測量杠桿的機(jī)械效率教學(xué)設(shè)計(jì)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載? 初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)理念：? 生活走向物理，從物理走向社會(huì)；? 重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式多樣化；? 注意學(xué)科滲透，關(guān)心科技發(fā)展；? 教學(xué)綜述： 機(jī)械效率是一個(gè)抽象的概念，要理解機(jī)械效率必須先理解有用功、額外功和總功的概念。概念嵌套，邏輯關(guān)系比較復(fù)雜。解決方法：通過學(xué)生觀察現(xiàn)象，以及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究創(chuàng)設(shè)物理情境， 在觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上充分探討， 明確有用功、額外功、總功的意義，通過對(duì)數(shù)據(jù)分析、 比較，得出機(jī)械效率的定義，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算各組裝置的機(jī)械效率。 分析簡單機(jī)械的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，研究提高機(jī)械效率的方法，從而更加深入的理解機(jī)械效率。? 教學(xué)原則：提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手

2、能力， 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、 分析能力和歸納能力， 讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過程也熟練掌握一些基本的科研態(tài)度、 科研方法和科研步驟。教學(xué)方法：觀察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)特征；啟發(fā)引導(dǎo)、科學(xué)探究；歸納總結(jié)、形成規(guī)律。? 1. 重點(diǎn)難點(diǎn)分析? 重點(diǎn)：建立機(jī)械效率及相關(guān)概念， 理解機(jī)械效率的意義， 會(huì)分析和測定動(dòng)滑輪和斜面的機(jī)械效率。 通過引用學(xué)生認(rèn)知中已有的概念 如正確率、點(diǎn)擊率進(jìn)行類比，來幫助建立機(jī)械效率的概念。? 難點(diǎn)：利用分析比較和實(shí)驗(yàn)探究方法， 將抽象的物理概念具體化。 在掌握知識(shí)的同時(shí)，學(xué)習(xí)科學(xué)思維方法。2. 創(chuàng)設(shè)物理情境的策略聯(lián)系實(shí)際：生活中經(jīng)常需要將物體舉高，如工人抬飯箱；將書包背起來的過程，都需要對(duì)

3、物體功。起重機(jī)將建筑構(gòu)件吊起。物體沿斜面坡道上升。汽車在盤山公路上行駛。3. 實(shí)施探究活動(dòng)的策略 （以斜面為例）? 組裝器材? 分析：在斜面上拉動(dòng)物體和沿豎直方向提升物體學(xué)習(xí)必備歡迎下載? 提出猜想和假設(shè)（以斜面為例）? 教師引導(dǎo)：斜面的機(jī)械效率大小，與什么因素有關(guān)？1.斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度有什么關(guān)系? 猜想：斜面的傾斜程度越大，機(jī)械效率越高2. 研究斜面的機(jī)械效率與物體斜面之間接觸面大小有什么關(guān)系？? 猜想：機(jī)械效率與物體斜面之間接觸面大小無關(guān)3. 研究斜面的機(jī)械效率與它的粗糙程度有什么關(guān)系？? 猜想：表面越光滑，機(jī)械效率越高4. 研究斜面的機(jī)械效率與物重有什么關(guān)系？? 猜想：研究斜

4、面的機(jī)械效率與物體的重力無關(guān)? 生：斜面的機(jī)械效率可能與斜面的高度、斜面長度、傾斜程度、斜面坡度、斜面粗糙程度、物體重力有關(guān)。? 師：能說說的猜想依據(jù)嗎？? 生：我覺得可能與斜面的粗糙程度有關(guān)， 斜面越粗糙， 克服摩擦力所做的額外功就越多，機(jī)械效率越低。? 師：有道理。摩擦是影響機(jī)械效率的一個(gè)重要因素，摩擦力越大，做的額外功就越多，機(jī)械效率就越低。? 生：我覺得可能與斜面的傾斜程度有關(guān)， 斜面的傾斜程度越大， 把物體提升得也越高，機(jī)械效率就越高。? 生：我認(rèn)為可能與斜面的坡度有關(guān)。坡度越大，斜面的機(jī)械效率越高。? 生：我覺得可能與物體的重力有關(guān)， 物體越重，所以機(jī)械效率高 （或越低）。? 生：

