人教版（2024新版）八年級下冊物理第十二章第4節(jié)《機械效率》教案

第第頁人教版（2024新版）八年級下冊物理第十二章第4節(jié)《機械效率》教案教學(xué)目標物理觀念:結(jié)合實例分析什么是有用功、額外功和總功;理解機械效率,會用公式進行簡單的計算;通過實驗?zāi)苷f出提高機械效率的方法?？茖W(xué)思維:通過觀察、分析和討論,理解額外功產(chǎn)生的原因,知道機械效率η<1。科學(xué)探究:測量滑輪組的機械效率,掌握實驗方法和技巧;學(xué)習(xí)運用控制變量法進行探究實驗,培養(yǎng)科學(xué)思維和實驗?zāi)芰?。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:知道提高機械效率的實際意義和方法,有合理改進機械、提高效率的意識,增強將科學(xué)服務(wù)于人類的責(zé)任感。教學(xué)重難點教學(xué)重點:機械效率的概念和意義,機械效率的計算,提高機械效率的途徑和意義。教學(xué)難點:有用功、總功和額外功之間的區(qū)別和聯(lián)系;運用機械效率的計算公式解決實際問題。教學(xué)準備教師準備:教學(xué)課件、吸盤(帶掛鉤)、鉤碼、細線、彈簧測力計、動滑輪、刻度尺等。學(xué)生準備:鐵架臺、定滑輪、動滑輪、鉤碼、細線、鉤碼、刻度尺、彈簧測力計等。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計意圖一、創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課課件展示圖片:要把重100N的大米運上三樓,圖中畫了三種辦法。哪種辦法最好,哪種辦法最不好?學(xué)生根據(jù)圖片回答,可能會有多種答案,教師先不做評價。學(xué)習(xí)了今天的知識你就明白了,今天我們學(xué)習(xí)“第4節(jié)機械效率”。觀看漫畫并思考問題,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,讓學(xué)生主動參與到課堂學(xué)習(xí)中,為下面學(xué)習(xí)有用功與額外功做好鋪墊二、新課講解探究新知探究點一有用功和額外功(一)研究使用動滑輪是否省功。教師:把一個鉤碼提升一定高度,你能想到幾種辦法?學(xué)生:使用定滑輪。學(xué)生:使用動滑輪。學(xué)生:直接用手提升。教師:直接用手提升鉤碼所做的功與使用機械提升物體做功相同嗎?演示實驗:使用動滑輪是否省功。按照如圖所示的方法進行實驗。1.如圖(甲)所示,用彈簧測力計將鉤碼緩慢地提升一定的高度,計算拉力所做的功。2.如圖(乙)所示,用彈簧測力計并借助一個動滑輪將同樣的鉤碼緩慢地提升相同的高度,計算彈簧測力計拉力所做的功。比較兩次彈簧測力計拉力所做的功,你能發(fā)現(xiàn)什么?找出原因。將數(shù)據(jù)記錄在表格中。做功方式拉力F/N拉力移動的距離s/m拉力做的功W/J直接提升2個鉤碼用動滑輪提升2個鉤碼分別計算用手直接提升鉤碼所做的功和使用動滑輪提升鉤碼所做的功,兩次做功相同嗎?學(xué)生:使用動滑輪提升鉤碼所做的功多。歸納總結(jié):使用任何機械都不能省功。小組合作學(xué)習(xí):討論為什么使用動滑輪提升鉤碼做的功比直接用手提升鉤碼做的功多。討論后小組代表回答,其他小組進行補充完善。歸納總結(jié):使用動滑輪時,不可避免地要克服動滑輪重力、繩子重力做功,還要克服摩擦力做功,所以使用動滑輪所做的功多。(二)有用功和額外功。1.小組合作學(xué)習(xí):閱讀課本,然后討論使用動滑輪提升鉤碼時,哪些是我們需要做的功?哪些是我們不需要、但又不得不做的功?師生共同歸納總結(jié):(1)有用功:將鉤碼提升一定的高度是我們的工作目的,動滑輪對鉤碼的拉力所做的功,叫作有用功,用W有用表示。有用功是為了達到某一目的而必須要做的功。