人教版物理八年级下册第2课时 测量机械效率导学案.docx
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人教版物理八年级下册第2课时测量机械效率导学案
第2课时测量机械效率
随风潜入夜,润物细无声。
出自杜甫的《春夜喜雨》
车前学校陈道锋
玉壶存冰心,朱笔写师魂。
——冰心《冰心》
东山学校李媚清
课题
探究机械效率
课型
新授课
教学目标
知识与技能
1.能结合实例进一步了解什么是有用功、额外功和总功.
2.理解什么是机械效率,能够设计实验测量斜面、滑轮组、杠杆等简单机械的机械效率,并利用实验探究的数据计算机械效率,知道机械效率总小于1.
过程与方法
1.通过实验探究进一步熟悉W有、W额、W总的含义,并清楚它们之间的关系.
2.通过实验探究影响机械效率的因素,找出提高机械效率的方法.
情感、态度
与价值观
在实验中培养合作精神,养成实事求是、尊重实验结果的科学态度.
教学重点
掌握机械效率的计算,理解如何提高机械效率.
教具准备
表面粗糙的长木板、木块、垫块、弹簧测力计、细线、刻度尺、杠杆、滑轮、多媒体课件等
教学难点
难点探究斜面、杠杆、滑轮等简单机械的机械效率,掌握影响机械效率的因素.
教学课时
1课时
课前预习
1.测滑轮组机械效率时,克服被提升的物重所做的功为有用
功,作用在绳子末端拉力做的功为总
功,计算滑轮组机械效率的公式η=W有W总=GhFs或η=GnF.
2.影响滑轮机械效率的因素主要有动滑轮的重、提升的物重、绳重和摩擦等.对同一滑轮组,提升的物重增大了,其机械效率会增大.
3.影响斜面机械效率的因素有斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度两个因素.
巩固复习
教师引导学生复习有用功、额外功、总功、机械效率的概念,并讲解学生所做的课后作业,加强学生对知识的巩固.
新课导入
师我们骑自行车上坡时,选择怎样的路线走轻松些.往汽车上搬运较重的货物时,常常看到搬运工人搭上一个长木板,沿木板就可以把货物轻松地推上去,这是为什么?
生:
走S形路线轻松;斜面可以省力……
师同学们说得很好,那这样是否省功呢?
生:
没有,任何机械都不省功.
师我们能用实验来探究说明吗?
好,下面我们就一起来探究斜面、杠杆、滑轮组的机械效率.
进行新课
知识点1探究简单机械的机械效率
1.探究斜面的机械效率
教师组织学生讨论实验方案、分析实验过程、进行实验、分析数据得结论.通过多媒体展示下列过程:
进行新课
实验:
探究斜面机械效率(多媒体课件)
(1)提出问题:
斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系?
(2)猜想与假设:
斜面越陡,机械效率越高(或越低).
(3)探究方案与实验设计:
①实验器材:
表面粗糙的长木板、木块、垫块、弹簧测力计、细线、刻度尺.
②实验设计图:
可参见教材P88图12.3-3测定斜面的机械效率
③实验原理:
η=W有W总=GhFs
④需测物理量:
G、h、F、s
⑤行实验:
改变斜面的倾斜程度,测量斜面较缓、较陡、最陡时的机械效率
(4)收集数据记录表格
(5)分析和论证
(6)评估与交流
教师收集小组在探究实验过程中的数据,让学生交流、评估.
板书:
光滑程度一样的斜面,斜面越陡越费力,机械效率越高;斜面越缓越省力,机械效率越低.
2.探究滑轮组的机械效率
教师组织学生参照教材P87《实验》中的步骤,设计实验方案、分析实验过程、进行实验、分析数据、出结论.(教师巡视指导,对动手能力弱的同学给予鼓励和帮助,提醒生要正确记录数据)
教师总结:
同一滑轮组的机械效率与升的物重有关,物重越大,效率越高;机械效率还与动滑轮的个数有,做相同的有用功,动滑轮个数越多,做的额外功越多,机械效率越低.