5、我認(rèn)為可能與斜面的長度有關(guān)， 斜面越長，克服摩擦力所做的額外功也越多，機(jī)械效率就越低。? 生：我認(rèn)為可能與物體對(duì)斜面的壓力有關(guān)，壓力越大，機(jī)械效率越低（或越高）。? 生：我認(rèn)為可能與斜面的高度有關(guān)，斜面越高，做的有用功就越多，機(jī)械效率越高。學(xué)習(xí)必備歡迎下載? 師：很不錯(cuò)，同學(xué)們猜想了這么多因素，而且說得有理有據(jù)。我們能不能把這些因素中相類似的因素合并合并，把問題簡化一下呢？誰來說？? 生：我覺得斜面的坡度與斜面的傾斜程度可以合并? 師：坡度與傾斜程度是不是一個(gè)意思呀？? 生：我覺得物體對(duì)斜面的壓力與物體的重力可以合并。? 師：物體越重，對(duì)斜面的壓力也越大，那我們把它們合并為重力，因?yàn)閴毫Σ惶?/p>

6、測量。? 生：我認(rèn)為斜面的高度與斜面的長度也都可以合并為斜面的傾斜程度， 因?yàn)楣潭ǜ叨?，只改變長度或固定長度只改變高度都相當(dāng)于改變了斜面的傾斜程度，效果是一樣的。? 師：說得有道理，能演示一下嗎？? 生：演示并解說。把斜面長度固定， 只改變斜面高度， 斜面的傾斜程度變了；把斜面高度固定， 只改變斜面的長度， 斜面的傾斜程度也變了。 這兩種方法達(dá)到的效果是一樣的。? 師：這兩種方法都改變了斜面的傾斜程度。但哪一種方法更好？? 生：固定高度，改變斜面的長度更實(shí)用。? 師：按照同學(xué)們的討論結(jié)果， 進(jìn)行合并后， 影響斜面的機(jī)械效率的因素有幾個(gè)？? 生：斜面的傾斜程度、斜面的粗糙程度、物體重力。當(dāng)一個(gè)物

7、理量與幾個(gè)因素有關(guān)， 用什么方法來進(jìn)行探究呢？控制變量法。 當(dāng)一個(gè)量與多個(gè)因素有關(guān)， 在探究其中一個(gè)因素時(shí)， 我們要控制其它的因素一定， 這就是控制變量法。 由于本課題探究的因素較多， 課堂教學(xué)時(shí)間有限， 可以讓各小組的同學(xué)只就其中一個(gè)比較感興趣的問題來進(jìn)行探究， 各小組討論確定具體探究問題，做出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，畫出實(shí)驗(yàn)的圖例和實(shí)驗(yàn)記錄表格。實(shí)驗(yàn)：測量斜面的機(jī)械效率? 步驟：1. 每一組給 1 塊長方體的木塊、一塊長木板、一輛小車、一把刻度尺、一只彈簧測力計(jì)。木塊和木板可以構(gòu)成一個(gè)斜面。2. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在實(shí)驗(yàn)中需要進(jìn)行哪些操作？要測量哪些量？并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。學(xué)習(xí)必備歡迎下載3. 與其他

8、小組進(jìn)行交流，看看誰的設(shè)計(jì)方案更好。借助如下的方框完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。4. 選擇設(shè)計(jì)科學(xué)、易于操作的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表內(nèi)5. 由實(shí)驗(yàn)測出的數(shù)據(jù)算出斜面的機(jī)械效率6. 你認(rèn)為斜面的機(jī)械效率可能跟哪些因素有關(guān)？提出你的猜測7. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，檢驗(yàn)?zāi)愕牟聹y是否正確。? 討論：1. 機(jī)械效率總是小于 1 ，為什么？2. 你認(rèn)為可以從哪些方面提高機(jī)械效率？4. 引導(dǎo)分析推理的策略 （以滑輪組為例）? 結(jié)合實(shí)例通過多媒體展示四種運(yùn)沙子上樓的方法， 組織學(xué)生討論選擇哪種方法最好 ? 為什么 ? 分析有用功，額外功和總功。? 設(shè)問置疑 :5. 建立物理概念的策略機(jī)械效率概念的建立 任何機(jī)械

9、本身都受到重力作用，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間又存在摩擦。所以使用任何機(jī)械，除了有用功之外都不可避免地要做額外功。機(jī)械效率公式：測量杠桿的機(jī)械效率? 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量杠桿的機(jī)械效率。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，使掛在較長杠桿下面的鉤碼緩緩上升。學(xué)習(xí)必備歡迎下載? （ 1 ）實(shí)驗(yàn)中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計(jì)的示數(shù) F 為 N，鉤碼總重 G 為 1.0N ，鉤碼上升高度 h 為 0.1m ，測力計(jì)移動(dòng)距離 s 為 0.3m ，則杠桿的機(jī)械效率為 % 。請(qǐng)寫出使用該杠桿做額外功的一個(gè)原因：。? （ 2 ）為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)，一位同學(xué)用該實(shí)驗(yàn)裝置，先后將鉤碼掛在

