【教案二】9.5探究——使用机械是否省功

9.5探究使用机械是否省功一、教具滑轮、钩码、线、弹簧秤、铁架台、刻度尺来源:二、教学过程一、引入新课1提问：功的原理是什么？来源:来源:2演示（按图1装置）并提问用图1的滑轮来提升重5N的物体，理论上在细绳端需要加多大的拉力？要求一名学生板演，（省一半力，应为2.5N）问：实际上2.5行不行，为什么？问：怎样能知道实际是多大？（实验测量实践是检查真理的唯一标准）（肯定实际上2.5）问：实际使用动滑轮提升重物时，人所做的功与直接提升重物所做的功相比较，大小如何？这与功的原理是否矛盾？（不矛盾，功的原理说使用机械不省功）问：我们希望上述两个功越接近越好还是差距越大越好？（引入新课）二、进行新课1有用功、额外功和总功（1）演示实验：用弹簧秤匀速拉动绳端，使重物G升高从弹簧秤读出拉力F的值，用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离s以下边讲边板书：“实验数值G5N，h0.5m，F3N，s1m弹簧秤的拉力（动力）对动滑轮做的功：WFs3N1m3J，直接用手提高重物同样的高度需要做的：WGh5N0.5m2.5J”（2）提问：由实验可以看到WW，这是为什么？学生回答，教师总结：实际上，我们用动滑轮等简单机械提升重物时，由于要克服摩擦以及不得不把动滑轮一起提升，这时我们用的力（动力）就比重物重力的一半还要大（该实验中，理想情况下拉力是2.5N，而实际的拉力是3N）做的功要比直接提升重物所做的功大一些（该实验中，直接提升重物所做的功是2.5J，而实际动力对滑轮做的功是3J）（3）总结并边讲边板书在用动滑轮提高重物的实验中，用来提高物体的功对我们是有用的，是必须做的板书：“1有用功（W有用）：利用机械工作时对人们有用的功叫有用功”（注意，本节标题暂不出）来源:问：本实验中的有用功是多少？答：W有用Gh5N0.5m2.5J本实验中，用来克服摩擦及把动滑轮和绳子提升做的功对我们没有用，但又不得不做的功，这种功叫额外功使用任何实际机械做额外功是不可避免的来源:板书:“2额外功（W额外）：对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功”有用功加额外功是动力对机械总共做的功，叫总功板书：“3总功（W总）：有用功与额外功的总和叫总功”问：本实验中总功W总？答：W总FsF2h3N1m3J问：本实验中做的额外功是多少？答：W额外W总W有用3J2.5J0.5J2机械效率问：根据以上实验，你能算出有用功在总功中占的百分比吗？学生演算，答出计算过程和结果答：83.3教师小结并板书：“4机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率”板书：补写本节标题：“三、机械效率”有用功总小于总功，所以机械效率总小于1”教师指出：表示机械效率的字母的读音机械效率一般用百分数表示，没有单位问：某起重机的机械效率是70%，它表示什么意思？答：使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是70%，也可以说有用功在总功中占有70%，另30做的是额外功3提高机械效率的意义及方法举例阅读课本提高机械效率一段，小结要点，指出采取减小额外功所占比重是提高机械效率的有效方法三、巩固练习例题：用图2所示滑轮组把重600N的货物匀速提高2m，所用的拉力是375N，求总功、有用功和这个滑轮组的机械效率来源:要求学生板演，教师讲评 教师小结：解答这类问题首先要认真审题，弄清已知条件其次要注意，用滑轮组提起货物的高度与人把绳子末端拉下的距离之间的关系还要分清总功和有用功总功是人利用滑轮组提升货物时总共做的功，也就是人拉绳子的力做的功（或说动力对滑轮组做的功），即如果不用机械直接把重物提升相同高度所做的功计算时，功（W总）拉力（F）绳端所通过的距离（s）有用功是指滑轮组克服货物所受重力竖直升高所做的功，计算时，有用功（W有用）Fs因为货物匀速上升，所以滑轮组对货物拉力的大小等于货物重，即FG货物提升的高度s用字母h表示（要与动力通过的距离s加以区分）所以，有用功（W有用）货物重（G）货物提升的高度（h）应该指出，在涉及机械效率问题时，功的原理也是适用的使用机械时仍不省功，而且还要不可避免地做额外功板书设计来源: 9.5 探究使用机械能省功吗来源:有用功、额外功和总功 1有用功（W有用）：利用机械工作时对人们有用的功叫有用功。来源: 2额外功（W额外）：对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功。 有用功加额外功是力对机械总共做的功，叫总功。 3总功（W总）：有用功与额外功的总和叫总功。 机械效率 机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率。 有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。 表示机械效率的字母的读音，机械效率一般用百分数表示，没有单位。 教学反思 由于学生没有生活的经验，机械效率又是比较综合的知识，对从实际中概括出来的机械效率的理解有一定困难.因此，教师引导学生通过实验探究，增强感性认识，在此基础上引导学生分析总结，逐步再上升到理性认识，使学生直观地理解什么是有用功和额外功，以及总功与有用功和额外功的关系，直至引出机械效率的概念和公式.这样的教学过程设计符合初中学生的兴趣特点和认知规律. 教师始终把学生放在主体地位，通过引导学生对问题提出猜测、制定探究计划、对实验数据进行分析、得出规律，层层深入.本节课既让学生体验了科学探究的过程，又让学生学习了科学探究的基本方法和总结归纳科学规律的方法，同时也培养了他们的探究精神，激发他们的学习兴趣.在设计探究机械能省功的实验时，能够通过学生的讨论分析明确探究的目的，使探究活动避免了盲目性，避免了教师给出实验步骤，学生简单操作的教学局面，达到了探究教学真正的目的.通过实验数据的处理与差值的分析得出“使用任何机械都不省功”的结论，使学生更加深刻地理解了理论是在实验基础上总结发展而来的，理解了物理实验的重要性.同时通过实验探究数据的分析也使学生了解了科学的严谨性.在以往的教学中，往往先得出对于“理想机械”“等功”的结论，再通过分析，扩展到“实际机械”的“费功”.虽然在研究问题时都是从简单到复杂的过程，但这并不符合学生认知这个问题的思维特点.在本节课的设计中避免了这一点，注意了学生的认知特点，使学生先由实验感性认识到“实际机械”的问题，再将实际问题简化.初步渗透了简化实际问题、建立模型的方法.在分析提高机械效率的方法时，先由学生从产生额外功的原因的角度分析，再利用公式进行推导，不仅使学生了解了分析的方法，而且从理论角度得到支持.在初中物理课程标准中对机械效率的要求定位在“理解”水平上这是因为机械效率与我们的生活息息相关，效率的概念已广泛应用于生活、社会和科