使用機(jī)械是否省功教學(xué)設(shè)計

《使用機(jī)械是否省功》教學(xué)設(shè)計任倩教學(xué)目標(biāo)知識與技能通過探究活動，知道使用任何機(jī)械都不省功；通過探究活動，理解機(jī)械效率；過程與方法經(jīng)歷探索使用機(jī)械能不能省功的實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)觀察能力，體會實(shí)驗(yàn)研究方法；在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、從實(shí)驗(yàn)中歸納科學(xué)規(guī)律的能力；情感態(tài)度與價值觀通過探究性物理學(xué)習(xí)活動，使學(xué)生體驗(yàn)探究的樂趣；教學(xué)重難點(diǎn)機(jī)械效率的概念和計算；通過實(shí)驗(yàn)探究功的原理；學(xué)情分析在已經(jīng)學(xué)習(xí)了杠桿和滑輪兩種簡單機(jī)械以及功、功率等基本概念之后，引入機(jī)械效率這一新概念，學(xué)生可接受的難度減小。從而激發(fā)學(xué)生的思維，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性、主動性。課時安排：2課時教學(xué)過程（一）復(fù)習(xí)鞏固比較物體做功快慢的三種方法分別是什么？法一：做同樣的功，所用時間越短，做功越快；法二：用同樣的時間，完成的功越多，做功越快；法三：比較單位時間內(nèi)做功的多少——功率；2.功率的定義？（單位時間內(nèi)完成功的多少）物理意義？（表示物體做功快慢的物理量）比值定義？（物理學(xué)上，我們把做功與完成這些功所用的時間之比叫作功率）計算公式？變形公式？國際單位？（W）常用單位？（kW，MW）換算關(guān)系？（1kW=103W,1MW=106W）3.功率的測量（測人上樓梯時的功率）需要測量哪些基本物理量？（人的質(zhì)量m，樓層的高度h，所用時間t）需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？（磅秤，尺，手表）表達(dá)式是什么？（P=mgh/t）4.當(dāng)物體在力F的作用下，以速度v做勻速直線運(yùn)動時，由W=Fs，v=s/t，得出P=Fv（二）導(dǎo)入新課【師】提問：人們在使用杠桿、滑輪等機(jī)械，有的可以省力，有的可以省距離，那么使用機(jī)械可以省功嗎？（三、）進(jìn)行新課提出問題猜想假設(shè)制定計劃并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：直接用彈簧測力計吊起一個重物，彈簧測力計對重物做的功為W1，再用彈簧測力計通過一個動滑輪吊起重物，使重物上升相同的高度，彈簧測力計的拉力做功W2。比較這兩個力所做的功就能可以知道使用機(jī)械是否省功。收集證據(jù)【師】提問：W2>W1，想一想這是為什么？分析與結(jié)論使用動滑輪提升重物時拉力在對重物做功的同時也要對動滑輪做功，同時還要克服動滑輪上的摩擦做功，所以W2>W1，使用動滑輪并不省功。大量實(shí)驗(yàn)表明：使用任何機(jī)械都不省功。（功的原理）【師】提問：使用機(jī)械不能省功，為什么人們還要使用機(jī)械呢？分析：這是因?yàn)槭褂脵C(jī)械可以改變力的方向或者省力，或省距離，或改變做功的快慢，或能完成人們不便直接完成的工作。【師】讓學(xué)生閱讀教材，解決以下問題：什么叫有用功、額外功和總功？三種功之間有什么關(guān)系？什么叫機(jī)械效率？其表達(dá)式怎樣？為什么機(jī)械效率小于1？【師】引導(dǎo)理解概念：有用功（W有用）：在用動滑輪提升重物時，克服物體的重力所做的功是有用的，是必須做的，這部分功叫作有用功。（即對人們有用的功）額外功（W額外）：提升重物時，不可避免地要對動滑輪本身做功和克服摩擦力做功，這部分功叫作額外功。（即對人們無用但又不得不額外做的功）總功（W總）：有用功與額外功的總和。W總=W有用+W額外理解：有用功可理解為一種“目的”功。