使用机械是否省功教学设计

《使用机械是否省功》教学设计任倩教学目标知识与技能通过探究活动，知道使用任何机械都不省功；通过探究活动，理解机械效率；过程与方法经历探索使用机械能不能省功的实验过程，培养观察能力，体会实验研究方法；在实验探究的过程中，培养学生设计实验、收集实验数据、从实验中归纳科学规律的能力；情感态度与价值观通过探究性物理学习活动，使学生体验探究的乐趣；教学重难点机械效率的概念和计算；通过实验探究功的原理；学情分析在已经学习了杠杆和滑轮两种简单机械以及功、功率等基本概念之后，引入机械效率这一新概念，学生可接受的难度减小。从而激发学生的思维，强化学生学习的独立性、主动性。课时安排：2课时教学过程（一）复习巩固比较物体做功快慢的三种方法分别是什么？法一：做同样的功，所用时间越短，做功越快；法二：用同样的时间，完成的功越多，做功越快；法三：比较单位时间内做功的多少——功率；2.功率的定义？（单位时间内完成功的多少）物理意义？（表示物体做功快慢的物理量）比值定义？（物理学上，我们把做功与完成这些功所用的时间之比叫作功率）计算公式？变形公式？国际单位？（W）常用单位？（kW，MW）换算关系？（1kW=103W,1MW=106W）3.功率的测量（测人上楼梯时的功率）需要测量哪些基本物理量？（人的质量m，楼层的高度h，所用时间t）需要哪些实验器材？（磅秤，尺，手表）表达式是什么？（P=mgh/t）4.当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，由W=Fs，v=s/t，得出P=Fv（二）导入新课【师】提问：人们在使用杠杆、滑轮等机械，有的可以省力，有的可以省距离，那么使用机械可以省功吗？（三、）进行新课提出问题猜想假设制定计划并进行实验：直接用弹簧测力计吊起一个重物，弹簧测力计对重物做的功为W1，再用弹簧测力计通过一个动滑轮吊起重物，使重物上升相同的高度，弹簧测力计的拉力做功W2。比较这两个力所做的功就能可以知道使用机械是否省功。收集证据【师】提问：W2>W1，想一想这是为什么？分析与结论使用动滑轮提升重物时拉力在对重物做功的同时也要对动滑轮做功，同时还要克服动滑轮上的摩擦做功，所以W2>W1，使用动滑轮并不省功。大量实验表明：使用任何机械都不省功。（功的原理）【师】提问：使用机械不能省功，为什么人们还要使用机械呢？分析：这是因为使用机械可以改变力的方向或者省力，或省距离，或改变做功的快慢，或能完成人们不便直接完成的工作。【师】让学生阅读教材，解决以下问题：什么叫有用功、额外功和总功？三种功之间有什么关系？什么叫机械效率？其表达式怎样？为什么机械效率小于1？【师】引导理解概念：有用功（W有用）：在用动滑轮提升重物时，克服物体的重力所做的功是有用的，是必须做的，这部分功叫作有用功。（即对人们有用的功）额外功（W额外）：提升重物时，不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦力做功，这部分功叫作额外功。（即对人们无用但又不得不额外做的功）总功（W总）：有用功与额外功的总和。W总=W有用+W额外理解：有用功可理解为一种“目的”功。例如，用滑轮组匀速提升重物时，使用机械的目的是提升重物，那么克服重物的重力（阻力）做的功就是有用功，即W有用=Gh，而克服动滑轮本身的重力做的功和克服摩擦做的功就是额外功。又如用滑轮组拉动重物在水平面上匀速移动时，使用机械的目的是水平移动物体，那么克服重物与水平面间的摩擦力（阻力）做的功就是有用功，即W有用=Ffs；额外功是指对人们无用但又不得不额外做的功，包括提升物体时克服盛物体的容器的重力、机械自重和自身部件的摩擦等做的功（结合图片解释）。由于机械自重和摩擦总是存在的，因此额外功是不可避免的，对任何实际的机械总有W额外>0。总功是指对人们使用机械时动力总共做的功，即W总=Fs4.机械效率：有用功和总功的比值。符号η，计算公式：【师】提问：为什么机械效率总小于1？分析：由于对任何实际的机械总有W额外>0，W有用<W总，故而巩固练习，总结滑轮或滑轮组（提起重物）总功：W总功=Fs有用功：W有用=G物h额外功：1.克服动滑轮重、绳重、摩擦所做的功W额外=W总－W有用2.若不计绳重及摩擦W额外=G动h机械效率：1.不计绳重及摩擦滑轮或滑轮组（水平匀速拉动物体）总功：W总功=Fs绳有用功：W有用=Ffs物额外功：W额外=W总－W有用机械效率：斜面总功：W总功=FL有用功：W有用=G物h额外功：克服摩擦所做的功W额外=W总－W有用W额外=FfL机械效率：1.2.课堂练习【师】引导学生理解机械效率1，机械效率是有用功与总功之比，它只有大小，没有单位，一般用百分数表示；2.机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。3.机械效率不是固定不变的。它反映的是机械在一次做功的过程中有用功和总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，提起的物重不同，机械效率往往不同。【师】分析机械效率高低的比较1.机械效率由W有用和W总共同决定，不能理解为“有用功多，机械效率高”或“总功多，机械效率低”2.当总功一定时，有用功越多（或额外功越少），机械效率越高；3.当有用功一定时，总功越少（或额外功越少），机械效率越高；4.当额外功一定时，总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例越大，机械效率越高【师】分析提高机械效率的方法1.减小机械自身重力2.减小机械部件间的摩擦（有用功一定时，尽量减少额外功，提高机械效率）在机械运转正常的条件下尽可能增加提起的物重；（额外功一定时，尽量增大有用功，提高机械效率）课堂小结练习1、用绳子将钩码提升至一定的高度，此过程所做的有用功是（）A.升高钩码所做的功B.克服摩擦所做的功C.提高绳子所做的功D.克服动滑轮自重做的功2、一人用100N的拉力用滑轮组将重为300N的物体向上提起，绳重和摩擦不计。在拉力的作用下，物体匀速上升了1m。求：人所做的有用功；人所做的总功；人所做的额外功；3、用500N的力将重为900N的物体从斜面的底端匀速推到了顶端，斜面长6m，高3m，则有用功为（）J，总功为（）J，机械效率为（）。4、用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重，则下列说法正确的是（）A.甲较省力，机械效率较低B.乙较省力，机械效率较低C.甲较省力，机械效率较高D.乙较省力，机械效率较高作业1、工人用250N的力将重400N的物体匀速提升2m,共用了10s，若在此过程中忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A.绳子自由端移动的距离是6mB.动滑轮的重是10NC.工人做功的功率是80WD.滑轮组的机械效率是80%2、如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N。若物体和地面间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为（）A.45N50%B.45N75%C.60N5