知q油=4.6×107J/kg），求汽油机的效率？
分析 “目的”——汽车行驶，故汽车克服阻力做的功即为有用功，即W有=fs；“提供”——汽油，故汽油完全燃烧放出的热量即为总能量，即Q总=mq.
5 电水壶烧水的效率
例5 某电水壶的铭牌上标有“220V 1280W”，最大水量为1kg.小雪同学用这种电水壶烧开水，她将水放至最大水量，测得水的温度是18℃，通电5min 50s水烧开（在一标准大气压下）.试计算该电水壶的
效率？
分析 “目的”——烧水，故水吸收的热量即为有用能量，即Q有=cmΔt；“提供”——用电，故电流做功即为总功，W总=Pt.
6 水电站发电效率
例6 有一小水电站水的流量为每分钟90m3，水的落差为25m，水电站输出的电流为200A，电压为1500V，求水电站的发电效率？
分析 “目的”——发电，故获取的电能即为有用能量，即W有=UIt；“提供”——水做功，故水做功即为总功，即W总=Gh=mgh=ρVgh.
7 电动自行车效率
例7 电动自行车轻便、实用、无污染，很受人们喜爱.表1是某种型号电动自行车的相关数据，若骑车人的质量为80kg，在2h内连续匀速行驶36km.若电动自行车匀速行驶时的工作电流为3A，求电动自行车的效率？
表1
质量m/kg40
工作电压U/V40
速度v/m·s-1≤20
骑车人质量为80 kg时的平均阻力F/N20
分析 “目的”——电动车行驶，故电动车克服阻力做功即为有用功，即W有=fs；
“提供”——用电，故电流做功即为总功，W总=UIt.
[HTH]8 太阳能热水器效率
例8 用太阳能热水器将初温为20℃、质量为100kg的水加热到70℃，已知每平方米的面积上在1h内得到的太阳能辐射平均为2.8×107J，该太阳能热水器接收太阳能总有效面积为1.2m2，每天接收太阳能的时间1.25h，求太阳能热水器的加热效率？
分析 “目的”——烧水，故水吸收的热量即为有用能量，即Q有=cmΔt；“提供”——太阳能，故太阳辐射的能量即为总能量，即W总=1.2×1.25×2.8×107J.
9 太阳能电池效率的计算
例9 太阳能是21世纪重点发展的能源之一.太阳能汽车是利用太阳能电池将接收的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车.一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积为8m2，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为1×103W/m2.在晴朗的天气，电池对着太阳时产生的电压为U=120V，并对车上的电动机提供I=10A的电流，试问：太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
分析 “目的”——获取电，故获取的电能即为有用能量，即W有=UIt；“提供”——太阳能，故太阳辐射的能量即为总能量，即W总=Pt.
总之，在总复习教学中，教师应把相关“效率”问题进行归例总结，让学生真正理解有关“效率”问题的解题策略，从而提高复习效益.