例如，用滑輪組勻速提升重物時，使用機(jī)械的目的是提升重物，那么克服重物的重力（阻力）做的功就是有用功，即W有用=Gh，而克服動滑輪本身的重力做的功和克服摩擦做的功就是額外功。又如用滑輪組拉動重物在水平面上勻速移動時，使用機(jī)械的目的是水平移動物體，那么克服重物與水平面間的摩擦力（阻力）做的功就是有用功，即W有用=Ffs；額外功是指對人們無用但又不得不額外做的功，包括提升物體時克服盛物體的容器的重力、機(jī)械自重和自身部件的摩擦等做的功（結(jié)合圖片解釋）。由于機(jī)械自重和摩擦總是存在的，因此額外功是不可避免的，對任何實(shí)際的機(jī)械總有W額外>0。總功是指對人們使用機(jī)械時動力總共做的功，即W總=Fs4.機(jī)械效率：有用功和總功的比值。符號η，計算公式：【師】提問：為什么機(jī)械效率總小于1？分析：由于對任何實(shí)際的機(jī)械總有W額外>0，W有用<W總，故而鞏固練習(xí)，總結(jié)滑輪或滑輪組（提起重物）總功：W總功=Fs有用功：W有用=G物h額外功：1.克服動滑輪重、繩重、摩擦所做的功W額外=W總－W有用2.若不計繩重及摩擦W額外=G動h機(jī)械效率：1.不計繩重及摩擦滑輪或滑輪組（水平勻速拉動物體）總功：W總功=Fs繩有用功：W有用=Ffs物額外功：W額外=W總－W有用機(jī)械效率：斜面總功：W總功=FL有用功：W有用=G物h額外功：克服摩擦所做的功W額外=W總－W有用W額外=FfL機(jī)械效率：1.2.課堂練習(xí)【師】引導(dǎo)學(xué)生理解機(jī)械效率1，機(jī)械效率是有用功與總功之比，它只有大小，沒有單位，一般用百分?jǐn)?shù)表示；2.機(jī)械效率是標(biāo)志機(jī)械做功性能好壞的物理量，機(jī)械效率越高，這個機(jī)械的性能越好。3.機(jī)械效率不是固定不變的。它反映的是機(jī)械在一次做功的過程中有用功和總功的比值，同一機(jī)械在不同的做功過程中，提起的物重不同，機(jī)械效率往往不同。【師】分析機(jī)械效率高低的比較1.機(jī)械效率由W有用和W總共同決定，不能理解為“有用功多，機(jī)械效率高”或“總功多，機(jī)械效率低”2.當(dāng)總功一定時，有用功越多（或額外功越少），機(jī)械效率越高；3.當(dāng)有用功一定時，總功越少（或額外功越少），機(jī)械效率越高；4.當(dāng)額外功一定時，總功越多（或有用功越多），有用功在總功中所占的比例越大，機(jī)械效率越高【師】分析提高機(jī)械效率的方法1.減小機(jī)械自身重力2.減小機(jī)械部件間的摩擦（有用功一定時，盡量減少額外功，提高機(jī)械效率）在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常的條件下盡可能增加提起的物重；（額外功一定時，盡量增大有用功，提高機(jī)械效率）課堂小結(jié)練習(xí)1、用繩子將鉤碼提升至一定的高度，此過程所做的有用功是（）A.升高鉤碼所做的功B.克服摩擦所做的功C.提高繩子所做的功D.克服動滑輪自重做的功2、一人用100N的拉力用滑輪組將重為300N的物體向上提起，繩重和摩擦不計。在拉力的作用下，物體勻速上升了1m。求：人所做的有用功；人所做的總功；人所做的額外功；3、用500N的力將重為900N的物體從斜面的底端勻速推到了頂端，斜面長6m，高3m，則有用功為（）J，總功為（）J，機(jī)械效率為（）。4、用甲、乙兩種裝置勻速提升同一重物，若每個滑輪重相同，不計摩擦及繩重，則下列說法正確的是（）A.甲較省力，機(jī)械效率較低B.乙較省力，機(jī)械效率較低C.甲較省力，機(jī)械效率較高D.乙較省力，機(jī)械效率較高作業(yè)1、工人用250N的力將重400N的物體勻速提升2m,共用了10s，若在此過程中忽略繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A.繩子自由端移動的距離是6mB.動滑輪的重是10NC.工人做功的功率是80WD.滑輪組的機(jī)械效率是80%2、如圖所示，利用輕質(zhì)滑輪組勻速拉動水平地面上重為300N的物體，拉力F的大小為30N。若物體和地面間的摩擦力大小為45N，則A處的拉力大小和滑輪組的機(jī)械效率分別為（）A.45N50%B.45N75%C.60N5