第三节《机械效率》教学设计.docx

第三节 机械效率教学设计中山市博爱初级中学 张锷一、教学目标（一）知识与技能1能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。2明确机械效率是描述做功效率的物理量。能利用机械效率的公式进行简单的计算。3能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。（二）过程与方法1通过探究使用动滑轮的特点，知道使用机械就要做额外功。2通过实验与讨论，认识提高机械效率的主要方法。（三）情感态度与价值观知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。二、教学内容分析和学情分析（1）教学重难点本节内容由“有用功和额外功”“机械效率”两部分构成，机械效率是本节教学的重点。教学中要通过实例分析有用功、额外功和总功，使学生真正认识机械效率的含义。测量滑轮组的机械效率是本节的难点。教学中要组织学生经历测量的全过程，如让学生经历组装实验装置、测量数据、得出结论的过程，激发学生的学习兴趣，同时增加他们的实践体验。重点：机械效率的概念和有关计算。难点：测量滑轮组的机械效率。（2）教学策略以“利用动滑轮提升重物”为背景，提出问题：动力对绳子做功等于动滑轮提升重物所做的功吗？让学生猜测并设计实验来验证自己的猜想。学生经过数据分析后发现，动力对绳子做的功总是大于动滑轮提升物体做的功。进一步分析讨论，引出有用功、额外功和总功，以及它们之间的关系和效率的概念。通过理解、运用机械效率解决实际问题，认识到提高机械效率的两种方法：减小额外功和增加有用功。在讨论了怎样提高机械效率的问题之后，把效率问题延伸到学生的学习和生活中。使学生明白只有提高学习效率才能顺利完成任务。三、教学资源多媒体设备、滑轮组、钩码、铁架台、弹簧测力计、刻度尺、细线等。四、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课（5分钟） 小明家最近自建一处新楼房，共四层。装修时，需把沙子运到三楼。请同学们看看哪个方法将沙子运上楼最好？ 如图所示的两种方法参考：第1种是人直接提着沙子上楼；第2种是把沙子放进桶里，人通过动滑轮把沙子拉上楼。 通过同学们得到使用动滑轮省力后，引导学生继续思考人所付出的功会不会也出现省的可能？ 提出问题：工作时，使用机械可以省力，但是人做的功会不会也省呢？请学生发表自己的见解，提出各种方案。并对各个方案进行讨论，比较优缺点。经过讨论明确第一种方法太不方便。第二种方法用的力小。相比之下可以省力。回忆功的概念，对比两次人做功时所出力的大小和在力的方向上移动的距离，进行猜想。创设真实的情景，容易激发学生兴趣，顺利进入教学。通过讨论，为下面学习有用功与额外功做好铺垫。新课教学（30分钟）在把沙子从一楼运上四楼的过程中，第一种方法是直接提升物体，第二种方法是使用动滑轮提升物体，那么不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体做的功究竟会不会省，我们通过下面的实验来探究一下。探究实验： 直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功之间的大小关系？1 设计实验方案：（1）弹簧测力计下挂着两个钩码，直接缓慢匀速提升一定高度。（2）使用一个动滑轮，如图所示，提升同样的钩码，上升相同高度，绳子自由端用弹簧测力计沿竖直方向匀速缓慢向上拉。2需要测量的物理量是：钩码的重力G、钩码上升的高度h，弹簧测力计测绳的拉力F、拉力移动的距离s。3设计表格，将实验数据填入表中。G/Nh/mW直/JF/Ns/mW机/J0.10.14分析实验数据：（1）直接提升物体做功与使用机械提升物体做功是否相等？（2）哪一个做的功多一些？5.请同学总结发现了什么？继而可以推论出关于使用机械时是否省功？发现：使用动滑轮比直接提升物体不省功。推论:使用任何机械都不省功。引导学生继续思考：你认为产生这一现象的原因是什么？分析对比上述实验数据，思考：1在直接提升物体做功与使用动滑轮提升物体做功的过程中，我们无论他采取哪种方法都必须做的功，也就是将直接对物体所做的功称为？2那么人在使用机械时，实际付出所做的功称为？3在使用机械时，多做的功，但又不得不做的功称为？板书：1、 概念有用功：直接对物体所做的功（工作目的）。