例题1(多媒体展示)某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率,记录数据如下表:
特别提醒:
1.拉动木块上行时拉力要沿着面.
2.拉动木块时使木块做匀速直线运动.
3.改变斜面倾斜程度时,为了保持用功相同,每次木块拉高的高度要相同.
知识拓展:
1.斜面的机械效率不仅与斜面的倾斜程度有关,还与物体和斜面之间的摩擦力有关,斜面越粗糙,摩擦力越大,机械效率越低.
2.斜面的机械效率与提升的物体的重力大小无关.
知识拓展:
1.探究杠杆机械效率的装置图.
2.杠杆的机械效率与杠杆自重和摩有关.杠杆越重,额外功就越大,在有用功相同时,机械效率低.
进行新课
(1)实验时,应沿竖直方向拉动弹簧测力计;
(2)第2次实验中,拉力做的总功是J,滑轮组做的有用功是J,滑轮组的机械效率η=.
(3)由记录数据分析,两次机械效率不同的主要原因是.
解析:
在探究滑轮组的机械效率时,用弹簧测力计提升重物时应沿竖直方向匀速地拉动物体上升,拉力做的功为总功,对重物做的功为有用功,滑轮组的机械效率为
所以第二次的总功
=2.4N×0.3m=0.72J,第二次做的有用功为
机械效率为η=W有W总=0.6J0.72J≈83.3%,通过两次实验比较可得出,滑轮组所提升
的钩码重不同,机械效率不同,钩码越重,机械效率越高.
答案:
(1)匀速
(2)0.720.683.3%(3)钩码重不同
知识点2如何提高机械效率
现代社会是讲求效率的社会,时时\,事事\,处处都追求高效率,以尽可能少的消耗资源,取得尽可能多的效益.“优胜劣汰”的“优”中,高效率是一个重要内容.从上面探讨分析,我们在使用机械做功时,同样总是希望机械效率能够更高些,那么如何提高机械效率呢?
请大家分小组讨论,并整理各自小组的意见.
生讨论火热进行中.师集中同学们的讨论意见,并总结.
板书:
提高机械效率的有效途径:
(1)减轻机械自重;
(2)减小机械间的摩擦(加润滑油);
(3)情况允许下增加物重.
教学板书
课堂小结
通过本节课的学习,我们进一步熟悉有用功、额外功和总功的具体含义,知道了机械效率并不是一成不变的,还通过实验探究了解了影响斜面、杠杆、滑轮组机械效率的因素,以及提高机械效率的有效方法.
教材习题解答
动手动脑学物理(P88)
1.有没有机械效率为100%的机械?
为什么?
举例说明,通过什么途径可以提高机械效率.
2.一台起重机将3600N货物提高4m,起重机做的有用功是多少?
如果额外功是9600J,总功是多少?
机械效率是多少?
起重机所做的额外功是由哪些因素引起的?
3.在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处(图12.3-3),沿斜面向上的拉力为1.8N,斜面长1.2m、高0.3m.把重物直接提升h所做的功作为有用功,求这个斜面的机械效率.
教材习题解答
1.解答:
没有机械效率为100%的机械,因为使用任何机械都要做额外功,也就是说有用功总小于总功,所以机械效率总小于1.提高机械效率的主要办法:
改进机械的结构,例如提水时用容积较大而重量较轻的水桶;按规程进行保养,合理使用以减少摩擦等.
2.解答:
起重机做的有用功是:
=Gh=3600N×4m=14400J.总功是:
=14400J+9600J=24000J.机械效率:
.起重机提升装货物用的容器所做的功、各部件之间的摩擦做的功等都是额外功.
3.解答:
斜面的机械效率η=Gh/(Fs)=4.5N×0.3m/(1.8N×1.2m)=62.5%.
难题
解答
例题2测滑轮组机械效率时,所用实验装置如图所示.
(1)实验中要竖直向上拉动弹簧测力计.
