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1、1第十二章 功和机械能第三节 机械效率 新授课 1 课时 【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。过程与方法1根据生活事例认识物理知识，并运用物理知识解决实际问题2探究：滑轮组的机械效率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使学生勇于探究日常用品的物理原理，具有将科学技术应用于日常生活、社会中的意识【教学重点】1理解机械效率2探究滑轮组的机械效率【教学难点】理解机械效率【教学准备】滑轮组、钩码、弹簧测力计、刻度尺、细线、铁架台、多媒体辅助教学课件【教学方法】自学、实验探究、 引导发现法、讲解法、关键点拨、练习巩固等相结合【教学过程】主
2、 要 教 学 过 程教学环节 教师活动 学生活动2一、新课导入二、新课讲授1、有用功和额外功及总功2、机械效率生活中我们常常会遇到“效率”这个词，例如学习效率、工作效率等。利用机械帮助我们完成某项任务，也会涉及效率问题，我们称为机械效率。要研究机械效率，就要先研究机械做功的情况。【探究一：区分有用功、额外功和总功】演示：使用动滑轮是否省功1、用弹簧测力计将钩码缓慢地提升 10 厘米的高度，计算拉力所做的功。2、用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，再次计算拉力所做的功。手直接做功 用动滑轮做功物重 G 2N 2N物升高 10cm 10cm拉力 F 2N 1.5N这两次拉
3、力所做的功一样吗？为什么？【总结】（1）有用功：对我们有用的,必须做的功 ，用 W 有 表示。（2）额外功：工作时，并非需要但又不得不做的功， W 额 表示。 （3）总功：有用功与额外功之和。 W 总 表示。W 总 =W 有 +W 额【典型例题，理解额外功】例题：当你用水桶从井中提水的时候，你对桶所做的功是 ；如果桶掉进井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带上一些水，这时你对水桶做的功是 （选填“总功” 、 “有用功”或“额外功” ）练习：体重是 400 N 的同学用重 10 N 的水桶，提起重为 100 N 的水沿楼梯送到 5 m高的宿舍里使用，完成这一次提水，做有用功和额外功分别是（ ）A.
4、500 J、50 J B.500 J、2050 J C.550 J、2000 J D.2500 J、50 J【师点拨】（1）我们总是希望额外功越少越好；也就学生细心观察实验并用实验数据计算两次做的功：W1=G.h=2N0.1m=0.2JW2=F.S=1.5N0.2m=0.3J通过结果计算回答：这两次拉力做的功不一样，因为第二次拉起动滑轮要多做功，绳子和滑轮还有摩擦要多做功。学生练习巩固三个概念3(1)机械效率定义(2)公式(3)如何提高机械效率是有用功在总功中所占的比例越大越好。在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。 （额外功所占的比值越小越好） 。不同机械、不同的使用情况，比值
5、是不等的，比值的高低是机械性能优劣、质量好差的重要标志之一。（2）我们应引入新的物理量，那就是机械效率（ ） ，用它来表示有用功在总功中所占比值的大小。【机械效率定义】有用功在总功中所占的比例， 表示机械效率； W 有 表示有用功；W 总 表示总功， 。【公式】 总有【问题】 （1）为什么机械效率 1？（2）单位是什么？（3）常用什么数表示。【训练反馈】例题 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【提高机械效率的主要办法】【问题】：如何
6、提高机械效率？【媒体】回顾科学世界机械发展史，加强科技和环保意识。 纽 科 门 蒸 汽 机（ NEWCOM)蒸 汽 机 最 初 的 机械 效 率 只 有 1%动动50%6【探究二：滑轮组的机械效率】【1 提出问题】（1） 如何测量滑轮组的机械效率？（2） 需要哪些实验器材，实验原理是什么？需要测量那几个量？怎么测？怎样计算有用功?怎样计算总功？【2 猜想】同学们猜想一下【3 设计实验方案】学生回答：（1）因为 W 动 W 有 W 额 。使用机械时，除了要做想做的有用功外，还不得不克服额外阻力作功,机械效率总小于 1， 。（2）机械效率没有单位，（3）常用百分数表示。学生讨论回答：1、有用功一定
7、时，减小额外功：（1）改进机械的结构，使它更合理、 更轻巧（2）经常保养，定时润滑，减少摩擦力2、在额外功一定时，尽量增大有用功学生猜想讨论回答：【实验器材】:刻度尺、钩码、弹簧秤、滑轮组、铁架台、长约2m【实验原理】: 由机械效率的定43探究：滑轮组的机械效率（1）请同学们根据提出的问题和做出的猜想，设计出实验的方案, 同时设计表格。总结各个小组的方案制定实验步骤：检查实验器材是否齐全，明确每件器材在实验中的用途将用两个滑轮组成的，用三段绳子吊着钩码的滑轮组的装置图画在记录表中，并按其安装滑轮组记下钩码和弹簧秤的位置后，匀速拉动弹簧秤使钩码升高到某一位置处，从弹簧秤读出拉力 F 的数值，用刻
