《机械效率》教案

第1页共6页教材分析《机械效率》是人教版八年级物理第十二章第三节的内容，也是八年级物理教科书上的最后一节。《课程标准》的要求是“知道机械效率。了解提高机械效率的途径和方法”属于了解水平。然而，机械效率归属于“能量”这个大主题之下，是对前面所学的机械功、机械能以及简单机械这些内容的一次综合理解与应用。学习机械效率的前提是学生必须了解“功的原理”，其本质实际上是能量守恒，但我们对功的原理常用的表达是“使用任何机械都不省功”并未提到能量。机械效率的物理本质是机械对能量的利用效率，但是表达式中并未出现能量，而只有功，并没有能量。如果学生没有把握住“功”和“能”之间密切关系，割裂地认为“功是功，能是能”，就不可能真正理解机械效率的物理本质。因此，本节课需要在教材的基础之上，引领学生更进一步的认识并调用“功是能量变化的量度”这一物理观念，使之协助学生把“功”和“能”有机地结合起来，真正抓住功的原理以及机械效率的物理本质。学情分析1.认知特点方面八年级学生在认知方面的优势是好奇心强，有求知欲。普遍存在的问题是注意力不容易长时间集中。特别是在居家学习期间，以空中课堂的形式授课，教师需要更加注意讲课思路的清晰化以及讲授节奏的把握，以抓住学生的注意力。2.知识储备方面2.1在学习机械效率之前，学生已经学习了“功”“能量”“机械能”“简单机械”等知识。学生对于功和能的关系认识的程度主要体现在教材中的两句话里——①物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量；②一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。教材在第十一章第4节中谈及机械能的转化时，并非明确的提出能量的转化是通过做功实现的、功是能量变化的量度。如果教师在讲授这一部分完全按照教材进行，则对理解机械效率的本质是不利的。因此，在分析功的原理的过程中，要引导学生突出对功能关系的认识和运用，通过强化功能关系，从本质上把握机械效率，同时通过机械效率的学习，深化学生的能量观念，达到功能关系和机械效率两部分知识之间的相互促进的作用。2.2学生经历过速度、密度、功率等概念的建立过程，这些概念的建立都是源于人们的比较需要，在通过原始数据直接比较遇到困难时建立起比值的定义。这一学习经验如果能够被迁移，则有学生在思考的过程中领悟到“比较机械对能量的利用效率”的一般方法，进而顺利建立起机械效率的概念。教学目标1.能够复述“功的原理”的内容，并解释使用机械不省功的原因；2.能够说出“机械效率”的定义；3.知道机械效率的物理本质——机械利用能量的效率；4.通过经历机械效率概念的建立过程，再次领会比值定义这一方法在物理研究中的重要作用；5.通过探究“使用简单机械是否能省功”，培养学生的证据意识和严谨的科学态度。教学重点机械效率概念的建构教学难点理解功的原理以及机械效率的物理本质教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图一、新课引入1.回顾旧知：人们使用简单机械的原因是什么？2.举两个例子：（1）滑轮组，兼具“省力”和“改变用力方向”两种作用。（2）投石车，兼具“省距离”“改变用力方向”两种作用。顺势提问：有没有什么机械兼具“省力”和“省距离”两种作用呢？并进一步引导学生认识到，既省力又省距离其实就是省功。问题也就变成了“使用简单机械是否省功？”省力；省距离；改变用力方向。通过回顾旧知，自然地引导学生形成“使用简单机械是否省功？”二、使用简单机械是否能省功？1.引导学生认识什么叫“省功”。举例：设定一项任务——将2N的物体匀速提升0.1m，分别通过徒手和使用动滑轮的方式完成这项任务，两种情况下人都要做功。2.实验视频——使用多种不同方式完成“将2N的物体匀速提升0.1m”的任务，关注各种情况下人做了多少功。3.实验数据分析。引导学生看到实验中使用机械不省功的事实。但同时引导学生客观理性地地看待实验数据，不轻易下定论。4.通过介绍前人经验，将“功的原理”呈现给学生，使之与实验数据对比，进行双方互证，接受和认同功的原理的合理性。如果使用动滑轮时人做功比徒手时少，就说明省功。学生观看视频学生思考教师提问，认识到下结论要基于数据，不可超越数据下结论。为后续学生观看实验并理解实验做好铺垫。培养学生的质疑能力、批判精神和证据意识。三、使用简单机械为何不能省功？