八年級(jí)物理下冊【第十二章 簡單機(jī)械】-第2課時(shí) 測量機(jī)械效率（導(dǎo)學(xué)案）

第2課時(shí)測量機(jī)械效率課題探究機(jī)械效率課型新授課教學(xué)目標(biāo)學(xué)問與技能1.能結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步了解什么是有用功、額外功和總功.2.理解什么是機(jī)械效率，能夠設(shè)計(jì)試驗(yàn)測量斜面、滑輪組、杠桿等簡潔機(jī)械的機(jī)械效率，并利用試驗(yàn)探究的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)械效率，知道機(jī)械效率總小于1.過程與方法1.通過試驗(yàn)探究進(jìn)一步熟悉W有、W額、W總的含義，并清楚它們之間的關(guān)系.2.通過試驗(yàn)探究影響機(jī)械效率的因素，找出提高機(jī)械效率的方法.情感、態(tài)度與價(jià)值觀在試驗(yàn)中培育合作精神，養(yǎng)成實(shí)事求是、尊重試驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)態(tài)度.教學(xué)重點(diǎn)把握機(jī)械效率的計(jì)算，理解如何提高機(jī)械效率.教具預(yù)備表面粗糙的長木板、木塊、墊塊、彈簧測力計(jì)、細(xì)線、刻度尺、杠桿、滑輪、多媒體課件等教學(xué)難點(diǎn)難點(diǎn)探究斜面、杠桿、滑輪等簡潔機(jī)械的機(jī)械效率，把握影響機(jī)械效率的因素.教學(xué)課時(shí)1課時(shí)課前預(yù)習(xí)1.測滑輪組機(jī)械效率時(shí)，克服被提升的物重所做的功為有用功，作用在繩子末端拉力做的功為總功，計(jì)算滑輪組機(jī)械效率的公式η=W有W總=GhFs或η=GnF.2.影響滑輪機(jī)械效率的因素主要有動(dòng)滑輪的重、提升的物重、繩重和摩擦等.對同一滑輪組，提升的物重增大了，其機(jī)械效率會(huì)增大.3.影響斜面機(jī)械效率的因素有斜面的傾斜程度、斜面的粗糙程度兩個(gè)因素.鞏固復(fù)習(xí)老師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)有用功、額外功、總功、機(jī)械效率的概念，并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)，加強(qiáng)學(xué)生對學(xué)問的鞏固.新課導(dǎo)入師我們騎自行車上坡時(shí)，選擇怎樣的路線走輕松些.往汽車上搬運(yùn)較重的貨物時(shí)，常?？吹桨徇\(yùn)工人搭上一個(gè)長木板，沿木板就可以把貨物輕松地推上去，這是為什么？生：走S形路線輕松；斜面可以省力……師同學(xué)們說得很好，那這樣是否省功呢？生：沒有，任何機(jī)械都不省功.師我們能用試驗(yàn)來探究說明嗎？好，下面我們就一起來探究斜面、杠桿、滑輪組的機(jī)械效率.進(jìn)行新課學(xué)問點(diǎn)1探究簡潔機(jī)械的機(jī)械效率1.探究斜面的機(jī)械效率老師組織學(xué)生討論試驗(yàn)方案、分析試驗(yàn)過程、進(jìn)行試驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)得到結(jié)論.通過多媒體展示下列過程：進(jìn)行新課試驗(yàn)：探究斜面機(jī)械效率（多媒體課件）(1)提出問題：斜面的機(jī)械效率與它的傾斜程度有什么關(guān)系？(2)猜想與假設(shè)：斜面越陡,機(jī)械效率越高（或越低）.(3)探究方案與試驗(yàn)設(shè)計(jì)：①試驗(yàn)器材:表面粗糙的長木板、木塊、墊塊、彈簧測力計(jì)、細(xì)線、刻度尺.②試驗(yàn)設(shè)計(jì)圖：可參見教材P88圖12.3-3測定斜面的機(jī)械效率③試驗(yàn)原理：η=W有W總=GhFs④需測物理量：G、h、F、s⑤進(jìn)行試驗(yàn)：轉(zhuǎn)變斜面的傾斜程度，測量斜面較緩、較陡、最陡時(shí)的機(jī)械效率.（4）收集數(shù)據(jù)記錄表格(5)分析和論證(6)評(píng)估與交流老師收集小組在探究試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生交流、評(píng)估.板書：光滑程度一樣的斜面，斜面越陡越費(fèi)勁，機(jī)械效率越高;斜面越緩越省力，機(jī)械效率越低.2.