人教版初中物理八年級下冊課時45 第十二章簡單機械 第3節(jié)機械效率第一課時 教案

1課時一、學習目標：1、能結合實例分析什么是有用功、額外功和總功。2、能說出機械效率的含義，知道機械效率是小于1的。3、能利用機械效率的公式進行簡單的計算。二、教學過程大家好，我是馮秀芬老師，歡迎進入八年級人教版物理第十二章第三節(jié)機械效率第一課時。這是我們今天的學習目標1、能結合實驗分析什么是有用功和總功。2、能說出機械效率的含義，知道機械效率是小于1的。3、能利用機械效率的公式進行簡單的計算。1師：同學們，如果我們要把一個物體提升一定高度，可以怎么做？生1：直接拉上去。生２：利用杠桿。生３：利用滑輪。生４：利用滑輪組。生5：斜面。師：使用機械和直接拉上去，都可以把一個物體提升一定高度。直接提升物體做的功，與使用機械提升物體做的功是否相同呢？我們以動滑輪為例，使用動滑輪提升物體可以起到省力的作用，那么，使用動滑輪能否同時省功？現(xiàn)在我們就來驗證一下：使用動滑輪是否省功？要驗證這個問題，我們要有比較，我們應該對哪兩種情況進行比較呢？生：使用動滑輪勻速提升物體和直接勻速提升物體。師：對，我們要比較使用動滑輪勻速提升物體和直接勻速提升物體這兩種情況，那么比較這兩種情況的時候，我們需要控制什么物理量不變？生：要控制兩次實驗提升的是同一物體和提升物體的高度相同。師：對，我們要控制的是同一物體提升相同高度。那么，計算上面兩種情況做的功，需要測量什么物理量？生：需要測量人的拉力和拉力方向上移動的距離。師：對。使用動滑輪勻速提升物體要測量的是F和s，如圖1所示。直接勻速提升同一物體，要測量的是F’和h，如圖2所示。要測量F和F’,需要用什么儀器？生：需要用彈簧測力計。師：要測量s和h,需要用什么儀器？生：需要用刻度尺。師：因此，這個實驗的步驟是：2①用彈簧測力計并借助一個動滑輪將物體勻速提升一定的高度，并記錄實驗數(shù)據(jù)。②用彈簧測力計將同樣的物體勻速提升相同的高度，并記錄實驗數(shù)據(jù)。師：大家回憶一下，我們有沒有測量過這兩種情況的這些數(shù)據(jù)呢？生：有。上一節(jié)我們就測量過這些數(shù)據(jù)。師：在上一節(jié)探究動滑輪特點的實驗中，我們得到了這些數(shù)據(jù)，如表格所示。師：根據(jù)表格提供的數(shù)據(jù)，請大家計算：使用動滑輪時，拉力F所做的功。直接勻速提升物體時，F(xiàn)’做的功。師：讓我們一起來看一下：（1）使用動滑輪時，拉力F做的功W1＝Ｆs＝0.6Ｎ×0.2m=0.12Ｊ（2）直接勻速提升物體時，F(xiàn)’做的功W2=F’h=1Ｎ×0.1m=0.1Ｊ31和圖F功W1大于輸出功W2，即F’做的功，所以使用動滑輪不省功。若把同一物體提升同一高度，即輸出功W2一定時，我們肯定希望輸入功W12占輸入功W1越大，說明機械效率越高，說明達到同一目的，消耗總能量越少，起節(jié)能作用。其中，輸出功W2是不使用機械，F(xiàn)’做的功，叫有用功，用W有用表示。輸入功W1是使用機械，Ｆ做的功，叫總功，用W表示。機械效率就是有用功與總功的比值，用η表示。根據(jù)機械效率的定義，機械效率計算公式：WＷ總師：大家想想，為什么輸入功W1>輸出功W2？生：使用動滑輪，動滑輪所受重力以及摩擦等因素的影響，會導致額外多做了功。師：這部分功叫做額外功，用W額外表示。因此總功包括了有用功和額外功兩部分，所以額外功W額外＝W－W有用使用任何機械都不可避免地要做額外功，有用功總是小于總功，所以機械效率永遠小于1，所以η<1，用百分數(shù)表示。功，現(xiàn)在我們計算一下動滑輪的機械效率吧。動滑輪的機械效率就是有用功和總功的比值，等于0.049J除以0.1764J，約等于27.78％。4師：現(xiàn)在我們來歸納一下：什么是有用功？生：有用功是直接對重物所做的功。師：也就是F’做的功師：什么是總功？生：總功是使用機械，人拉力做的功。師：也就是F做的功師：怎么計算額外功？生：額外功W額外＝W總－W有用師：什么是機械效率？生：機械效率是有用功與總功的比值。師：現(xiàn)在請大家一起來完成這道題：現(xiàn)在我們來看看其中1個同學的做題情況。很明顯這個同學做到后面，出現(xiàn)了些問題，請1個同學來幫他解決一下，指出他做題過程中出現(xiàn)了什么問題？5生：總功應該是F做的功，應該是F乘以F方向上的距離，這個距離不等于h,應該等于2h，也就是說s=2h=2×2m=4m所以總功W總=Fs=50N×4m=200J動滑輪的機械效率WW總160J200J％動滑輪的額外功W額外＝W－W有用=200J-160J=40J師：這個同學找到了問題所在。如圖所示，總功應該是F做的功，應該是F乘以F方向上的距離根據(jù)上節(jié)課學習的內容，s=2h=2×2m=4mF方向上的距離的計算錯誤，導致了后面總功、機械效率和額外功計算錯誤。