人教版八年级物理下册教案 第十二章第三节机械效率.docx
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人教版八年级物理下册教案第十二章第三节机械效率
第三节机械效率
1课时新授课
【教学目标】
知识与技能
1．知道有用功、额外功、总功。
2．理解机械效率，会计算机械效率。
3．会测定滑轮的机械效率，并会运用控制变量法的实验方法进行探究实验。
4．知道提高机械效率的意义和主要方法。
过程与方法
1．从生活实际出发，培养探究物理知识的兴趣以及深入认识事物的能力。
2．亲身经历测量滑轮机械效率的过程，通过参与探究影响机械效率因素的活动，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案，并培养自主合作探究的能力。
3．学习根据实验数据分析、归纳简单的科学规律。
情感、态度与价值观
1．使学生勇于探究日常用品或器件的物理原理,具有将科学技术应用于日常生活的意识。
2．让学生学会关注生活中各种机械的效率，具有用机械效率来评价机械性能的意识，认识提高机械效率的经济意义和社会意义，培养学生节约能源意识和环保意识。
3．通过探究活动，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。
【教学重难点】
重点：
1．能结合具体机械说出什么是有用功、额外功、总功。
2．理解机械效率。
3．探究滑轮的机械效率。
难点：
1．能结合具体机械说出什么是用功、额外功、总功。
2．理解机械效率。
3．会分析影响机械效率大小的因素，指出提高机械效率的方法。
【教学准备】或【实验准备】
教师用：
多媒体课件、两个滑轮、四个钩码、细线、木直尺支架、弹簧测力计。
学生每组：
两个滑轮、四个钩码、细线、木直尺支架、弹簧测力计。
【教学过程】
主要教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
一、创设情景，引入新课
【出谋献策】
我们家想把房间装修一下，需要把沙子运到三楼。
请同学们根据需要，选择器械帮助解决这个问题，看看哪个小组想的又快又好？
【揭示课题】
同学们这么快想出这么多办法，可以看出同学们分析解决问题的效率很高，可以看出同学们学习的效率很高，学习的效率可以从一方面反映学习的好坏，刚才大家想的办法中使用了很多机械，那要想反映机械性能的优劣就可以用机械效率。
这节课我们就来探究机械效率的有关知识。
（设计意图：
引起学生的学习欲望，体现知识来源于生活，生活处处有物理知识。
）
学生搜集办法：
把沙子装入桶中，人直接提桶上楼；用定滑轮把沙子拉到楼上；用动滑轮把沙子拉到楼上；用滑轮组把沙子拉到楼上……
二、合作探究，建构知识
（一）
有用功
额外功
总功
过渡：
刚才大家想了那么办法，其中有些使用了机械。
【提出问题】
不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体时做的功相同吗？
下面我们用实验模拟提升重物。
【探究实验】——使用动滑轮是否省功
1．如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢匀速地提升一定的高度，计算拉力所做的功。
2．如图乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢匀速地提升相同的高度，计算拉力所做的功。
请各小组讨论一下需要测量哪些量，用什么测量工具，怎样测量？
提问：
这两次拉力所做的功一样吗？
为什么？
【结论】使用动滑轮不省功。
【推论】使用任何机械不省功。
（功的原理）
（设计意图：
培养学生小组合作实验能力和分析归纳能力、语言表达能力。
）
【问题导学、引领认知】
请大家阅读课文，完成问题导学内容。
有用功（w有）：
为达到目的必须做的功。
额外功（w额）：
没用的但又不得不做的功。
总功（w总）：
有用功与总功之和。
W总=W有＋W额
（设计意图：
培养学生自主学习能力和分析归纳能力、语言表达能力。
）
【深化认识】——分清三种功
1．用水桶从井中提水时，所做的有用功是对水做的功，额外功是对桶做的功，总功是拉力所做的功；
2．如果桶掉到井里，从井里捞桶时，捞上来的桶里带了一些水，有用功是对桶做的功，额外功是对水做的功，总功是拉力所做的功。
学生小组交流讨论：
要测量拉力和运动的距离，用弹簧测力计竖直向上匀速拉动测量拉力、用木直尺测量距离（注意做好标记）。