探究滑輪組的機(jī)械效率老師組織學(xué)生參照教材P87《試驗(yàn)》中的步驟，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案、分析試驗(yàn)過程、進(jìn)行試驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論.（老師巡視指導(dǎo),對動(dòng)手能力弱的同學(xué)給予鼓舞和幫忙，提示學(xué)生要正確記錄數(shù)據(jù)）老師總結(jié)：同一滑輪組的機(jī)械效率與提升的物重有關(guān)，物重越大，效率越高;機(jī)械效率還與動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)有關(guān)，做相同的有用功，動(dòng)滑輪個(gè)數(shù)越多，做的額外功越多，機(jī)械效率越低.例題1（多媒體展示）某試驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置測滑輪組機(jī)械效率，記錄數(shù)據(jù)如下表：特別?????提示：1.拉動(dòng)木塊上行時(shí)拉力要沿著斜面.2.拉動(dòng)木塊時(shí)要使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng).3.轉(zhuǎn)變斜面的傾斜程度時(shí)，為了保持有用功相同，每次木塊拉高的高度要相同.學(xué)問拓展：1.斜面的機(jī)械效率不僅與斜面的傾斜程度有關(guān)，還與物體和斜面之間的摩擦力有關(guān)，斜面越粗糙，摩擦力越大，機(jī)械效率越低.2.斜面的機(jī)械效率與提升的物體的重力大小無關(guān).學(xué)問拓展：1.探究杠桿機(jī)械效率的裝置圖.2.杠桿的機(jī)械效率與杠桿自重和摩擦有關(guān).杠桿越重，額外功就越大，在有用功相同時(shí)，機(jī)械效率越低.進(jìn)行新課（1）試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)沿豎直方向拉動(dòng)彈簧測力計(jì)；（2）第2次試驗(yàn)中，拉力做的總功是J，滑輪組做的有用功是J，滑輪組的機(jī)械效率η=.（3）由記錄數(shù)據(jù)分析，兩次機(jī)械效率不同的主要緣由是.解析：在探究滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，用彈簧測力計(jì)提升重物時(shí)應(yīng)沿豎直方向勻速地拉動(dòng)物體上升，拉力做的功為總功，對重物做的功為有用功，滑輪組的機(jī)械效率為所以第二次的總功=2.4N×0.3m=0.72J,第二次做的有用功為,機(jī)械效率為η=W有W總=0.6J0.72J≈83.3%，通過兩次試驗(yàn)比較可得出，滑輪組所提升的鉤碼重不同，機(jī)械效率不同，鉤碼越重，機(jī)械效率越高.答案：（1）勻速（2）0.720.683.3%（3）鉤碼重不同學(xué)問點(diǎn)2如何提高機(jī)械效率現(xiàn)代社會(huì)是講求效率的社會(huì),時(shí)時(shí)\,事事\,到處都追求高效率,以盡可能少的消耗資源,取得盡可能多的效益.“優(yōu)勝劣汰”的“優(yōu)”中，高效率是一個(gè)重要內(nèi)容.從上面探討分析,我們在使用機(jī)械做功時(shí),同樣總是期望機(jī)械效率能夠更高些,那么如何提高機(jī)械效率呢?請大家分小組討論,并整理各自小組的意見.生討論火熱進(jìn)行中.師集中同學(xué)們的討論意見,并總結(jié).板書：提高機(jī)械效率的有效途徑:(1)減輕機(jī)械自重;(2)減小機(jī)械間的摩擦(加潤滑油);(3)情況允許下增加物重.教學(xué)板書課堂小結(jié)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們進(jìn)一步熟悉有用功、額外功和總功的具體含義，知道了機(jī)械效率并不是一成不變的，還通過試驗(yàn)探究了解了影響斜面、杠桿、滑輪組機(jī)械效率的因素，以及提高機(jī)械效率的有效方法.教材習(xí)題解答動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理（P88）1.有沒有機(jī)械效率為100%的機(jī)械？為什么？舉例說明，通過什么途徑可以提高機(jī)械效率.2.一臺(tái)起重機(jī)將3600N貨物提高4m，起重機(jī)做的有用功是多少？假如額外功是9600J，總功是多少？機(jī)械效率是多少？