(2)表中第1次实验数据有错误,改正后计算其机械效率为.
(3)比较两次实验的机械效率可得出结论:
.这里用到的研究方法是.(填字母)
A.类比法B.控制变量法C.等效替代法
(4)改变图中滑轮组的绕线方法,提起同一重物时,不计摩擦及绳重,滑轮组的机械效率(填“变大”“变小”或“不变”).
解析:
(1)如图,弹簧测力计要竖直向上匀速拉动绳子.
(2)如图,物体有三段绳子承担,s=3h,h=0.1m,所以,s=3×0.1m=0.3m.所以第一次实验中绳自由端上升的距离0.2m是错误的.按s=0.3m代入η=
=Gh/Fs=2N×0.1m/(1.1N×0.3m)≈60.6%.(3)第1、2次实验时物体升高的距离相等,使用的是同一个滑轮组,滑轮组提起的物体越重,滑轮组的机械效率越高.所以可得出结论同一滑轮组,提起的物体越重,机械效率越大.在探究滑轮组机械效率时,控制物体升高的距离、动滑轮的重、绳重、摩擦等都不变,只是改变提起的物体重,这种方法是控制变量法.(4)由于不计摩擦及绳重,此时滑轮组的机械效率
知识总结:
提高机械效率的方法:
(1)增加有用功在总功中的比例;
(2)减少额外功在总功中的比例.
规律总结:
对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下:
(1)杠杆:
其中G为提升重物的重力:
h为重物升高的高度;F为动力;s为动力作用点移动的距离.
(2)滑轮或滑轮组:
①提升重物
不计绳重及摩擦
其中G为重物;
为动滑轮的重力;h为重物上升的高度;s为绳自由端移动的距离;n为承担重物的绳子的段数.
难题
解答
,在其他条件相同时,滑轮组的机械效率跟滑轮组的绕法没有关系.
答案:
(1)匀速
(2)60.6%(3)同一滑轮组,提起的物体越重,机械效率越大B(4)不变
布置作业:
教师引导学生课后完成本课时对应练习,并预习下一课时内容.
教学反思
1.实验探究过程中可以放开思维,让学生大胆质疑,提出各种猜想假设,分组由他们自己设计、进行实验,分析论证、得出结论.教师也可以参与到学生的实验中.充分发挥学生的主动性、积极性,让学生体会到获取知识的乐趣.
2.因为摩擦是影响机械效率的重要因素之一,实验中还可以使用粗糙程度不同的斜面,进一步探究摩擦对机械效率的影响,加深学生对机械效率的认识.
教学过程中老师的疑问:
教师点评和总结:
②水平均匀拉动物体
其中
为物体与水平面间的摩擦力;F为拉力;
为物体移动的距离;
为绳子自由端移动的距离;n为承担摩擦力的绳子的段数.
(3)斜面:
①
②
其中G为物重;h为斜面高度;L为斜面长度;F为拉力;F摩为摩擦力.
【素材积累】
1、只要心中有希望存摘,旧有幸福存摘。
预测未来的醉好方法,旧是创造未来。
坚志而勇为,谓之刚。
刚,生人之德也。
美好的生命应该充满期待、惊喜和感激。
人生的胜者决不会摘挫折面前失去勇气。
2、我一直知道,漫长人生中总有一段泥泞不得不走,总有一个寒冬不得不过。
感谢摘这样的时候,我遇见的世界上最美的心灵,我接受的最温暖的帮助。
经历过这些,我将带着一颗感恩和勇敢的心继续走上梦想的道路,无论是风雨还是荆棘。
【素材积累】
1、黄鹂方才唱罢,摘村庄的上空,摘树林子里,摘人家的土场上,一群花喜鹊便穿戴着黑白相间的朴素裙裾而闪亮登场,然后,便一天喜气的叽叽喳喳,叽叽喳喳叫起来。
2、摘湖的周围有些像薄荷的小草,浓郁时,竟发出泥土的气息!
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