明确实验目的和做法，小组合作进行实验。
各小组交流研讨：
使用动滑轮时做的功较多，是由于滑轮本身所受的重力以及摩擦等因素的影响。
学生阅读课文，完成问题导学内容：
1．在上面实验中，无论是否使用滑轮，钩码都被提升了，这部分功是为达到目的必须做的功，叫做有用功，用w有表示。
2．若用滑轮组提升钩码，还不得不克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功是没有用但不得不做的功，叫做额外功，用w额表示。
3．有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总功，用w总表示。
三者关系：
w总=w有＋w额。
学生思考回答。
（二）机械效率
1．定义
2．公式
过渡：
下面是大家想出的办法中的其中三种，哪种办法好呢？
【算一算】分别算出下面三种方法中的有用功、额外功、总功。
（不考虑摩擦和绳重）
【比一比】从功的角度分析比较哪种机械性能好呢？
情境一：
有用功相同，额外功不同
方法一
方法二
W有
600J
600J
W额
180J
90J
W总
780J
690J
情境二：
额外功相同，有用功不同
方法二
方法三
W有
600J
540J
W额
90J
90J
W总
690J
630J
情境三：
有用功不同，额外功不同
方法一
方法三
W有
600J
540J
W额
180J
90J
W总
780J
630J
76.9%
85.7%
【问题导学、自主学习】
请大家阅读课文，完成问题导学内容。
定义：
有用功跟总功的比值叫做机械效率，用符号η表示。
公式：
η＜1
说明：
机械效率反映反映了机械性能的优劣。
（设计意图：
利用三种情景层层深入的引导学生分析数据得出比较机械性能优劣的三种方案，从特殊过渡到一般，建立机械效率的概念，使机械效率的概念的建立水到渠成，突破教学难点。
）
【典例剖析】
起重机把质量为0.5t的重物匀速提升3m，而它的电动机所作的功是3.4×104J,起重机的机械效率是多少？
提问：
解答物理计算题的有哪些基本要求？
【想一想】机械效率44%表示什么意思？
【练一练】
1.关于机械效率，下列说法中正确的是（）
A.做功越多，机械效率一定越高
B.单位时间内做功越多，机械效率一定越高
C.省力越多的机械，机械效率一定越高
D.额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高
2.请计算出你们小组用动滑轮提升钩码时的机械效率。
学生分组计算功。
学生比较：
有用功相同时，额外功越少越好。
学生比较：
额外功相同时，有用功越多越好。
学生交流比较方法：
用有用功在总功中所占的比例，这个比值越大越好，方法三好。
学生阅读课文，完成问题导学内容：
1．将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用符号η表示。
2．机械效率公式表示为
3．机械效率通常用百分数表示，没有单位，有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。
阅读例题、分析题意。
交流：
要有计算公式，有代入数据的过程，代入的数据要加单位，最后出结果。
写出解题过程（一
学生板演），得出
44%。
分析比较，对自己的计算过程进行整理。
学生研讨：
44%的物理意义：
有用功在总功中占的比例为44%。
学生思考、解答、交流展示。
（三）探究滑轮组的机械效率
1．测量滑轮组的机械效率
2．探究滑轮组的机械效率
过渡：
下面我们通过实验测量滑轮组的机械效率。
【想想议议】
怎样测量滑轮组的机械效率？
需要测量哪些物理量？
用什么测量工具？
怎样计算有用功和总功？
【实验设计】——怎样测量h与s呢？
要测量h与s，需要作四个标记，为了便于测量，进行下列设计。
将滑轮组安装在竖直的木尺旁边，拉动时，标记钩码上升的起点A与终点B，同时标记绳子的自由端的起点A′与终点B′。
对应读出h与s的值。
演示：
斜向上拉动弹簧测力计，这样操作行吗？
【想一想】怎样测量拉力呢？
演示：
向上猛然拉动弹簧测力计时读数，这样操作行吗？
【测一测】请小组分工协作测出面前的滑轮组的机械效率。
（设计意图：
练习机械效率的测量，为后面探究实验做准备，又为猜想滑轮组机械效率大小与什么因素有关提供了依据，培养学生设计实验的能力。
）
【实验探究、合作研讨】
1．【提出问题与猜想】
滑轮组机械效率的大小可能跟哪些因素有关呢？
说出你猜想的依据。
说明:
将同一物体，提升相同的高度，有用功是一定的，动滑轮重、绳重及摩擦越大，额外功越多，机械效率就越低。
今天各个小组探究滑轮组的机械效率与被提升物体的重是否有关，滑轮组的机械效率与其它因素的关系作为课下探究作业。
2．【设计实验】
【想想议议】
（1）你计划采取什么科学方法来研究自己的实验课题？
（2）如何设计实验方案？
让学生以小组为单位进行讨论，并利用手中的器材设计实验证明自己的观点。
教师巡视，并给予必要的点拨。
（设计意图：
培养学生交流合作设计实验的能力。
）
【归纳总结】师生讨论后，归纳方案如下：
使用同一滑轮组，只改变被提升物体的重，测出每次的物重、提升的高度、拉力、弹簧测力计移动的距离s，填入表格，并计算每次的机械效率。
3．【进行实验、收集数据】
为了让大家做好实验，老师给同学们几点温馨提示：
【友情小提示】在此实验中操作的关键：
1．匀速竖直向上拉动弹簧测力计
2．应在匀速拉动过程中读数
3.小组同学分工明确，各负其责。
教师巡视、指导学生分组实验。
鼓励学生动手实验，鼓励学生间的交流和合作。
收集数据
实验
序号
物重
G/N
物体
被提
升的
高度
h/m
有用
功
w有
/J
拉力
F/N
弹簧测力计移动的距离s
总功w总
机械效率η
1
2
3
4．【分析论证】
组织学生展示实验结果。
【归纳总结】同一滑轮组，提起的物重越重，滑轮组的机械效率越高。
（设计意图：
培养学生合作实验能力，培养严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。
使学生体会控制变量法的使用。
）
5．【评估】
回想刚才的实验过程，在探究中运用了哪些研究问题的科学方法？
我们的设计有没有不合理的地方？
操作中有没有什么失误？
从实验中你还有什么新发现？
（设计意图：
培养学生评估质疑能力。
）
【新发现】
滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
【小结】
滑轮组的机械被提升物体的重
效率的影响因素：
动滑轮重
绳重及摩擦
【练一练】
用右图所示的滑轮组，将重为300N的物体A匀速提升了0．5m。
已知绳子自由端所用的拉力F为200N。
则在这个过程中拉力做了_______J的功，该滑轮组的机械效率为_______。
（g=10N/kg）
学生小组交流讨论：
用弹簧测力计分别测出钩码的重力G和拉力F，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，则w有=Gh，
w总=Fs，
。
交流讨论：
用两个刻度尺，两个起点都从零刻线开始。
观察实验并得出应该竖直向上拉。
观察实验并得出应该匀速竖直向上拉动过程中读数。
小组合作、明确分工，测出面前的滑轮组的机械效率。
各小组汇报所测的机械效率，各个小组测得的机械效率一般不相同。
提出猜想：
滑轮组机械效率的大小可能跟被提升物体的重、动滑轮重、绳重及摩擦、提升的高度……有关。
各小组讨论交流、合作设计实验：
学生小组交流合作设计、展示设计方案：
采用控制变量法，即保持动滑轮重、绳重及摩擦、提升的高度等因素不变，只改变被提升物体的重。
学生小组分工协作进行试验，将实验测得的数据填入表格中。
分析实验数据，展示实验结果，总结实验结论。
学生交流反思。
学以致用、解答问题。
（四）拓展延伸
1．科学世界
2．机械效率的提高
提高的办法
提高的意义
【回归生活】展示科学世界机械发展史
纽科门蒸汽机最初的瓦特蒸汽机
机械效率只有1%6%～15%
汽油机22%～27%柴油机28%～37%
起重机40%～50%空气喷气发动机50%～60%
【议一议】如何提高机械效率呢？
【小结】提高机械效率的办法
1.有用功一定时，减小额外功
（1）改进机械结构，使它更合理、更轻巧。
（办法2）经常保养，按时润滑，以减小摩擦。
2.额外功一定时，增大有用功
【对比分析】
旧汽车与新车相比，旧汽车效率低，当做一样多的有用功时，旧汽车比新车耗油多，排出的尾气也多，想想提高机械效率有什么意义呢？
（设计意图：
让学生学会关注生产、生活中各种机械的效率，具有将科学技术应用于日常生活、社会的意识，培养学生节约能源意识和环保意识。
）
了解机械发展史，让学生学会关注生产、生活中各种机械的效率，了解随着科技的发展，机械的效率不断提高。
交流讨论提高机械效率的办法。
交流提高机械效率的意义：
省油、省钱、减少污染、保护环境、节能减排。
三、课堂小结：
回顾本节课的学习内容
本节课你有哪些收获？
还有哪些疑惑?
