《機(jī)械效率》教學(xué)案例

1、?機(jī)械效率?教學(xué)案例以下是查字典物理網(wǎng)為您推薦的?機(jī)械效率?教學(xué)案例 ,希望本篇文章對(duì)您學(xué)習(xí)有所幫助。?機(jī)械效率?教學(xué)案例一、背景蘇科版教材?九上?第十一章第五節(jié)為?機(jī)械效率? ,本節(jié)課的授課對(duì)象是省示范初三實(shí)驗(yàn)班學(xué)生?？紤]到教學(xué)內(nèi)容及授課對(duì)象的特征 ,筆者設(shè)計(jì)并實(shí)施了本節(jié)課的教學(xué)現(xiàn)將其展示如下：二、教學(xué)過(guò)程1.引入師：生活中處處能聽(tīng)到效率一詞 ,父母工作時(shí)要講究效率 ,早點(diǎn)下班給同學(xué)們燒飯、做菜;同學(xué)們學(xué)習(xí)過(guò)程中也要講究學(xué)習(xí)效率 ,如果班上某同學(xué)在校的總時(shí)間10小時(shí) ,扣除自習(xí)時(shí)間 ,真正學(xué)習(xí)的時(shí)間只有8小時(shí) ,玩2小時(shí) ,怎樣計(jì)算該同學(xué)的學(xué)習(xí)效率?生A：0.8生B：80%師：用小數(shù)表示效率

2、不符合人們用法習(xí)慣 ,將學(xué)習(xí)時(shí)間除以總時(shí)間再乘以100%就可以計(jì)算出學(xué)習(xí)效率。既然學(xué)習(xí)上有效率 ,那么使用機(jī)械時(shí)也應(yīng)該有效率 ,我們將其稱為機(jī)械效率。下面一起學(xué)習(xí)11-5節(jié)內(nèi)容。(板書(shū)課題：11-5 機(jī)械效率)2.有用功、額外功及總功概念的建立師：小明想一次性將家中散落在地面上的大米搬到桌面上 ,但苦于雙手太小 ,無(wú)法將米一次性搬起 ,這時(shí)他找來(lái)一個(gè)空盒子 ,將米裝入盒子中 ,很快完成了任務(wù)。如果小明直接用手搬大米需克服什么力做功?生：克服大米重力做功。師：米裝入盒中 ,又需克服什么力做功?生：克服盒子的重力做功。師：此過(guò)程中小明的目的是搬大米而不是搬盒子 ,所以我們將克服大米的重力做功定義為

3、有用功 ,用W有用表示。搬運(yùn)大米時(shí)克服盒子重力做功并不需要但又不得不做 ,故將其稱之為額外功 ,用W額外表示。對(duì)于剛剛假設(shè)桶的重力為10N、大米重力為100N ,裝米的盒子升高1m ,那么有用功為多少焦?額外功為多少焦?生：有用功為100J、額外功為10J。師：小明克服大米和盒子的總重力做功為多少焦耳?生：110J師：110J即為有用功和額外功之和 ,我們將其稱為總功 ,用 表示。(板書(shū)：一、有用功人們使用機(jī)械時(shí)為了到達(dá)某種目的需要做得功;額外功到達(dá)目的的過(guò)程中不需要但又不得不做的功;總功有用功和額外功之和。)師：下面我們?cè)倏磶赘眻D片 ,圖2(a)中展示了從井中打水的情況 ,請(qǐng)問(wèn)拉力對(duì)水做的功

