機(jī)械效率教案

第3節(jié)機(jī)械效率三維目標(biāo)知識與技能1．知道有用功、額外功、總功的含義，指出它們之間的關(guān)系；2．理解機(jī)械效率的概念，知道機(jī)械效率小于1及沒有單位的原因；過程與方法1．通過探究動滑輪的使用，認(rèn)識和體會物理概念；2．通過參與探究滑輪效率的活動，進(jìn)一步加深對機(jī)械效率的理解，通過參與探究活動，學(xué)習(xí)擬定簡單的科學(xué)探究方案和實(shí)驗(yàn)方案；3．學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、歸納簡單的科學(xué)規(guī)律的過程。情感、態(tài)度與價值觀1．關(guān)注生產(chǎn)、生活中各種機(jī)械的機(jī)械效率，具有用機(jī)械效率來評價機(jī)械的、意識；2．通過探究活動，進(jìn)行充分的交流與合作，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)結(jié)協(xié)作的科學(xué)精神。教學(xué)重點(diǎn)1．能結(jié)合實(shí)例認(rèn)識什么是有用功、額外功和總功；2．理解機(jī)械效率的概念，會利用公式教學(xué)難點(diǎn)學(xué)會分析影響機(jī)械效率大小的因素，指出提高機(jī)械效率的方法。課時安排1課時教學(xué)準(zhǔn)備滑輪、鉤碼、線、彈簧測力計(jì)、鐵架臺、刻度尺、多媒體課件等。教學(xué)過程導(dǎo)入新課問題導(dǎo)入觀看以下圖，同學(xué)們交流討論，完成以下表格：想一想：有哪些方法可以將沙子運(yùn)上三樓？徒手用桶提沙上樓用定滑輪和桶提沙用動滑輪和桶提沙用動滑輪和口袋提沙克服人重力做功／J人對沙子做的功／J人對桶〔袋〕做的功／J人對動滑輪做的功／J人一共做的功／J從數(shù)據(jù)分析獲得哪種方法比擬好，請說出選擇的理由。思考問題：在運(yùn)送過程中不可防止地要對物體做功，試討論：(1)哪些功起到了積極作用，即到達(dá)了我們的目的？(2)哪些功對我們沒有價值，但又是不得不做的功？(3)哪種方式的效率最高？學(xué)生活動：學(xué)生思考討論，得到結(jié)論，各種方式下對物體做功情況如下：對我們沒有價值，但又不得不做的功有：a．桶、動滑輪、口袋等也隨重物一起上升，也提升了它們，克服這些重力做的功是沒有價值的；b．此外，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時都有摩擦，克服機(jī)械的摩擦做的功。結(jié)論：滿足我們做功的目的，對我們有價值的功，即對重物〔沙子〕做的功是有用功。從而引出本節(jié)課的課題：機(jī)械效率?！步虒W(xué)說明：學(xué)生觀察、思考、計(jì)算并進(jìn)行比擬，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識，運(yùn)用所學(xué)知識分析解決新問題的能力和分析歸納能力?！城榫皩?dǎo)入展示從井中提水的圖片，我國的許多農(nóng)村都沒有自來水，人們?yōu)榱耸秤盟?，要從井中打水，在這個從井中提水上來的過程中，人們對哪些物體做了功？這些功都是人們希望做的嗎？對誰做的功才是有用的呢？為了反映有用功在總功中所占的比例，物理學(xué)中引入了機(jī)械效率這個物理量。椎講新課一、有用功和額外功思考問題：不使用機(jī)械直接提升物體做的功，與使用機(jī)械提升物體做的功相同嗎？實(shí)驗(yàn)探究：使用動滑輪所做的功制定方案與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：測出物體的重力和拉力以及物體和繩子上升的距離，利用功的計(jì)算公式算出上升過程中的有用功和總功并加以比擬。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)：用彈簧測力計(jì)勻速拉動繩端，使重物G勻速升高。從彈簧測力計(jì)上讀出拉力F的值，用刻度尺測出重物提升的高度^和彈簧測力計(jì)移動的距離s?！皩?shí)驗(yàn)數(shù)值G一5牛，h一0.5米，F(xiàn)-3牛，s-1米。彈簧測力計(jì)的拉力〔動力〕對動滑輪做的功：提高重物，動滑輪克服阻力做的功：分析與論證：由實(shí)驗(yàn)可以看到這是為什么？學(xué)生答復(fù)，教師總結(jié)：前面我們沒有考慮摩擦，沒有考慮使用動滑輪提升重物時動滑輪本身重等因素，是理想情況。實(shí)際上，我們用動滑輪等簡單機(jī)械提升重物時，由于要克服摩擦以及不得不把動滑輪一起提升，這時我們用的力〔動力〕就比沒有摩擦?xí)r要大〔該實(shí)驗(yàn)中，理想情況下拉力是2.5牛，而實(shí)際的拉力是3牛〕。做的功要比沒有摩擦?xí)r大一些〔該實(shí)驗(yàn)中，不考慮摩擦?xí)r動力做的功是2.5焦，而實(shí)際動力對滑輪做的功是3焦〕。歸納總結(jié)：①在用動滑輪提高重物的實(shí)驗(yàn)中，用來提高物體的功對我們是有用的，是必須做的?！景鍟鴀1．