?趙愛(ài)華

初中物理效率計(jì)算題解題方法輔導(dǎo)

?趙愛(ài)華

效率計(jì)算題是初中物理輔導(dǎo)的一個(gè)重要的內(nèi)容，也是中考的重要內(nèi)容之一。提高物理效率計(jì)算題解題能力的前提是在對(duì)物理基本概念理解的基礎(chǔ)上，熟練掌握基本規(guī)律的應(yīng)用，強(qiáng)化知識(shí)間的綜合聯(lián)系。解題過(guò)程涉及審題和解題兩個(gè)相互聯(lián)系的層面。

初中物理；效率計(jì)算題；解題方法 ；輔導(dǎo)

效率計(jì)算題在初中物理題型中獨(dú)樹(shù)一幟,它不僅考查了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況,還考查了學(xué)生的閱讀能力、綜合分析問(wèn)題的能力、解題技巧、語(yǔ)言歸納及表述能力、計(jì)算能力及對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力。我們的學(xué)生在效率計(jì)算題上卻是一個(gè)弱點(diǎn)，很多學(xué)生對(duì)計(jì)算題是望而生畏。因此，在每次練習(xí)及考試中，部分學(xué)生對(duì)效率效率計(jì)算題都是放棄的。而在中考中，效率計(jì)算題的分值卻是有增無(wú)減。那么，如何指導(dǎo)初中物理效率計(jì)算題解題呢？

我認(rèn)為一方面是要消除學(xué)生的畏懼心理，另一方面是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析能力的培養(yǎng)，第三就是平時(shí)多積累一些常用的解題方法及技巧。這樣，在遇到效率計(jì)算題時(shí)，隨心所欲，從容應(yīng)付。

中考時(shí)涉及這部分內(nèi)容的題型也比較全面，有填空、選擇、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。計(jì)算題主要考查應(yīng)用機(jī)械效率的公式解決一些實(shí)際問(wèn)題，并且和簡(jiǎn)單機(jī)械、功、功率、熱量、燃料的熱值等知識(shí)有機(jī)聯(lián)系在一起。只要掌握了知識(shí)，學(xué)會(huì)分析問(wèn)題的方法，題目是千變?nèi)f化的，但知識(shí)是永恒的，方法是靈活的。以不變?nèi)?yīng)萬(wàn)變，才能永遠(yuǎn)立于不敗之地。提倡舉一反三，善于歸納總結(jié)。遇到了效率計(jì)算題，要相信自己的知識(shí)和能力，消除畏懼心理，不盲目的放棄和解答，正確面對(duì)效率計(jì)算題。

抓住效率計(jì)算題的關(guān)鍵詞，然后尋找思路，即打算如何來(lái)解出這個(gè)題。千萬(wàn)不要未弄懂題意就開(kāi)始解題，只有在于平時(shí)多加積累、練習(xí)、思考、探索。相信只要付出了努力，就一定會(huì)有所收獲，就不會(huì)怕效率計(jì)算題了。下面我就物理效率計(jì)算題作出一些方法輔導(dǎo)：

一、簡(jiǎn)單機(jī)械效率計(jì)算題解題方法輔導(dǎo)

機(jī)械功原理告訴我們，使用任何機(jī)械都不能省功，使用滑輪組、杠桿和斜面這些簡(jiǎn)單機(jī)械時(shí)，對(duì)機(jī)械所做的功并不都是有用的，其中有一些是不得不做的額外功，所以使用簡(jiǎn)單機(jī)械做功時(shí)，有用功在總功中占的比例越大越好，有用功占的比例大，說(shuō)明機(jī)械工作的效率高。在物理學(xué)中，把有用功W有用與總功W總的比值叫機(jī)械效率，如果用η表示機(jī)械效率，那么公式為：η=W有/W總=Gh/Fs(G為物體所受的重力，h物體被提升的高度，F(xiàn)為拉力大小，s為繩子自由上升的高度、杠杠被提升高度或斜面長(zhǎng)度)。

例題分析：斜面長(zhǎng)1m，高0.2m,將10N重的物體從斜面底端拉到斜面頂端，需要用平行于斜面的力2.5N，求(1)斜面的機(jī)械效率是多少？(2)重物上升過(guò)程中克服摩擦做了多少額外功？

解：(1)有用功：W有用=Gh=10N×0.2m=2J

總功 ：W總=FS=2.5N×1m=2.5J

所以斜面的機(jī)械效率：η=W有/W總=2J/2.5J=80℅

(2)由W總= W有用+W額得

額外功：W額=W總-W有用=2.5J-2J=0.5J

二、熱效率計(jì)算題解題方法輔導(dǎo)

燃料送入鍋爐的熱量，其中大部分被鍋爐受熱面吸收產(chǎn)生水蒸氣，這是被利用的有效熱量。而另一部分熱量損失掉了，這部分熱量，稱為熱損失。鍋爐效率是指鍋爐使用期間蒸汽帶走的熱量與燃料的完全燃燒放出的熱量之比，也就是鍋爐的熱效率，熱效率公式為η=Q吸/ Q放(其中Q吸=cm △t, Q放=mq或vq)

提高鍋爐熱效率就是增加有效利用熱量，減少鍋爐各項(xiàng)熱損失，其中重點(diǎn)是降低鍋爐排煙熱損失和機(jī)械未完全燃燒損失。

例題分析：某中學(xué)為學(xué)生供應(yīng)開(kāi)水，用鍋爐將200 kg的水從25℃加熱到100℃，燃燒了6 kg的無(wú)煙煤。水的比熱容是4.2 ×103J/(kg·℃)，無(wú)煙煤的熱值是3.4×107J/kg。求：(1) 鍋爐內(nèi)的水吸收的熱量是多少?(2) 無(wú)煙煤完全燃燒放出的熱量是多少?(3) 此鍋爐的效率是多少？

