物理人教版八年级下册习题课：用实验探究机械效率的典型例题

习题课：通过学生分组实验解决典型滑轮、滑轮组典型例题教学设计一、教材分析本节课主要包括通过实验解决单个动滑轮用两种不同形式在竖直方向匀速提升物体时，滑轮轴线上的力跟绳子自由端的拉力之间的关系，以及滑轮跟绳子自由端移动的距离，速度之间的关系，以此为基础解决考试中重点考察的功，功率，机械效率之间的易错易混的细节问题；通过实验加强在滑轮组机械效率中影响机械效率的因素的深刻认识，从而解决同一滑轮组提升相同的重物时，改变绳子的绕法能不能改变机械效率，以及深刻认识改变物重和动滑轮重力对提高滑轮组机械效率的影响；通过实验探究滑轮组的机械效率与浮力结合的综合问题”通过例题理解功率和机械效率的含义，避免在应用时出现功或者功率因为研究对象不明确，导致功率的计算出现“张冠李戴”现象和混淆功率和机械效率的情况。三大方面的内容，它是学生在学习了“功”和“功的原理” “有用功、额外功和总功”以及“机械效率” 的基础上进行的，因此本节既是前面知识的延伸，又是功的知识在生产生活中的广泛应用，同时机械效率的学习也为学生在初三学习热机效率和电机效率打下伏笔，所以本节内容在本章教材乃至整个初中物理教材中都占有非常重要的地位，对学生今后参加社会实践具有非常重要的指导意义。二、学情分析从知识与技能方面分析，学生在前面几节课已经学习了功的计算为本节做了很好的铺垫，同时本节课是在前面运用机械效率等相关的知识解决相关简单问题过后，发现学生出现了这些知识点的模糊印象和错误应用，正是因为这节知识的抽象造成。从心理发展阶段分析，八年级的学生正处于逻辑思维初级发展阶段，教学设计主要从学生已学知识出发，循序渐进，由浅入深的进行研究。从非智力因素分析，划片招生后学生的学习能力和基本素质有着较大差别，从而导致他们对学习的需要、兴趣、动机等方面存在较大差异，因此在教学过程中，应做到有的放矢，尽可能照顾到大多数群体，力求每一位学生都能参与到其中，并体会到成功的喜悦，增强其学习物理的信心与兴趣。三、教学目标1、通过自主合作实验探究过程，解决典型单个滑轮竖直方向提升物体的力、距离、功、功率等易错易混淆问题。2、通过讨论法，体验提高滑轮组机械效率的方法。3、在小组合作展示环节中，学会利用机械效率等公式进行综合计算。4、通过小组讨论交流，养成分析机械效率综合例题的能力。四、教法学法1、教法:讲授法、情景教学法、讨论法、任务驱动法2、学法：自主学习法、观察比较法、讨论法、理解记忆法、联系学习法等五、教学用具烧杯、铁架台、单个滑轮、滑轮组，细线，弹簧测力计，刻度尺六、教学过程教学环节教学设计（教师活动）学生活动设计意图创设情景导入新课设置认知冲突：提问：动滑轮真的是省力的吗？学生结合之前的认识水平思考，讨论，教师借机引入课题。由问题引起学生的注意，让学生心中出现强烈的反差，从而引入主题。自主探究任务一1.引导学生按照如同所示安装器材并实验。2.设计以下问题让学生自主实验探究：(1)以两种方式拉动，对比弹簧测力计的拉力大小(2) 以两种方式拉动，对比弹簧测力计的物体移动的距离和拉力F移动的距离的关系。3.对学生自主学习结果进行评价。4.教师通过受力分析总结并归纳它们之间的距离和速度的关系。5、总结：（1）、滑轮不一定就省力，只有当动力作用在绳子的自由端时才能省力，当动力直接作用在滑轮轴线上时是费力的。（2）、S端=2S轴，v端=2v轴6、功、功率计算：例题:当物体质量为1Kg,上升高度为2m，用时2s。两种情况下，拉力的功和功率。1.观察图1，组装器材。2.小组自主合作探究，完成老师布置的任务，每组1号成员将本组结果及依据展示在黑板上。3.参与评价，提出异议。4.勾画重点，做好笔记。5.完成探究，及时总结。先进行引导，再让学生自主合作实验，一方面为绝大多数学生提供一个能够自主学习的桥梁，另一方面通过自主合作探究提高了学生独立自主解决问题的能力，于此同时，小组合作探究的展示环节充分暴露学生的问题，教师可以进行及时补救。通过例题让学生加深功和功率的计算对研究对象的确定的重要性，避免张冠李戴。自主探究任务二1. 引导学生按照如同所示安装器材并实验2.设计以下问题让学生自主实验探究：(1)以两种方式拉动，对比弹簧测力计的拉力大小(2) 以两种方式拉动，对比弹簧测力计的物体移动的距离和拉力F移动的距离的关系。（3）以两种方式拉动，对比有用功，总功大小（4）以两种方式拉动，比较机械效率大小4.设置问题讨论，小组竞答。问题：通过数据分析可知，同一个滑轮组，绳子的绕法能不能改变机械效率？5.机械效率计算训练，导学案例题，订正答案。（巩固练习，突出重点）1.小组讨论交流展示问题答案。2.勾画概念，做好笔记。3.每组2号展示讨论结果。4.小组交流讨论，小组派一名组员竞答，老师根据回答情况给小组加分。5.完成习题，更正答案。1.小组自主合作的加分机制能够促进学生的学习兴趣，同时通过问题的讨论让学生对机械效率有了更深刻的理解。自主探究任务三1.设计认知冲突：回顾前面所学机械效率的推导公式提问：有用功是不是一定是所提重物克服重力做的功？ 2.安装实验器材，进行实验(1)如何测出浮力(2)如何计算第二次试验的有用功？3.计算两种不同情况下的有用功，总功，以及机械效率。4.