(2)額外功:用動滑輪提升鉤碼時,我們不可避免地要克服動滑輪本身所受的重力以及摩擦力等因素的影響而多做一些功,這部分功叫作額外功,用W額外表示。額外功是對人們沒有用,但又不得不做的功。(3)總功:有用功與額外功之和叫總功,用W總表示,W總=W有用+W額外。若使用滑輪組提升重物,則總功為拉力做的功,即動力做的功,即W總=Fs。想想議議:①用水桶從井中提水的時候,所做的功哪部分是有用功,哪部分是額外功?②如果桶掉到井里,從井里撈桶的時候,撈上的桶里帶了一些水,這種情況下哪部分是有用功,哪部分是額外功?學(xué)生思考回答:①用水桶從井中提水的時候,提水所做的功是有用功,提桶所做的功是額外功。②如果水桶掉到井里,從井里撈水桶的時候,提桶所做的功是有用功,提水所做的功是額外功。2.播放視頻“有用功和額外功”,加深學(xué)生對有用功和額外功的理解。3.教師:現(xiàn)在你能解答使用哪種方法提升大米最好嗎?教師再次展示提升大米的三種方法的圖片。學(xué)生:方法三,因為使用方法三所做的額外功最少。探究點二機械效率學(xué)生閱讀課本P18頁內(nèi)容,完成以下問題:1.什么是機械效率?2.機械效率的公式?3.為什么機械效率總是小于100%?教師點撥(課件展示):機械效率通過對直接提升重物和使用動滑輪提升重物時的做功分析,引入對有用功和額外功的學(xué)習(xí)鍛煉分析實際問題的能力。通過交流與合作,培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)合作精神用生活中的實例分析有用功和額外功,加深對有用功和額外功的理解自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,建立機械效率的概念,理解物理意義1.定義:有用功跟總功的比值叫作機械效率。2.計算公式:η=W有用3.物理意義:機械效率是標志機械做功性能的物理量,有用功占總功的比例越大,機械效率越高,這個機械的性能越好。注:機械效率只有大小,沒有單位。由于有用功總小于總功,所以機械效率總小于1。機械效率通常用百分數(shù)表示。例題1學(xué)生閱讀課本例題,討論分享解題思路。探究點三滑輪組機械效率的計算1.課件展示圖片:滑輪或滑輪組豎直拉動物體。如圖所示,利用滑輪組把重力為G的物體提高h。F為動力,s為繩子自由端移動的距離,n為承擔(dān)重物的繩子段數(shù),G動為動滑輪重。小組合作學(xué)習(xí):推導(dǎo)滑輪組機械效率的計算公式。小組:機械效率:η=W有用W總=Gh小組:不計繩重、摩擦力時,機械效率:η=W有用W總=Gh2.課件展示圖片:滑輪或滑輪組水平拉動物體(不計滑輪及繩重)。如圖所示,使用動滑輪或滑輪組用力F沿水平方向勻速拉動物體,物體與水平面的摩擦力為f,s繩為繩子自由端移動的距離,s物為物體移動的距離,n為動滑輪上的繩子段數(shù)。小組合作學(xué)習(xí):推導(dǎo)滑輪組機械效率的計算公式。小組:機械效率:η=W有用W總=f出示例題(見PPT課件)找兩名學(xué)生進行板演,其他學(xué)生做在學(xué)案上。完成后找其他學(xué)生對板演學(xué)生進行評價,教師做出評價。探究點四測量滑輪組的機械效率小組合作學(xué)習(xí):1.測量滑輪組的機械效率,需要測量哪幾個量?測量的物理量有:物體的重力G及升高的高度h,拉力F及拉力移動的距離s。2.實驗器材有哪些?定滑輪、動滑輪組成的滑輪組,彈簧測力計,鉤碼和刻度尺。3.怎樣計算有用功?怎樣計算總功?W有用=Gh,W總=Fs,η=W有用4.閱讀課本,明確實驗步驟。(1)用彈簧測力計測出鉤碼所受的重力G并填入表格,按照圖(甲)所示安裝滑輪組,分別記下鉤碼和繩端的位置。通過例題,規(guī)范學(xué)生答題習(xí)慣,加深對滑輪組特點和機械效率的理解通過推導(dǎo)滑輪組機械效率的公式,初步學(xué)會滑輪組的機械效率計算(2)如圖(乙)所示,豎直勻速緩慢拉動彈簧測力計,使鉤碼升高,讀出拉力F,并用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s,將這三個量填入表格。