4、是什么功?拉力對(duì)桶做的功又是什么功?生A：拉力對(duì)水做的功是有用功 ,對(duì)桶做的功是額外功。師：如果從井中撈桶 ,桶在打撈過(guò)程中不小心灌了一些水 ,請(qǐng)問(wèn)哪些是有用功 ,哪些是額外功?生B：拉力對(duì)桶做的功是額外功 ,對(duì)桶做的功是有用功。師：如果老師用手拉著動(dòng)滑輪兩端的繩子將鉤碼提升高度h,動(dòng)滑輪被提升高度為多少?(教師演示用兩只手同時(shí)拉著繩頭提升動(dòng)滑輪和重物。)生：動(dòng)滑輪和物體一起上升高度h。師：在上升過(guò)程中 ,克服什么力做功是有用功 ,什么又是額外功?生：克服鉤碼重力做功為有用功 ,克服動(dòng)滑輪重力做功為額外功。師：但是在使用動(dòng)滑輪時(shí)并不是拽著兩根繩頭往上拉 ,而是按照如圖3所示：一端固定 ,另一端

5、繩頭受拉力作用 ,繩子與輪之間發(fā)生相互摩擦 ,還需要克服什么力做功?生：克服摩擦力做功。師：只有克服摩擦力么?如果這根繩子是粗麻繩 ,什么力會(huì)明顯顯現(xiàn)出來(lái)?生：重力。師：也就是說(shuō)還要克服什么力做功。生：克服繩重做功。師：很好 ,由于這兩個(gè)功都與繩子有著密切的關(guān)系 ,我們就統(tǒng)稱為克服繩重和摩擦力做功 ,它們是有用功么?生：不是 ,是額外功。3.機(jī)械效率概念的建立師：看來(lái)動(dòng)滑輪提升物體的額外功有兩項(xiàng) ,一是克服動(dòng)滑輪重力做功 ,二是克服繩重和摩擦力做功 ,我們不妨簡(jiǎn)記為 和 。假設(shè)動(dòng)滑輪重力為0.2N、兩個(gè)鉤碼總重力為1.0N、鉤碼被提升的高度為1m以及克服繩重和摩擦力做功為0.3J ,有用功、克

6、服動(dòng)滑輪重力做的功以及總功分別是多少?請(qǐng)三位同學(xué)分別答復(fù)。生A：有用功是1J。生B：克服動(dòng)滑輪重力做功是0.2J。生C：總功為1.5J。(教師板演計(jì)算過(guò)程。)師：類比于學(xué)習(xí)效率 ,總功類比于總時(shí)間 ,有用功類比于學(xué)習(xí)時(shí)間 ,額外功類比于玩的時(shí)間 ,那么動(dòng)滑輪也有效率 ,我們將其稱為機(jī)械效率 ,用 表示。計(jì)算方法是用有用功除以總功乘以100%。由于有用功和總功的單位都為焦耳 ,所有 無(wú)單位 ,我們用百分?jǐn)?shù)表示。 表示有用功與總功的比值 ,比方某機(jī)械的機(jī)械效率為80%時(shí) ,表示有用功占總功的80%。結(jié)合剛剛的數(shù)據(jù)和機(jī)械效率公式 ,動(dòng)滑輪的機(jī)械效率如何計(jì)算?(板書(shū)二、公式： , =80%表示有用功占

7、總功80%)生：用1J除以1.5J ,計(jì)算結(jié)果為67%。師：對(duì)于除不盡時(shí) ,一般情況下 ,小數(shù)點(diǎn)后保存三位小數(shù)化為百分?jǐn)?shù)時(shí)就是66.7%。剛剛情況中 ,如果忽略繩重和摩擦 ,又該怎樣計(jì)算機(jī)械效率?生：用1J除以1.2 ,計(jì)算結(jié)果為83.3%。師：看來(lái)在有用功一定時(shí) ,額外功越小 ,動(dòng)滑輪的機(jī)械效率越高。額外功由原先的兩項(xiàng)變?yōu)橐豁?xiàng) ,我們也不妨試著推導(dǎo)忽略繩重和摩擦情況下動(dòng)滑輪機(jī)械效率公式：(板書(shū)三、忽略繩重和摩擦： )通過(guò)這個(gè)公式 ,我們很容易計(jì)算出機(jī)械效率的上下 ,然而使用時(shí)還需克服摩擦力做功 ,這個(gè)功并未涉及 ,看來(lái)還需尋找一個(gè)量 ,它的數(shù)值要比Gh+G動(dòng)h大 ,這樣就能反映出實(shí)際情況下總