收获背篓：
学生讨论梳理知识，交流收获和疑惑。
四、课堂检测
教师巡视、讲评
学以致用完成检测题、解答见附件1
五、布置作业
出示思考题题目见附件2
课后完成
【板书设计】
第三节机械效率
1．有用功：
我们所需要的功
额外功：
额外负担,又不得不做的功
总功：
有用功与额外功之和
2．机械效率：
有用功与总功之比
η＜1，用百分数表示
3．滑轮组的机械效率
滑轮组的机械被提升物体的重
效率的影响因素：
动滑轮重
绳重及摩擦
【教学反思】
一、教案的“亮点”
1、设置三种情景层层深入的让学生自主分析得出比较机械性能优劣的三种方案，从特殊过渡到一般，使机械效率概念的建立水到渠成，突破教学难点。
2、注重实验探究形成知识的过程，以学生为主体，引导、点拨学生，让学生小组探讨，合作进行实验，展示实验成果，得出实验结论。
让知识的生成，水到渠成，并且对实验进行改进，使学生便于测量s与h。
3．注重与生活的紧密联系，可以使学生认识到物理学的现实意义，使学生感到学有所得，学有所用，学生能体验到物理知识在生活中的重要作用。
二、教学中易出现的问题
1．理解机械效率是难点，可以设置具体的情境，让学生从特殊过渡到一般比较机械性能优劣，建立机械效率的概念，帮助学生理解概念。
2、在测量滑轮组的机械效率的实验中，测量s与h时需要作四处标记，学生操作起来难度较大，此处需要改进来降低学生的测量难度。
附件1【课堂检测】
1.机械效率越大的机械必定是（）
A．越省力B．越省功
C．有用功越多D．有用功在总功中占的比例越大
2．用如图所示的滑轮组，将重2000N的物体匀速提升了3m，手拉绳子的力为800N。
则所做的有用功_____J；拉力F做的总功_____J；拉力所做的额外功为_____J；滑轮组机械效率为。
3．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中
A.甲图省力，机械效率甲图大
B.甲图省力，机械效率一样大
C.乙图省力，机械效率乙图大
C.乙图省力，机械效率一样大
4．如图所示是迫击炮供弹车。
钢缆绳以大小为100N的拉力F使炮弹匀速升高2m，若炮弹重为150N，求：
（1）滑轮组提升炮弹所做的有用功；
（2）拉力F做的总功；
（3）滑轮组的机械效率。
5．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：
试验
序号
钩码
G/N
钩码上升
的高度h/m
绳端的
拉力F/N
绳端移动
的距离S/m
机械功率
η/%
①
4
0.1
1.8
0.3
74.1
②
6
0.1
2.4
0.3
（1）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= （结果保留一位小数）。
（2）由记录数据分析，两次机械效率不同的主要原因是 。
附件2【作业思考题】
1．小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：
实验
序号
钩码
总重
G/N
钩码上升
的高度
h/m
测力计
示数
F/N
测力计
移动距离
s/m
机械效率
η
1
4
0.1
1.8
0.3
2
6
0.1
2.4
0.3
83%
3
4
0.1
1.4
0.5
57%
4
4
0.2
1.4
1.0
57%
（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上⎽⎽⎽⎽⎽⎽拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
（2）第1次实验测得的机械效率为⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
（结果保留两位有效数字）
（3）分析表中数据可知：
第2次实验是用⎽⎽⎽⎽⎽⎽图做的；第4次实验是用⎽⎽⎽⎽⎽⎽图做的。
（选填“a”、“b”或“c”）
（4）分析第1、2次实验数据可知：
使用同一滑轮组，⎽⎽⎽⎽⎽⎽可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：
使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率⎽⎽⎽⎽⎽⎽。
（5）分析第3、4次数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度⎽⎽⎽⎽⎽。
2．如图所示，将重为1000N的木箱，用400N的拉力用一平行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端，斜面长5m、高1.6m,则拉力做的有用功为J,拉力所做的总功为J，在此过程斜面的机械效率为。
（g=10N/Kg）
3.设计实验，测定斜面的机械效率。
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