下面是正確答案，請同學們一定要注意：物體上升高度和拉力F方向上移動距離s的關系。我們已經學習了動滑輪的機械效率，上一節(jié)課我們還學習了滑輪組，大家還記得嗎？請大家回憶一下，滑輪組有幾種繞法？第一種:如圖3所示，第二種:如圖4所示。根據(jù)剛才學習的有用功、總功和機械效率的概念，請大家思考一下，怎么計算滑輪組的機械效率呢？由于圖3和圖4兩種情況計算機械效率的方法類似，所以這里我們只分析圖3的情況，請找1個同學回答。生：要計算滑輪組的機械效率，先要計算有用力和總功那么，滑輪組的有用功是什么？6生：使用了滑輪組，有用功應該是直接拉物體做的功即F做的功那么，滑輪組的總功是什么？生：總功應該還是使用了滑輪組，人拉力做的功即F做的功。分清楚了什么是有用功和總功，根據(jù)公式就可以計算機械效率了?，F(xiàn)在我們代入具體的情景一起來計算一下滑輪組的機械效率吧利用滑輪組提升物體，如圖3所示，物重120N，繩子自由端的拉力為50N，使物體勻速上升2m。求：（1）滑輪組提升重物做的有用功；（2）滑輪組提升重物做的總功；（3）滑輪組提升重物做的額外功；（4）滑輪組的機械效率。現(xiàn)在我們來看看其中1個同學的做題情況。大家覺得他做得對嗎？我們一起來分析一下F物和重力G所以F應該等于物重，等于120N，而不是50N總功是使用滑輪組，F(xiàn)做的功，所以應該等于F乘以F方向上的距離s,根據(jù)F方向上移動距離與物體高度的關系，此時s應該等于3h，等于6m,額外功和機械效率的計算方法沒錯，但計算結果錯了。正確答案如下面所示：物體勻速上升，F(xiàn)物=120N，有用功=F物h=120N×2m=240J在F方向上移動的距離s=3h=3×2m=6m，7總功=Fs=50N×6m=300J額外功=W-W有用=300J-240J=60JW240J滑輪組的機械效率％W300J總大家一定要認真理解有用功和總功的概念，分析清楚后再進行答題。師：使用滑輪也可以水平拉動物體，此時滑輪的有用功、總功、額外功和機械效率分別是多少呢？讓我們一起來計算一下吧。此時物體受到的摩擦力為f。此過程（1）滑輪有用功是多少？（2）總功是多少？（3）額外功是多少？（4）機械效率是多少？現(xiàn)在我們來看看其中1個同學的做題情況。大家覺得他做對了嗎，請找個同學說一說？等于120N，所以有用功W有用=F’h=120N×2m=240J總功是使用滑輪組，F(xiàn)做的功，所以應該等于F乘以F方向上的距離s,此時s應該等于3h，等于6m,所以總功W總=Fs=50N×6m=300J額外功和機械效率的計算方法沒錯，但計算結果錯了。師：這位同學講得非常好。其實使用滑輪水平拉動物體，和豎直方向拉動物體時，計算有用功和總功的方法都是一樣的。動滑輪的有用功W有用＝Ｆ物ｓ，但是這里的Ｆ物是不是等于物體的重

力呢？由于物體沿地面勻速前進，根據(jù)受力分析，很明顯物體受到拉力不等于物體的重力，應該等于物體受到的摩擦力，所以正確的答案應該如下面所示。我們要注意，分析問題不要死記硬背，應該根據(jù)具體問題具體分析。8師：今天我們學習了什么內容呢？我們一起來回顧一下吧一、有用功、總功和額外功它們之間的關系W額外＝W－W有用W二、機械效率：W總機械效率永遠小于1，且用百分數(shù)表示。各位同學，我們今天就學習到這里，謝謝大家同學們，大家好，我是馮秀芬老師。9歡迎進入第三節(jié)機械效率第一課時答疑環(huán)節(jié)。師：學完今天的內容，你一定有所收獲吧?課上已經介紹了使用滑輪水平拉物體時，如何計算機械效率，那么使用滑輪組水平拉物體，滑輪組機械效率又會是多少？我們一起來思考下面這道題吧不使用滑輪組，對箱子的拉力Ｆ1所做的功是有用功，根據(jù)受力分析，Ｆ1=120N，箱子在Ｆ1方向下移動的距離s=3mW=Ｆ1s=120N×3m=360JＦ2所做的功是總功，Ｆ2=50N，繩子移動的距離s’=3s=3×3m=9mW=Ｆ2s’=50N×9m=450JWＷ總＝Ｊ％W額外=W-W有用＝450Ｊ-360Ｊ=90Ｊ所以此時滑輪組的機械效率是80％額外功是90J10（1）圖中測力計示數(shù)為____N.1中滑輪組提升的物體越輕，機械效率越高”.設計實驗檢驗其猜測，并填寫實驗報告.①實驗目的：_________________②③____________師：首先，我們來看圖中測力計示數(shù)為1.2N。針對小明猜測，檢驗其猜測，所以這個實驗應該是驗證性實驗，所以實驗目的應該是：驗證滑輪組提升的物體越輕，機械效率越高根據(jù)實驗目的，我們要研究的是機械效率，所以先要計算出滑輪組的機械效率W根據(jù)公式，所以要計算滑輪組的機械效率，必須先計算出滑輪組的有用Ｗ總功和總功，當物體勻速提升一定高度根據(jù)受力分析，F(xiàn)等于鉤碼重力G，所以，滑輪組的有用功=F物h=Gh繩子自由端移動距離s=3h11不使用滑輪組，對箱子