1.引导学生从能量利用的角度，认识人使用机械提升重物的过程中，“人——机械——物体”的能量流向以及人通过不同机械做功时能量改变量的多少之间的功比较。认识到机械本身也是能量的消耗者。2.通过功能关系“功是能量改变的量度”的观念，引导学生从做功的角度审视“人——机械——物体”的作用过程。3.明确使用简单机械不省功的真正原因。4.通过对机械不省功的原因进行分析，再次审视人们利用机械对物体做功时，机械所扮演的角色。学生在教师引导写思考、分析。学生基于上述对“人——机械——物体”能量流向的认识，理解能量改变多少与相应的做功多少之间的对应关系。额外功的无可避免的存在。能量的传递者引导学生突出对功能关系的认识和运用，通过强化功能关系，把握人使用机械的过程中能量的变化情况和作用情况，为有用功、额外功、总功概念的形成奠基。明确机械是能量的传递者，能够自然地引导学生认识到不同的传递者，传递能力不同，为机械效率概念的建立做铺垫。四、有用功，额外功，总功1.通过示意图引导学生理解有用功、额外功、总功的概念。学生做好笔记为机械效率概念的建立做好基础概念的铺垫。五、机械效率1.基于对有用功、额外功、总功的认识，重新审视之前的实验数据，指出其中的有用功、额外功、总功。2.请学生从能量传递的角度比较不同机械性能的优劣。3.出示新的实验数据，问学生是否还可以根据额外功来比较机械传递能量时性能的优劣？4.再次用示意图引导学生审视使用机械做功的过程，并引导学生产生用“比例”来比较的意识。5.出示两种比例，先承认两种比例的“可比较性”，然后从人类的思维习惯方面，交代人们实际上采用的是哪种方法。进而提出机械效率的概念。6.小结梳理机械效率的定义、表达式、物理意义等。7.介绍人类历史上发动机的演变和机械效率的提升。从能源之于人类社会的重要性这一高度审视本节课的价值所在。勉励学生努力学习，将来参与到能源高效利用的这一事关国计民生的重大课题中。学生思考，将实验数据与有用功、额外功、总功进行对应。学生可能根据额外功来判断。学生产生迟疑。学生思考，并进行笔记。研究机械效率实际上就是指向能量的高效利用。新知先用，前后呼应，建立知识的有机联系。制造认知冲突，引导学生认识到用比值定义机械效率的必要性。引导学生认识到用“W有/W总”定义机械效率的合理性。提高学生知识站位，培养学生的科学责任感。课堂小结教学反思教材分析《机械效率》是人教版八年级物理第十二章第三节的内容，也是八年级物理教科书上的最后一节。《课程标准》的要求是“知道机械效率。了解提高机械效率的途径和方法”属于了解水平。然而，机械效率归属于“能量”这个大主题之下，是对前面所学的机械功、机械能以及简单机械这些内容的一次综合理解与应用。学习机械效率的前提是学生必须了解“功的原理”，其本质实际上是能量守恒，但我们对功的原理常用的表达是“使用任何机械都不省功”并未提到能量。机械效率的物理本质是机械对能量的利用效率，但是表达式中并未出现能量，而只有功，并没有能量。如果学生没有把握住“功”和“能”之间密切关系，割裂地认为“功是功，能是能”，就不可能真正理解机械效率的物理本质。因此，本节课需要在教材的基础之上，引领学生更进一步的认识并调用“功是能量变化的量度”这一物理观念，使之协助学生把“功”和“能”有机地结合起来，真正抓住功的原理以及机械效率的物理本质。学情分析1.认知特点方面八年级学生在认知方面的优势是好奇心强，有求知欲。普遍存在的问题是注意力不容易长时间集中。特别是在居家学习期间，以空中课堂的形式授课，教师需要更加注意讲课思路的清晰化以及讲授节奏的把握，以抓住学生的注意力。2.知识储备方面2.1在学习机械效率之前，学生已经学习了“功”“能量”“机械能”“简单机械”等知识。学生对于功和能的关系认识的程度主要体现在教材中的两句话里——①物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量；②一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。教材在第十一章第4节中谈及机械能的转化时，并非明确的提出能量的转化是通过做功实现的、功是能量变化的量度。如果教师在讲授这一部分完全按照教材进行，则对理解机械效率的本质是不利的。因此，在分析功的原理的过程中，要引导学生突出对功能关系的认识和运用，通过强化功能关系，从本质上把握机械效率，同时通过机械效率的学习，深化学生的能量观念，达到功能关系和机械效率两部分知识之间的相互促进的作用。