评价学生的实验结果，并总结。5.推导在水中时，机械效率的推导公式。1.认真听讲，积极思考。2.采用小组自主合作学习方式完成老师设计的问题，讨论完毕后，每组3号展示讨论结果。3.聆听并做好笔记通过设计认知冲突能够打破学生内在的一种思维平衡，当这种平衡被打破后，就迫使学生主动通过外界寻求新的平衡，一方面提高了学生自主学习的兴趣，另一方面让学生的认知水平上升到一个新的高度。思维拓展升华情感将滑轮组机械效率概念拓展到其他机械的情况，比如斜面，深入理解计算简单机械的机械效率的方法。总结：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关:采用小组自主合作学习方式完成老师设计的问题，讨论完毕后，每组4号展示讨论结果。学生思考问题，情感得到升华。概念的迁移，有助于学生思维的横向拓展，同时也有助于学生把物理学习与自己的生活联系起来。课堂总结及时巩固1.学生自结，教师补充。2.布置课堂作业，并进行答案订正。3.课后作业布置。1.回顾本节课所学知识并补充完整笔记。2.认真完成课堂作业，并及时反思。课堂的及时总结与检测，有助于学生对本节知识的理解和巩固。八、板书设计一、滑轮：(1)、滑轮不一定就省力，只有当动力作用在绳子的自由端时才能省力，当动力直接作用在滑轮轴线上时是费力的。(2)、S端=2S轴，v端=2v轴二、滑轮组：(1)同一滑轮组，提升相同的重物，绳子的绕法不能改变滑轮组的机械效率(2)推导公式：竖直方向：一般情况：=Gh/Fs=G/nF，=Gh/（Gh+G动h）=G/（G+G动）(忽略绳重和摩擦)浮力：=（G-F浮）h/Fs=（G-F浮）/nF水平方向：=fS物/Fs端=f/nF(3)斜面的机械效率：=Gh/Fs，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关。倾斜程度越大，越大，粗糙程度越大，越小。导学案任务一：动滑轮真的省力吗？1.按照下图所示，组装器材，并完成实验：（1)以两种方式拉动，对比弹簧测力计的拉力大小(2) 以两种方式拉动，对比弹簧测力计的物体移动的距离和拉力F移动的距离的关系。实验图绳子自由端拉力F端绳子自由端S端绳子自由端速度V端拉力F做功WF若物体速度为1m/s，；则拉力F功率PF实验图滑轮轴线上的力F轴滑轮上升的高度S轴绳子自由端速度V端拉力F做功WF若物体速度为1m/s，；则拉力F功率PF任务二：同一滑轮组，绳子的绕法不同，计算机械效率1. 引导学生按照如同所示安装器材并实验实验图绳子自由端拉力F端绳子自由端移动的距离s端物体提升的高度h所提升重物重力G滑轮组的机械效率任务三：水中提升物体的机械效率1.用称重法测量物体在水中收到的浮力F浮= N2.安装器材，进行实验实验图拉力F物重物体上升高度绳子自由端移动距离机械效率拉力F物重-浮力物体上升高度（不露出水面）绳子自由端移动距离机械效率任务四：斜面的机械效率：例题：如图所示，斜面长S=1m，高h=0.2m，将10N重的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的拉力2.5N，求：（1）斜面的机械效率是多少？（2）重物上升过程中克服摩擦做了多少额外功？结论：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关。倾斜程度越大， ，粗糙程度越大， 。课后提升练习1在竖直向上大小为10 N的力F的作用下，重物A沿竖直方向匀速上升，已知重物A上升速度为0.2 m/s,不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间的摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为 ( )A. 20 N 0.4 m/s B. 20 N 0.1 m/sC. 5 N 0.4 m/sD. 5 N 0.1 m/s2.如图所示，是同一滑轮组的两种不同绕法，用它们提起相同的重物在不计绳重及摩擦的情况下，比较甲乙两种情况下所用的拉力F1、F2和机械效率1、2，下列说法中正确的是()A.F1F212B.F1F212C.F1F21=2D.F1F21=23.如图34所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2103N,密度为1.6103 kg/m3,测得物体在出水前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为1:2.若不计摩擦、绳重及水的阻力, g取.问: （1）物体出水前,滑轮组的机械效率是多少?（2）物体出水面后上升的速度是1m/s,牵引车拉力的功率为多大?4、如图15所示，用滑轮组提升水中的物体A，若物体的质量为140kg，体积为60dm3，滑轮组的机械效率为80%，取g=10N/kg，不计绳重及轮与轴的摩擦，求（1）物体A在水中被匀速提升时，拉力F是多大？（2）如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体A相连，而连接滑轮组的绳子所能承受的最大拉力为350N，当