10、 A 、 B 兩點(diǎn)，測量并計(jì)算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù)：根據(jù)表中數(shù)據(jù)， 能否得出杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān)， 鉤碼越重其效率越高 ?±的結(jié)論？答；? 請(qǐng)簡要說明兩條理由：? ；? .6. 進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)的策略? 1. 正確理解有用功、額外功、總功概念? 2. 能分析歸納建立機(jī)械效率概念? 3. 會(huì)設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，探究影響機(jī)械效率因素? 主要從以上三個(gè)方面對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行“自評(píng)”、“互評(píng)”與“教師評(píng)”。? 設(shè)計(jì)簡潔、實(shí)用的評(píng)價(jià)量規(guī)姓名評(píng)價(jià)分析與概括能力研究意識(shí)合作精神與能力總評(píng)自評(píng)小組評(píng)三、學(xué)生常見問題分析與解決策略1功率與機(jī)械效率的區(qū)別是什么？? 功率 P=W/t 即單位時(shí)間內(nèi)所做的

11、功。功率是表示做功快慢的物理量。功率大的機(jī)械做功快，單位時(shí)間提供（或消耗）的能量多。學(xué)習(xí)必備歡迎下載? 機(jī)械效率 是有用功占總功的比值。 它是表征機(jī)械做功時(shí)其有用的成分高低。機(jī)械? 提供（或消耗）的總能量中有用的成分越高，機(jī)械的性能相對(duì)而言就好。所以，它們是完全不同的兩個(gè)物理量。功率和效率是二個(gè)不同的概念。 機(jī)械的功率有輸入功率和輸出功率之分。輸入功率是由原動(dòng)機(jī)來提供（如電動(dòng)機(jī)、汽油機(jī)等）。因摩擦力等原因其輸出功率要小于輸入功率，二者的百分比即為機(jī)械效率。故只有在輸入功率不變的前提下，機(jī)械效率高，其輸出功率才大。2效率高的機(jī)械就省力嗎？? 用一個(gè)彈簧測力計(jì)，利用家中案板和茶杯做了以下實(shí)驗(yàn)：?

12、A. 把杯子放在塑料袋中，在杯子中加入適量的水，用彈簧測力計(jì)測得杯子和水的總重量 G。? B. 用案板作斜面，把一只水杯通過細(xì)繩與彈簧測力計(jì)連接，拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，把盛水的杯子勻速拉上斜面。?C.分別測出拉力 F 、杯子移動(dòng)的距離s和升高的高度 h 。? D. 改變斜面的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。3怎樣提高機(jī)械效率？? 滑輪組：如果你是設(shè)計(jì)者， 怎樣提高機(jī)械效率？如果你是使用者， 怎樣提高機(jī)械效率？? 減輕動(dòng)滑輪重、繩重、減小輪軸間摩擦增大物重。1. 減少機(jī)械自重 .2. 減少機(jī)械的摩擦等來減小額外功 .3.在額外功一定時(shí)，增大有用功.學(xué)習(xí)必備歡迎下載? 一般來說：提高機(jī)械效率的辦法是改進(jìn)結(jié)構(gòu)，使它更

13、合理、更輕巧，在使用中按照技術(shù)規(guī)程經(jīng)常保養(yǎng)，定時(shí)潤滑，以減小摩擦。4 為什么機(jī)械效率總是小于 1 ？幾種機(jī)械組合后的機(jī)械效率仍然小于 1 嗎？有用功跟總功的比值叫機(jī)械效率。有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1 。意義：機(jī)械效率表示機(jī)械利用功的效果，效率越大，利用的效果越好，有用功在總功中所占比例越大；。任何機(jī)械的機(jī)械效率總是小于1（小于 100）對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)的效率計(jì)算初中階段不作要求， 如果系統(tǒng)是由幾個(gè)機(jī)械簡單串聯(lián)而成，則系統(tǒng)的總效率是各個(gè)機(jī)械的效率的連乘積， 其結(jié)果仍是小于 1 的 ( 乘法原理 ) 。如果系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，可應(yīng)用功率流的概念求出輸出功和輸入功的關(guān)系，從而求得機(jī)械系統(tǒng)的總效率。 一臺(tái)機(jī)器所做的有用功與總功越接近，這臺(tái)機(jī)器的機(jī)械效率就越高。反證的方法： 如果機(jī)械效率等于1 ，只有不做額外功， 而實(shí)際的機(jī)械不可能不做額外功（額外阻力總是存在的）。故實(shí)際機(jī)械的機(jī)械效率不可能等于 1 。如果機(jī)械效率大于 1 ，則要求有用功大于總功，這當(dāng)然是不可能的。5 為什么說機(jī)械效率是從能的方面描述機(jī)械的性能？機(jī)械是否省力？是從力的角度說明該機(jī)械的性能優(yōu)劣。 機(jī)械效率是有用功占總功的比值。功是能量變化的量度， 在一個(gè)