2.2学生经历过速度、密度、功率等概念的建立过程，这些概念的建立都是源于人们的比较需要，在通过原始数据直接比较遇到困难时建立起比值的定义。这一学习经验如果能够被迁移，则有学生在思考的过程中领悟到“比较机械对能量的利用效率”的一般方法，进而顺利建立起机械效率的概念。教学目标1.能够复述“功的原理”的内容，并解释使用机械不省功的原因；2.能够说出“机械效率”的定义；3.知道机械效率的物理本质——机械利用能量的效率；4.通过经历机械效率概念的建立过程，再次领会比值定义这一方法在物理研究中的重要作用；5.通过探究“使用简单机械是否能省功”，培养学生的证据意识和严谨的科学态度。教学重点机械效率概念的建构教学难点理解功的原理以及机械效率的物理本质教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图一、新课引入1.回顾旧知：人们使用简单机械的原因是什么？2.举两个例子：（1）滑轮组，兼具“省力”和“改变用力方向”两种作用。（2）投石车，兼具“省距离”“改变用力方向”两种作用。顺势提问：有没有什么机械兼具“省力”和“省距离”两种作用呢？并进一步引导学生认识到，既省力又省距离其实就是省功。问题也就变成了“使用简单机械是否省功？”省力；省距离；改变用力方向。通过回顾旧知，自然地引导学生形成“使用简单机械是否省功？”二、使用简单机械是否能省功？1.引导学生认识什么叫“省功”。举例：设定一项任务——将2N的物体匀速提升0.1m，分别通过徒手和使用动滑轮的方式完成这项任务，两种情况下人都要做功。2.实验视频——使用多种不同方式完成“将2N的物体匀速提升0.1m”的任务，关注各种情况下人做了多少功。3.实验数据分析。引导学生看到实验中使用机械不省功的事实。但同时引导学生客观理性地地看待实验数据，不轻易下定论。4.通过介绍前人经验，将“功的原理”呈现给学生，使之与实验数据对比，进行双方互证，接受和认同功的原理的合理性。如果使用动滑轮时人做功比徒手时少，就说明省功。学生观看视频学生思考教师提问，认识到下结论要基于数据，不可超越数据下结论。为后续学生观看实验并理解实验做好铺垫。培养学生的质疑能力、批判精神和证据意识。三、使用简单机械为何不能省功？1.引导学生从能量利用的角度，认识人使用机械提升重物的过程中，“人——机械——物体”的能量流向以及人通过不同机械做功时能量改变量的多少之间的功比较。认识到机械本身也是能量的消耗者。2.通过功能关系“功是能量改变的量度”的观念，引导学生从做功的角度审视“人——机械——物体”的作用过程。3.明确使用简单机械不省功的真正原因。4.通过对机械不省功的原因进行分析，再次审视人们利用机械对物体做功时，机械所扮演的角色。学生在教师引导写思考、分析。学生基于上述对“人——机械——物体”能量流向的认识，理解能量改变多少与相应的做功多少之间的对应关系。额外功的无可避免的存在。能量的传递者引导学生突出对功能关系的认识和运用，通过强化功能关系，把握人使用机械的过程中能量的变化情况和作用情况，为有用功、额外功、总功概念的形成奠基。明确机械是能量的传递者，能够自然地引导学生认识到不同的传递者，传递能力不同，为机械效率概念的建立做铺垫。四、有用功，额外功，总功1.通过示意图引导学生理解有用功、额外功、总功的概念。学生做好笔记为机械效率概念的建立做好基础概念的铺垫。五、机械效率1.基于对有用功、额外功、总功的认识，重新审视之前的实验数据，指出其中的有用功、额外功、总功。2.请学生从能量传递的角度比较不同机械性能的优劣。3.出示新的实验数据，问学生是否还可以根据额外功来比较机械传递能量时性能的优劣？4.再次用示意图引导学生审视使用机械做功的过程，并引导学生产生用“比例”来比较的意识。5.出示两种比例，先承认两种比例的“可比较性”，然后从人类的思维习惯方面，交代人们实际上采用的是哪种方法。进而提出机械效率的概念。6.小结梳理机械效率的定义、表达式、物理意义等。7.介绍人类历史上发动机的演变和机械效率的提升。从能源之于人类社会的重要性这一高度审视本节课的价值所在。勉励学生努力学习，将来参与到能源高效利用的这一事关国计民生的重大课题中。学生思考，将实验数据与有用功、额外功、总功进行对应。学生可能根据额外功来判断。学生产生迟疑。学生思考，并进行笔记。