第12章 第3節(jié) 機械效率（教學設計）2023-2024學年八年級下冊物理人教版（安徽專版）

第12章第3節(jié)機械效率（教學設計）2023-2024學年八年級下冊物理人教版（安徽專版）學校授課教師課時授課班級授課地點教具設計意圖本節(jié)課旨在通過實驗探究，讓學生理解機械效率的概念，學會計算機械效率，并能應用于實際生活。通過聯(lián)系課本內容，引導學生運用所學知識解決實際問題，提高學生的物理素養(yǎng)和實踐能力。核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學生科學探究能力，通過實驗探究機械效率，提高觀察、分析、推理和表達的能力。增強學生科學思維，理解機械效率與功的關系，培養(yǎng)邏輯推理和數(shù)學運算能力。提升學生科學態(tài)度與責任，認識到機械效率在工程應用中的重要性，激發(fā)學生對科學技術的興趣和探索精神。重點難點及解決辦法重點：

1.機械效率的概念及其計算公式。

2.理解有用功和額外功的關系，并能準確計算。

難點：

1.有用功和額外功的區(qū)分與識別。

2.機械效率的計算在實際問題中的應用。

解決辦法：

1.通過實物演示和實驗，幫助學生直觀理解有用功和額外功。

2.設計分層次的教學活動，逐步引導學生掌握機械效率的計算方法。

3.結合實際案例，讓學生在實際問題中應用機械效率的概念，強化理解和應用能力。教學資源1.軟硬件資源：實驗器材（杠桿、滑輪組、測力計、計時器等），電腦、投影儀、多媒體課件。

2.課程平臺：學校物理教學平臺，供學生課后復習和練習。

3.信息化資源：在線實驗視頻，機械效率計算公式及實例講解視頻。

4.教學手段：實物演示、實驗操作、小組討論、課堂提問、課后作業(yè)。教學過程1.導入（約5分鐘）

激發(fā)興趣：通過展示生活中常見的機械裝置，如杠桿、滑輪等，提問學生這些機械是如何幫助我們省力的，引發(fā)學生對機械效率的好奇。

回顧舊知：引導學生回顧功的概念和計算方法，以及力與運動的關系。

2.新課呈現(xiàn)（約20分鐘）

講解新知：詳細講解機械效率的概念，介紹有用功、額外功和總功的關系，以及機械效率的計算公式。

舉例說明：通過簡單的實例，如使用杠桿提起重物，展示機械效率的計算過程。

互動探究：組織學生分組討論，如何提高機械效率，并設計實驗驗證。

3.實驗探究（約30分鐘）

學生活動：學生分組進行實驗，測量不同機械裝置的有用功和額外功，計算機械效率。

教師指導：巡視指導，確保實驗操作規(guī)范，解答學生在實驗過程中遇到的問題。

4.數(shù)據(jù)分析（約15分鐘）

學生活動：學生將實驗數(shù)據(jù)整理成表格，分析不同機械裝置的機械效率，總結影響機械效率的因素。

教師指導：引導學生從實驗數(shù)據(jù)中找出規(guī)律，加深對機械效率概念的理解。

5.應用拓展（約20分鐘）

講解新知：介紹機械效率在工程中的應用，如汽車發(fā)動機、建筑機械等。

舉例說明：通過具體案例，如汽車發(fā)動機的效率，說明提高機械效率的重要性。

互動探究：讓學生思考如何在實際生活中提高機械效率，提出改進建議。

6.鞏固練習（約20分鐘）

學生活動：完成課后練習題，鞏固對機械效率概念的理解和應用。

教師指導：檢查學生的練習情況，個別輔導，確保學生對知識的掌握。

7.總結反思（約5分鐘）

回顧本節(jié)課所學內容，強調機械效率的概念和計算方法。

引導學生反思：通過本節(jié)課的學習，我們了解了機械效率的重要性，那么在今后的學習和生活中，我們如何提高機械效率呢？

8.作業(yè)布置（約5分鐘）

布置課后作業(yè)，要求學生完成教材中的相關練習題，并思考如何將機械效率應用于實際生活。

9.課堂評價（約5分鐘）

對學生的課堂表現(xiàn)進行評價，包括實驗操作、數(shù)據(jù)分析、小組討論等方面，鼓勵學生在今后的學習中繼續(xù)努力。

教學過程中，教師應注重引導學生主動參與、積極思考，通過實驗、討論等多種形式，讓學生在輕松愉快的氛圍中掌握機械效率的相關知識。同時，注重培養(yǎng)學生的科學探究精神和實踐能力，提高學生的綜合素質。教學資源拓展1.拓展資源：