总功：利用机械所做的功（实际付出）。额外功：由于机械自重和摩擦等因素，而做一些不得不做的功（无用付出）。讲解意义：一般来说，机械对外所做的功为有用功，机械克服自身部件的重力和摩擦力所做的功为额外功，动力对机械所做的功为总功。总功等于有用功与额外功之和。进一步思考并通过实验探究解决问题。分组实验,使用所给器材进行实验,使用物理工具测量物理量,并进行计算,分析,对比。组装动滑轮并使用，使用工具测量相关物理量。将测量的数据填入表格，并进行功的计算，记录数据，分析归纳。（1）不相等（2）使用动滑轮手拉绳做的功多对比数据，总结发现和推论。有摩擦，在提起重物时还要提起动滑轮客服它自身重力。思考归纳出有用功、总功、额外功的概念。进一步理解有用功和额外功。并会测量有用功和总功。通过实验增强同学探究能力，培养学生核心素养。引导学生思考，增强理解能力。二、机械效率 工作中，我们总是希望额外功越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。板书： 1定义：有用功跟总功的比值。 2公式：组织学生讨论：1.机械效率有单位吗？2为什么机械效率没有大于1的？3用小数和百分数来表达机械效率，你认为那种表达更好？板书：3用百分数表示。总小于1。计算公式： 三者之间的关系：注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，有用功永远小于总功，所以1。三、测量滑轮组的机械效率：1实验原理：2器材：刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、滑轮组、足够长的细绳。3步骤：用弹簧测力计测量钩码所受的重力G，并填入表格。分别记下钩码和弹簧测力计的位置。分两大组进实验，第一、二大组使用三个钩码，第三、四大组使用两个钩码，控制使用的滑轮组和绕线方式相同。缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F值，用刻度尺测出钩码上升的高度h=0.1m和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。算出有用功W有用、总功 W总功、机械效率并填入表格。实验次数G (N)h(m)W有用（J）F (N)s (m)W总（J）12发现：动滑轮重力一定时,物体重力越大，滑轮组机械效率越高。【练一练】1图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6 N。 （1）实验时要竖直向上_拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为_N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动_cm,该滑轮组的机械效率为_。（2）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将_（选填：“增大”、“减小”或“不变”）2.如图，忽略绳重和摩擦，用6N的拉力F拉着重10 N的重物匀速上升，物体上升的距离1 m，求：（1）绳子自由端移动的距离S；（2）有用功W有， 总功W总， 机械效率 。讨论：除了提高物重之外，提高滑轮组的机械效率的方法还有什么？课后思考：保持钩码重力一定，改变动滑轮重。G/Nh/mF/Ns/mW有/JW总/J12结论： 物重一定，动滑轮 ，机械效率 。拓展：提高滑轮组的机械效率可以增加物重，减小动滑轮重，减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦。思考如何比较机械的性能高低呢？经过讨论回答：机械效率没有单位， 总小于1，用百分数表示。熟悉机械效率公式的应用、使学生加深认识有用功、额外功和总功的概念。学生实验，学以致用，结合滑轮，机械效率知识，学习如何测量滑轮组的机械效率理论联系实际，培养学生将科学知识应用于日常生活和社会实践的意识。组装滑轮组，使用工具测量物理量。分两大组，分别测量两个钩码和三个钩码时的机械效率。对比发现提升物重与滑轮组机械效率的关系。课堂练一练，熟悉所学，巩固知识运用，理解机械效率的概念，功的计算，有用功，总功的计算。思考影响滑轮组机械效率的其他因素，课后思考，课外探究实验。通过对知识的理解，运用及其整合得出概念。锻炼分析实