解：鍋爐內(nèi)的水吸收的熱量：

Q吸=cm △t=4.2 ×103J/(kg·℃×200kg×(100-25)℃=6.3×107J

無(wú)煙煤完全燃燒放出的熱量：

Q放=mq=6 kg×3.4×107J/kg=2.04×08J

此鍋爐的效率：η=Q吸/ Q放=6.3×107J/2.04×08J≈30.9℅

三、熱機(jī)效率計(jì)算題解題方法輔導(dǎo)

熱機(jī)工作時(shí)，用來(lái)做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率，通常用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。如果用η表示，則有η=W有/ Q放(其中W有=FS,Q放=mq或vq )。

例題分析：一輛汽車以72km/h的速度勻速行駛10 min，消耗的汽油為1.2Kg。汽車勻速行駛時(shí)受到的牽引力F=1.2x103N，汽油的熱值q=4.6 x107J/Kg。問(wèn)：(1)汽車在這段時(shí)間內(nèi)消耗的功率(即1秒時(shí)間內(nèi)汽油完全燃燒放出的熱量)是多少?(2)這段時(shí)間內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是多少？

解：(1)汽油完全燃燒放出的熱量：

Q放 = mq = 1.2Kg × 4.6×107J/ kg =5.52×107J

(2)汽車行駛的路程：由V= S/t得

S = Vt =20m/s × 600S = 1.2×104m

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的有用功：

W有 = FS =1.2x103N ×1.2×104m = 1.44×107J

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η=W有/ Q放=1.44×107J /5.52×107J≈26.1℅

四、轉(zhuǎn)換效率計(jì)算題解題方法輔導(dǎo)

在中考題中，有些題型既不是考查機(jī)械效率，也不是考查熱機(jī)效率和熱效率的計(jì)算，有的更加復(fù)雜。比如題目中涉及到太陽(yáng)能熱水器、電熱器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、水力發(fā)電機(jī)和電動(dòng)車等設(shè)備，由于這些設(shè)備本身?xiàng)l件的限制，工作過(guò)程中不可能將一種能量全部轉(zhuǎn)化為另一種能量，這就出現(xiàn)了設(shè)備的效率問(wèn)題。這些設(shè)備在發(fā)生能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中的效率可起名為 “轉(zhuǎn)換效率”， 公式可寫(xiě)成：效率=轉(zhuǎn)化后的能量/轉(zhuǎn)化前的能量，如電動(dòng)機(jī)效率是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成的機(jī)械動(dòng)能與消耗的電能之比。例如電機(jī)消耗的電能是3000瓦，而產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)能是2400瓦，2400/3000=80%，其效率就是百分之八十。

例題分析：從2006年開(kāi)始，我國(guó)就參與了國(guó)際科研合作項(xiàng)目《國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆聯(lián)合實(shí)施協(xié)定》，研究可控核聚變技術(shù)。該技術(shù)可用氫的同位素氘和氚聚合發(fā)生核聚變釋放能量，并不會(huì)產(chǎn)生放射性污染。而氘可以從海水中提取，從1L的海水中提取的氘參與核聚變反應(yīng)放出的能量相當(dāng)于300L優(yōu)質(zhì)汽油完全燃燒放出的熱量。若這些核能用來(lái)發(fā)電的效率可以達(dá)到50%，所產(chǎn)生的電能可供如圖23所示的電力機(jī)車牽引功率為4800kW的“和諧號(hào)”電力動(dòng)車組以252km/h的運(yùn)營(yíng)速度勻速行駛多少km？(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))(汽油密度：0.71×103kg/m3；汽油熱值：4.6×107J/kg)

解：由ρ=m/V 可得汽油質(zhì)量：

m汽油=ρ汽油V汽油=0.71×103kg/m3×300×10-3m3=213 kg

汽油完全燃燒放出熱量：

Q=qm汽油=4.6×107J/kg×213 kg=9.798×109J

產(chǎn)生的電能：

W=50%Q=4.899×109J

由P=W/ t 可得產(chǎn)生的電能可供動(dòng)車組行駛時(shí)間：

t=W/ P=4.899×109J/4.8×106W≈1020.6s

動(dòng)車組行駛速度：v=252km/h=70m/s

由v=s/t 可得動(dòng)車組行駛路程：

s=v t=70m/s×1020.6s=71442m≈71.4km…

效率計(jì)算題涉及的考點(diǎn)多，范圍廣，綜合性和應(yīng)用性強(qiáng)。 在解答有關(guān)效率的計(jì)算題時(shí)，要冷靜思考，結(jié)合具體的問(wèn)題情境，獲得相關(guān)的有用信息，緊緊圍繞機(jī)械效率的計(jì)算公式，得出正確的答案。學(xué)生在復(fù)習(xí)過(guò)程中，重視基礎(chǔ)知識(shí)，一定要掌握、理解必要的物理公式，并會(huì)據(jù)此解決實(shí)際問(wèn)題。只有夯實(shí)基礎(chǔ)，舉一反三，才能熟練而正確的解決初中物理效率計(jì)算題。

總之，初中物理效率計(jì)算題以考查學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力為主。它既能反映學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的理解掌握水平，同時(shí)又能體現(xiàn)學(xué)生在綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題過(guò)程中的情感、態(tài)度與價(jià)值觀。明確題目涉及的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程，找準(zhǔn)關(guān)系，有的放矢的按要求進(jìn)行合理的計(jì)算，初中物理老師對(duì)其解題方法要進(jìn)行輔導(dǎo)。

廣西桂林市第八中學(xué) 541003)