8、功的大小 ,讓我們一起再探動(dòng)滑輪!實(shí)驗(yàn)中除了要測(cè)出G、G動(dòng)、h之外 ,利用彈簧測(cè)力計(jì)以及刻度尺又可以測(cè)哪些物理量?生：可以測(cè)出拉力F及繩頭自由端移動(dòng)的距離s。師：F和s的乘積是哪一個(gè)力做的功?生：拉力做的功。師：實(shí)驗(yàn)中拉力F、鉤碼重力G用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量 ,鉤碼上升的高度h及繩頭移動(dòng)距離s用刻度尺測(cè)量 ,大家聽(tīng)好了么?各小組一起動(dòng)手做實(shí)驗(yàn) ,完成后將數(shù)據(jù)填入表格中 ,比比看 , Fs是否大于Gh+G動(dòng)h。(學(xué)生實(shí)驗(yàn) ,教師巡視 , 指點(diǎn)釋疑 ,實(shí)驗(yàn)完畢后利用實(shí)物投影展示學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))鉤碼的重力G/N 1.5鉤碼上升的高度h/m 0.1有用功 /J0.15動(dòng)滑輪重力 /N0.3動(dòng)滑輪上升高度h/m

9、 0.1克服動(dòng)滑輪重力做功 h/J0.03拉力F/N 1.0繩頭自由端移動(dòng)距離s/m 0.2+ h/J0.18( )Fs/J 0.2師：根據(jù)數(shù)據(jù) ,Fs是否大于 + h?生：大于。師：多出了多少?生：多出了0.02J。師：這0.02J是克服什么力做的功?生：克服繩重和摩擦力做功。師：很好 ,現(xiàn)在額外功都找齊了 ,加上原先的有用功就是總功 ,我們一起給Fs起一個(gè)好聽(tīng)的名字吧 ,應(yīng)該叫什么?生：總功。師：太棒了 ,請(qǐng)將名稱寫(xiě)在表格中括號(hào)里。Fs即為使用動(dòng)滑輪時(shí)的總功 ,如果在動(dòng)滑輪的根底上再加一個(gè)定滑輪就變成了一定一動(dòng)的滑輪組 ,定滑輪只起到改變力的方向作用 ,Fs仍然是此滑輪組的總功 ,對(duì)于其他

10、的滑輪組我們也可用 Fs計(jì)算總功。現(xiàn)在我們將機(jī)械效率公式完善一下：(板書(shū)四：考慮繩重和摩擦、 )4.課堂當(dāng)堂反應(yīng)這個(gè)公式不僅適用于有繩重和摩擦情況同時(shí)也適用于無(wú)繩重和摩擦情況 ,下面我們通過(guò)習(xí)題一起來(lái)穩(wěn)固一下：(學(xué)案展示 ,學(xué)生上黑板操練 ,教師給予相應(yīng)點(diǎn)評(píng))如圖4所示 ,工人利用動(dòng)滑輪將沙勻速向上提升2m ,沙重184N ,桶重10N ,拉力為100N ,繩重和摩擦均不計(jì) ,動(dòng)滑輪的重力為多大?拉力所做的總功是多少J ,此時(shí)該裝置的機(jī)械效率是 多少?解：s=2h=22m=4m=Fs=100N4m=400J = h=184N2m=368J答：動(dòng)滑輪的重力為6N,總功為368J ,機(jī)械效率為92%。如圖5所示 ,拉力F=80N ,物體重G=120N ,假設(shè)繩子自由端勻速拉動(dòng)的距離s=4m ,物體被提高的距離h=2m ,求：(1)拉力所做的有用功;(2)拉力所做的總功(3)該滑輪組的機(jī)械效率 。解：s=2h=22m=4m=Gh=120N2m=240J =Fs=80N4m=320J答：有用功為總功為240J ,總功為320J ,機(jī)械效率為75%。5.總結(jié)這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機(jī)械效率