-機械效率在實際工程中的應用：介紹機械效率在農業(yè)機械、建筑設備、汽車發(fā)動機等領域的應用實例，讓學生了解機械效率在提高生產效率和降低能耗方面的重要性。

-機械效率與能量守恒：探討機械效率與能量守恒定律的關系，通過實例說明能量在機械過程中的轉化和損失。

-機械效率與生活實例：分析日常生活中常見的機械裝置，如剪刀、鉗子、自行車等，講解它們的工作原理和機械效率。

2.拓展建議：

-學生可以通過閱讀相關的科普書籍或雜志，了解機械效率在不同行業(yè)中的應用和發(fā)展。

-組織學生進行小組研究，選取一種生活中常見的機械裝置，調查其設計原理和機械效率，撰寫研究報告。

-鼓勵學生參與學?；蛏鐓^(qū)的科技活動，如模型制作比賽，將所學知識應用于實踐，提高解決實際問題的能力。

-利用網(wǎng)絡資源，如教育平臺上的視頻講座、在線實驗等，拓寬學生的視野，加深對機械效率的理解。

-安排學生參觀當?shù)氐墓S或科研機構，實地了解機械效率在實際生產中的應用，增強學習的實踐性。

-設計一系列拓展練習，如計算不同機械裝置的機械效率，分析提高機械效率的方法，提高學生的計算能力和分析能力。

-通過案例分析，讓學生了解機械效率在工程設計和優(yōu)化中的重要性，激發(fā)學生對工程領域的興趣。反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.實驗教學法的應用：在講解機械效率時，我們通過實驗讓學生直觀感受到有用功、額外功和總功的關系，這種直觀教學有助于學生更好地理解抽象概念。

2.案例分析法：通過引入實際生活中的機械實例，讓學生在分析案例的過程中，學會如何將理論知識與實際應用相結合。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學生對機械效率概念的理解不夠深入：部分學生在理解機械效率時，往往停留在表面，未能深入挖掘其背后的物理原理。

2.學生在實際計算中的應用能力不足：在計算機械效率時，學生容易出錯，這說明他們在應用公式、處理數(shù)據(jù)方面存在一定困難。

3.教學評價方式單一：目前主要依靠課后練習和考試來評價學生的學習效果，這種評價方式過于片面，未能全面反映學生的學習情況。

反思改進措施（三）

1.深入講解機械效率概念：在講解機械效率時，加強物理原理的闡述，引導學生從本質上理解機械效率，提高他們對概念的理解深度。

2.加強計算技能訓練：設計一系列針對性的練習題，讓學生在練習中熟練掌握計算方法，提高他們的計算能力。

3.豐富教學評價方式：除了課后練習和考試，還可以引入課堂表現(xiàn)、小組討論、實驗報告等多種評價方式，全面評估學生的學習效果。

4.結合信息技術，開展線上教學：利用網(wǎng)絡資源，如在線視頻、虛擬實驗等，為學生提供豐富的學習資源，拓寬他們的學習渠道。

5.加強校企合作，引入實際案例：與相關企業(yè)合作，引入實際案例，讓學生在實際工作中了解機械效率的應用，提高他們的實踐能力。

6.定期開展教學反思，不斷調整教學策略：在教學過程中，我們要不斷反思自己的教學方法，針對存在的問題進行調整和改進，以提高教學效果。典型例題講解例題1：

一個滑輪組由一個動滑輪和一個定滑輪組成，使用時需要提升一個重物，重物的質量為50kg。已知提升重物的高度為2m，滑輪組的機械效率為80%。求：

（1）做的總功；

（2）克服摩擦所做的額外功。

解答：

（1）重物的重力G=mg=50kg×9.8N/kg=490N

做的總功W總=Gh=490N×2m=980J

（2）機械效率η=W有/W總，其中W有=Gh=980J

W有=η×W總=0.8×980J=784J

克服摩擦所做的額外功W額=W總-W有=980J-784J=196J

例題2：

一個杠桿的力臂比為2:1，一個小孩用這個杠桿提起一個重物，已知小孩施加的力為30N，力臂長度為1m。求：

（1）重物的重力；

（2）提起重物時做的總功。

解答：

（1）根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2，其中F1為小孩施加的力，L1為小孩的力臂長度，F(xiàn)2為重物的重力，L2為重物的力臂長度。