起重機(jī)所做的額外功是由哪些因素引起的？3.在斜面上將一個(gè)重4.5N的物體勻速拉到高處（圖12.3-3），沿斜面對上的拉力為1.8N，斜面長1.2m、高0.3m.把重物直接提升h所做的功作為有用功，求這個(gè)斜面的機(jī)械效率.教材習(xí)題解答1.解答：沒有機(jī)械效率為100%的機(jī)械，因?yàn)槭褂萌魏螜C(jī)械都要做額外功，也就是說有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1.提高機(jī)械效率的主要辦法：改進(jìn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)，例如提水時(shí)用容積較大而重量較輕的水桶;按規(guī)程進(jìn)行保養(yǎng)，合理使用以削減摩擦等.2.解答：起重機(jī)做的有用功是：=Gh=3600N×4m=14400J.總功是：=14400J+9600J=24000J.機(jī)械效率：.起重機(jī)提升裝貨物用的容器所做的功、各部件之間的摩擦做的功等都是額外功.3.解答：斜面的機(jī)械效率η=Gh/(Fs)=4.5N×0.3m/(1.8N×1.2m)=62.5%.難題解答例題2測滑輪組機(jī)械效率時(shí)，所用試驗(yàn)裝置如圖所示．（1）試驗(yàn)中要豎直向上拉動(dòng)彈簧測力計(jì)．（2）表中第1次試驗(yàn)數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤，改正后計(jì)算其機(jī)械效率為．（3）比較兩次試驗(yàn)的機(jī)械效率可得出結(jié)論：．這里用到的研究方法是．（填字母）A．類比法B．把握變量法C．等效替代法（4）轉(zhuǎn)變圖中滑輪組的繞線方法，提起同一重物時(shí)，不計(jì)摩擦及繩重，滑輪組的機(jī)械效率（填“變大”“變小”或“不變”）．解析：（1）如圖，彈簧測力計(jì)要豎直向上勻速拉動(dòng)繩子．（2）如圖，物體有三段繩子承擔(dān)，s=3h，h=0.1m，所以，s=3×0.1m=0.3m．所以第一次試驗(yàn)中繩自由端上升的距離0.2m是錯(cuò)誤的．按s=0.3m代入η==Gh/Fs=2N×0.1m/（1.1N×0.3m）≈60.6%．（3）第1、2次試驗(yàn)時(shí)物體升高的距離相等，使用的是同一個(gè)滑輪組，滑輪組提起的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越高．所以可得出結(jié)論同一滑輪組，提起的物體越重，機(jī)械效率越大．在探究滑輪組機(jī)械效率時(shí)，把握物體升高的距離、動(dòng)滑輪的重、繩重、摩擦等都不變，只是轉(zhuǎn)變提起的物體重，這種方法是把握變量法．（4）由于不計(jì)摩擦及繩重，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率學(xué)問總結(jié)：提高機(jī)械效率的方法：（1）增加有用功在總功中的比例；（2）削減額外功在總功中的比例.規(guī)律總結(jié)：對于三種簡潔機(jī)械的機(jī)械效率的計(jì)算總結(jié)如下：（1）杠桿：其中G為提升重物的重力：h為重物升高的高度；F為動(dòng)力；s為動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離.（2）滑輪或滑輪組：①提升重物不計(jì)繩重及摩擦其中G為重物；為動(dòng)滑輪的重力；h為重物上升的高度；s為繩自由端移動(dòng)的距離；n為承擔(dān)重物的繩子的段數(shù).難題解答，在其他條件相同時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率跟滑輪組的繞法沒有關(guān)系．答案：（1）勻速（2）60.6%（3）同一滑輪組，提起的物體越重，機(jī)械效率越大B（4）不變布置作業(yè)：老師引導(dǎo)學(xué)生課后完成本課時(shí)對應(yīng)練習(xí)，并預(yù)習(xí)下一課時(shí)內(nèi)容.教學(xué)反思1.試驗(yàn)探究過程中可以放開思維，讓學(xué)生大膽質(zhì)疑，提出各種猜想假設(shè)，分組由他們自己設(shè)計(jì)、進(jìn)行試驗(yàn)，分析論證、得出結(jié)論.老師也可以參與到學(xué)生的試驗(yàn)中.充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、樂觀性，讓學(xué)生體會(huì)到獵取學(xué)問的