研究机械效率实际上就是指向能量的高效利用。新知先用，前后呼应，建立知识的有机联系。制造认知冲突，引导学生认识到用比值定义机械效率的必要性。引导学生认识到用“W有/W总”定义机械效率的合理性。提高学生知识站位，培养学生的科学责任感。课堂小结教学反思课后·知能演练基础巩固1.关于功、功率和机械效率,下列说法正确的是()A.做功越快的机械,功率越大 B.机械效率越高的机械,做功越多C.功率越大的机械,做功一定越多 D.机械效率越高的机械,功率一定越大2.下列说法正确的是()A.用同一水桶从井中提水时,提一桶水比提半桶水的机械效率高B.水桶掉到井里,把水桶捞上来时,对桶做的功是额外功C.用动滑轮提升重物时,绳子自由端拉力做的功是有用功D.使用机械过程中,额外功越少,则机械效率就越高3.右图为古人借助辘轳从井中汲水的情境。以下方法中可以提高辘轳机械效率的是()A.增大水桶的重力 B.增大绳子的重力C.增大桶内的水量 D.增大转动的速度4.如图所示,甲、乙两套装置所用的滑轮相同,用它们分别将质量相同的物体匀速竖直提升,在相等时间内绳子自由端A、B移动的距离相同(不计绳重和摩擦)。在此过程中,物体上升的速度分别为v1、v2,拉绳子的力分别为F1、F2,拉力做功分别为W1、W2,装置的机械效率分别为η1、η2。下列说法正确的是()A.v1=v2 B.F1=F2 C.W1=W2 D.η1=η25.广元市中心城区对部分市政道路分批次实施海绵提升改造工程,工人师傅常用如图所示的简易滑轮组提升建筑材料。在某次提升建筑材料时,用F=250N的拉力,把重G=400N的建筑材料在10s内匀速提升2m,不计绳重和摩擦,则()A.拉力做的有用功为500J B.拉力的功率为50WC.滑轮组的机械效率为80% D.动滑轮重150N6.如图所示的滑轮组,在拉力F的作用下,物体A以0.1m/s的速度匀速直线运动了10s。物体A受到的摩擦力为4.2N,弹簧测力计示数为2N(不计绳、弹簧测力计和滑轮重)。则拉力F的功率为W,滑轮组的机械效率为。

能力提升7.如图所示,汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为3×103kg,牵引力F1为4000N,对绳子的拉力F2为2500N;物体的重力为6000N,物体匀速上升的速度始终为0.5m/s,汽车受到的阻力为汽车重力的120,g取10N/kg。下列说法中(①滑轮组的机械效率为80%②汽车受到的阻力为150N③汽车牵引力在4s内做的功为8×103J④汽车牵引力的功率为6000WA.只有①正确 B.只有①④正确C.只有①②正确 D.只有③④正确8.如图所示的滑轮组,在不计绳重和摩擦的情况下,均将重为G的物体匀速提升h的高度,且每个滑轮的重力都等于G0(G0<G),下列说法正确的是()①绳子自由端拉力的大小关系为F1=F2>F3②甲、丙装置的额外功均为G0h③甲、乙装置的总功均为Gh+G0h④乙装置的机械效率最高A.①③④ B.②③④ C.②④ D.①②③④9.如图所示,在测定滑轮组的机械效率的实验中,小明匀速向下拉动绳子,物体重G物=16N,拉力F=10N,不计绳重和摩擦,动滑轮的重力G动=N,滑轮组的机械效率η=%。

10.一辆质量是1.8×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面,汽车司机组织人们用如图所示的滑轮组将汽车拖出泥地。已知整个过程中,水平拉力F恒为1.2×103N,汽车沿水平方向匀速移动了2m,用时20s,滑轮组的机械效率为90%。(1)拉力F做的功是多少?(2)拉力F做功的功率是多少?(3)滑轮组所做的有用功为多大?(4)滑轮组对汽车的拉力F'是多少?思维拓展11.小明在测量滑轮组机械效率的实验中,所用装置如图所示,每个钩码重2N,测得数据如下表:次数钩码总重G/N钩码上升的高度h/m弹簧测力计示数F/N弹簧测力计移动距离s/m机械效率η140.11.80.374%260.10.3340.11.40.557%440.21.41.057%(1)观察弹簧测力计的、分度值,检查指针是否指在零刻度线上。

(2)第2次测量中,弹簧测力计示数如乙图。此时拉力大小为N,第2次实验测得的机械效率为。

(3)分析表中数据可知:第4次实验是用(选填“甲”“乙”或“丙”)图做的。

(4)分析第1、2次实验数据可知:使用同一滑轮组