F2=F1×(L1/L2)=30N×(2/1)=60N

（2）做的總功W總=F2×L2=60N×1m=60J

例題3：

一個滑輪組由兩個動滑輪和一個定滑輪組成，一個重物通過滑輪組被提升，重物的質量為100kg，提升高度為3m。已知滑輪組的機械效率為75%。求：

（1）做的總功；

（2）克服摩擦所做的額外功。

解答：

（1）重物的重力G=mg=100kg×9.8N/kg=980N

做的總功W總=Gh=980N×3m=2940J

（2）機械效率η=W有/W總，其中W有=Gh=2940J

W有=η×W總=0.75×2940J=2205J

克服摩擦所做的額外功W額=W總-W有=2940J-2205J=735J

例題4：

一個杠桿的力臂比為3:2，一個成人用這個杠桿提起一個重物，已知成人施加的力為60N，力臂長度為2m。求：

（1）重物的重力；

（2）提起重物時做的總功。

解答：

（1）根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2，其中F1為成人施加的力，L1為成人的力臂長度，F(xiàn)2為重物的重力，L2為重物的力臂長度。

F2=F1×(L1/L2)=60N×(3/2)=90N

（2）做的總功W總=F2×L2=90N×2m=180J

例題5：

一個滑輪組由三個動滑輪和一個定滑輪組成，一個重物通過滑輪組被提升，重物的質量為150kg，提升高度為4m。已知滑輪組的機械效率為80%。求：

（1）做的總功；

（2）克服摩擦所做的額外功。

解答：

（1）重物的重力G=mg=150kg×9.8N/kg=1470N

做的總功W總=Gh=1470N×4m=5880J

（2）機械效率η=W有/W總，其中W有=Gh=5880J

W有=η×W總=0.8×5880J=4704J

克服摩擦所做的額外功W額=W總-W有=5880J-4704J=1176J課堂小結，當堂檢測課堂小結：

今天我們學習了機械效率這一重要概念。機械效率是指有用功與總功的比值，它反映了機械在工作過程中能量利用的效率。我們通過實驗和實例，了解了有用功、額外功和總功之間的關系，以及如何計算機械效率。

1.機械效率的定義：機械效率是有用功與總功的比值，通常用百分比表示。

2.有用功：指機械做的對工作有用的功。

3.額外功：指機械做的對工作無用的功，通常是由于摩擦等因素造成的。

4.總功：指機械做的全部功，包括有用功和額外功。

當堂檢測：

1.一臺起重機提升重物時，重物的重力為5000N，提升高度為10m，起重機做了50000J的功。求起重機的機械效率。（假設摩擦忽略不計）

答案：機械效率=(有用功/總功)×100%=(5000N×10m/50000J)×100%=10%

2.一輛自行車，當人施加100N的力時，自行車以5m/s的速度勻速行駛。已知自行車與地面的摩擦力為20N，求自行車行駛1分鐘內所做的總功和克服摩擦所做的額外功。

答案：總功=力×路程=100N×(5m/s×60s)=30000J

額外功=摩擦力×路程=20N×(5m/s×60s)=6000J

3.一個滑輪組由兩個動滑輪和一個定滑輪組成，一個重物通過滑輪組被提升，重物的質量為80kg，提升高度為2m。已知滑輪組的機械效率為70%。求：

（1）做的總功；

（2）克服摩擦所做的額外功。

答案：（1）做的總功=重物的重力×提升高度=80kg×9.8N/kg×2m=1568J

（2）機械效率=有用功/總功，有用功=總功×機械效率=1568J×0.7=1097.6J

額外功=總功-有用功=1568J-1097.6J=470.4J板書設計①機械效率的概念

-機械效率的定義：有用功與總功的比值

-公式：η=W有/W總

-單位：%或無單位

②有用功、額外功和總功的關系

-有用功：機械做的對工