有用功利用機(jī)械工作時為完成目標(biāo)必須要做的功叫有用功。本實(shí)驗(yàn)中的有用功是多少？②本實(shí)驗(yàn)中，用來克服摩擦做的功、把動滑輪提升0.5米做的功對我們沒有用，但又不得不做，這種功叫額外功。使用任何機(jī)械做額外功是不可防止的。【板書】2．額外功為了完成有用功，對人們沒有用，但又不得不做的功叫額外功。③本實(shí)驗(yàn)中，有用功加額外功是總共做的功，叫總功。【板書】3．總功〔w總〕：有用功與額外功的總和叫總功。問：本實(shí)驗(yàn)中總功是多少？問：本實(shí)驗(yàn)中做的額外功是多少？歸納總結(jié)：我們把重物提高到一定高度，就是我們使用簡單機(jī)械的目的，對使用機(jī)械是有利用價值的，所做的功是有用功；而滑輪組克服滑輪與其轉(zhuǎn)軸之間的摩擦力做功、提升重物過程中克服動滑輪及繩子重力所做的功等是額外功；作用在機(jī)械上的動力對機(jī)械做的功過渡：生活中我們總希望有用功在總功中占的比例多些，額外功在總功中占的比例少些，物理中用機(jī)械效率來表示有用功在總功中占的比例，從而引入機(jī)械效率的概念。二、機(jī)械效率1．機(jī)械效率的概念請同學(xué)們自學(xué)閱讀教材“機(jī)械效率”局部相關(guān)內(nèi)容，答復(fù)以下問題：(1)什么是機(jī)械效率？用什么表示？(2)機(jī)械效率的公式如何？其單位是什么？通常用什么表示？學(xué)生活動：看書思考，交流總結(jié)。(1)機(jī)械效率的定義：有用功跟總功的比值，叫做機(jī)械效率。提出問題：機(jī)械效率是不是總小于1學(xué)生經(jīng)分析不難得出正確的答案；機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時都有摩擦，克服摩擦要做額外功，因此有用功總是小于總功的，教師指出：表示機(jī)械效率的字母的讀音。機(jī)械效率用百分?jǐn)?shù)表示，沒有單位。思考：某起重機(jī)的機(jī)械效率是70%，它表示什么意思？交流討論：使用起重機(jī)提升重物時所做的有用功跟總功的比值是70%，也可以說有用功在總功中占有70%，另外30%做的是額外功?！步虒W(xué)說明：提出問題，引發(fā)思考和比擬，讓學(xué)生通過閱讀教材內(nèi)容，經(jīng)過思考、歸納、自主得出結(jié)論，表達(dá)新課程中提倡的自主性學(xué)習(xí)?！忱}穩(wěn)固：如下圖，用滑輪組提起重900N的物體，繩子自由端拉力F為4OON，重物在20s內(nèi)勻速上升了10m。求：(1)物體上升的速度；(2)提起物體所做的有用功；(3)滑輪組的機(jī)械效率。解析：(1)物體上升的速度(2)提起物體所做的有用功滑輪組的機(jī)械效率答案:(l)0.5m/s(2)9000j(3)75%2．實(shí)驗(yàn)探究：測量滑輪組的機(jī)械效率(1)提出問題：滑輪組的機(jī)械效率總是一定的嗎？利用實(shí)驗(yàn)測量時，需要測量哪幾個物理量？怎樣計(jì)算有用功？怎樣計(jì)算總功？(2)猜測：滑輪組的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)。物體的重、滑輪重、繩重、繩與輪間的摩擦、承當(dāng)物重的繩子段數(shù)……(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪脺y力計(jì)將安裝在滑輪組中的鉤碼〔或重物〕提起，比擬同·滑輪組在不同使用情況下的機(jī)械效率。實(shí)驗(yàn)器材：滑輪組一套、兩物塊〔甲輕乙重〕、彈簧測力計(jì)、刻度尺、鐵架臺、細(xì)線。(4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)如下圖，安裝實(shí)驗(yàn)裝置圖組裝好實(shí)驗(yàn)a．用細(xì)線將一個定滑輪和一個動滑輪連成滑輪組，掛在鐵架臺上，將細(xì)線一端拴在彈簧測力計(jì)上，在滑輪組下懸掛物塊〔第一次掛甲物塊，第二次掛乙物塊〕。b．記下物塊和拴住彈簧測力計(jì)的線端原先的位置，然后勻速向上提起彈簧測力計(jì)，讀出拉力的大?。粶y出物塊和拴住彈簧測力計(jì)的線端上移的距離；用彈簧測力計(jì)再測出物塊重。c．將測得的數(shù)據(jù)填入下表并完成計(jì)算。d．實(shí)驗(yàn)完畢整理好器材：(5)分析與論證分析上表中的數(shù)據(jù)可以看出：①在不同使用情況下，同一滑輪組的機(jī)械效率_________一定的〔填“是”或“不是”〕。②滑輪組的機(jī)械效率____________1〔填“大于”“等于”或“小于”〕。歸納總結(jié)：影響滑輪組的機(jī)械效率的因素：同一滑輪組，所提物體越重，機(jī)械效率越高，與滑輪組的繞法無關(guān)。交流討論：提高滑輪組機(jī)械效率的方法閱讀教材提高機(jī)械效率的有關(guān)內(nèi)容，小結(jié)要點(diǎn)，指出減小額外功是提高機(jī)械效率的有效方法。參考：增大物體的重、減小動滑輪的重和繩重、減小滑輪與繩間的摩擦——加潤滑油……課堂小結(jié)