(3)算出有用功W有用、總功W總、機械效率η并填入表格。(4)改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上面的實驗。(5)換用圖(丙)所示的裝置重復(fù)實驗步驟(1)~(3),將實驗數(shù)據(jù)記入表格。實驗數(shù)據(jù):次數(shù)鉤碼所受的重力G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力F/N繩端移動的距離s/m總功W總/J機械效率η1234學(xué)生分組進行實驗,小組成員做好分工,記錄實驗數(shù)據(jù),分析實驗結(jié)論。教師巡視指導(dǎo)并拍照,完成實驗后,教師展示學(xué)生實驗數(shù)據(jù)。課件展示實驗注意事項:實驗時拉力的方向應(yīng)盡量豎直向上,且應(yīng)在鉤碼勻速移動的過程中讀取拉力的大小。實驗完成后,小組代表進行展示,其他小組進行補充,教師進行評價。實驗結(jié)論:影響滑輪組機械效率的因素:物體的重力、動滑輪的重力、繩子與滑輪之間的摩擦力,與繩子的繞法、繩子段數(shù)無關(guān)。1.動滑輪重一定,物重越大,機械效率越高。2.物重一定,動滑輪越重,機械效率越低。交流討論:1.動滑輪重力、物重相同時,所測機械效率不同的可能原因是什么?繩子與滑輪或滑輪與軸之間的摩擦不同。2.本實驗中,如果不使用刻度尺測量距離,能否計算機械效率?可以用η=W有用W總=GhFs=培養(yǎng)學(xué)生動手實驗?zāi)芰?、小組合作探究的能力培養(yǎng)分析數(shù)據(jù),得出正確結(jié)論的能力及時進行交流評估,養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣3.如何提高機械效率?影響因素改進措施(提高效率)被提升物體的重力在機械承受的范圍內(nèi),盡可能增加被提升物體的重力機械自身的重力改進機械結(jié)構(gòu),減輕機械自身的重力機械轉(zhuǎn)動部件的摩擦對機械進行保養(yǎng),保持良好的潤滑,減小摩擦例題2如圖所示,用相同的滑輪和繩,把同一袋沙子從地面提升相同高度,(甲)圖中拉力做的總功為W1,機械效率為η1;(乙)圖中拉力做的總功為W2,機械效率為η2,不計繩重與摩擦,則W1<W2,η1>η2。(均選填“>”“=”或“<”)

先思考,然后小組討論。小組同學(xué)進行展示,說明分析過程。通過例題,比較不同滑輪的機械效率,運用所學(xué)知識解決實際問題板書設(shè)計第4節(jié)機械效率1.有用功、額外功、總功(1)有用功:提升重物時,將重物提升一定高度拉力所做的功。(2)額外功:克服機械的自重和摩擦力等因素而做的功。(3)總功:W總=W有用+W額外。2.機械效率(1)定義:有用功跟總功的比值。(2)公式:η=W有用(3)機械效率η<1。3.滑輪組的機械效率(1)同一滑輪組,提升物體的重力越大,機械效率越高;不同滑輪組提升重力相等的物體,動滑輪重力越小,機械效率越高。(2)提高滑輪組機械效率的方法增加被提升物體的重力;減小動滑輪的重力;減小滑輪與繩、軸間的摩擦。作業(yè)設(shè)計必做題:課本P121“練習(xí)與應(yīng)用”1~5題。選做題:設(shè)計實驗測量斜面的機械效率,探究影響斜面機械效率的因素。教學(xué)反思本節(jié)課是在新課程理念的指導(dǎo)下實施的課堂教學(xué),教學(xué)力求以學(xué)生的發(fā)展為本,努力創(chuàng)設(shè)“和諧、平等、探究合作”的教學(xué)情境,倡導(dǎo)課程不只是知識的載體,也是教師和學(xué)生共同探求新知識的過程,教學(xué)不只是單純的教與學(xué),而是師生共同尋求發(fā)展的過程