8、度尺测出钩码提升的高度 h 和弹簧秤移动的距离s，将钩码重 G 和 F、 h、 s 的数值填入记录表中算出有用功 、总功 、机械效率 填入表中。改变滑轮组的缠绕方法，按步骤3、4 重做实验，并把有关数据填入记录表中1 2 3G（N）h (m)W 有（J）F（N）S(m)W 总（J）【进行实验】义可知， ，在用滑轮组提升钩码时，用弹簧秤测出绳的拉力 F，用刻度尺测出钩码提升的高度 h 和弹簧秤移动的距离s，分别算出有用功 ，以及总功 ，代入公式即可求得滑轮组的机械效率即 学生回答：（1）克服物体重力所做的功 Gh是有用功，拉力所做的功 Fs 是总功。（2）需要弹簧测力计和刻度尺。要测出物体重力
9、G，物体升高的高度 h，拉力 F，绳子自由端移动的距离 s滑轮组的机械效率：同学们边做实验边记录数据。5巡视、发现问题及时帮助。【温馨提示：】（1）钩码的重由钩码的质量用 Gmg 算出 （2）匀速拉动弹簧秤使钩码 G 升高注意“匀速拉动”测课本图（甲）和（乙）两图中的拉力时，拉力 F 的大小由弹簧秤上的示数读出 （3）钩码上升的高度（h），可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出 （4）细绳自由端通过的距离（s）的测定，教师边演示边讲解，可事先在细绳与动滑轮（或定滑轮）相切处用色笔在细绳上做个记号，再拉弹簧秤，用滑轮组提升重物用刻度尺量出钩码上升的高度后，再量细绳色点到与动滑轮（或定滑轮）相切处的距离
10、，就是细绳自由端通过的距离（s） （5）实验要严肃认真参照课本实验按要求去做要实事求是地记录所测得的数据，将数据记录在课本上的表格中不能凑数，更不允许自己不动手实验，不记数据而抄袭他人实验数据和结果 （6）实验完毕，要整理好仪器，放回原处 学生讨论交流：结论：影响滑轮组机械效率的因素是物体的重力、吊起物体绳子的段数、绳子和滑轮之间的摩擦。【典型例题，机械效率公式的应用】例题：某人用如图所示的滑轮组提起1200N 的重物上升 2m，所用的拉力是500N，求：此人所做的有用功、总功、机械效率分别是多少？ W 有 =Gh=1200N2m学生通过实验总结滑轮组机械效率与哪些因素有关：物体重力、吊起物体
11、绳子的段数、绳子和滑轮之间的摩擦。设计意图：培养学生自主探究解决问题的能力和动手能力，综合分析能力，既体现了学生的主体作用，又培养了学生分析交流能力，学以致用。从生活走向物理，从物理走向社会”、科学-技术-社会(STS)等新课程理念学会应用机械效率公式解题，规范解题步骤。6=2400JW 总 =FS=500N6m=3000J=2400J/3000J=80答：此人所做的有用功是 2400J,总功是3000J，机械效率是 80三、课堂小结 回顾本节课“你学到了什么？” 学生讨论发言，梳理本节知识要点四、课堂检测 见附件 1 学生完成检测见附件 1五、布置作业 完成质量检测习题和课外思考 课后完成【
12、板书设计】第二节 机械效率1有用功：我们所需要的功额外功额外功：额外负担,又不得不做总 功：有用功与额外功2机械效率：有用功与总功之比 总有W特点：没有单位小于 1，用百分数表示3探究：滑轮组的机械效率提出问题猜想设计实验进行实验数据分析得出结论【教学反思】通过本节课的教学，我感受最深的是“以生为本”的教学是真正的愉快教学。本节课中，不管是有用功、额外功、总功、机械效率的定义还是机械效率的计算公式，都完全是由学生们他们自己通过计算、展示，最后归纳总结出来的，自己在整节课中只起到点拨、引导和画龙点睛的作用，也即学生们在整节课中完全是处于主体地位。事实证明，授之于鱼，不如授之于渔，学生自己探究发现
13、出来的规律，他们理解得快，应用起来也快。2.突破对三种功的理解，我安排了对几种功进行分析的练习7GF讨论：用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？通过讨论，既让学生巩固了基本概念的掌握，又让学生能熟练应用所学知识应用到基本问题上来！突出本节课的重点知识和促进学生能力的形成和提高。 4.对测量滑轮组机械效率的突破这是本节课的一个重要环节。实验开始前通过设疑猜想，能激发学生的探究意识；实验过程以教师引导、学生为学习主体的形式展开，让学生经历“提问猜想实验归纳交流”的学习过程。通
14、过结合具体生活事例，让学生更容易理解机械效率的意义，又可从中学会分析提高机械效率的方法，有效地突破了难点。 附件 1： 1小明用 100N 的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下 2m，杠杆的另一端将 320N 的重物提高了0.5m，他做的有用功是 ，总功是 ，杠杆的机械效率是 。2某人用如图所示的滑轮组（不计摩擦）提升 800N 的重物，提高 10m,所用拉力 F 为 200N，求：(1) 有用功? (2) 总功？（3）滑轮组的机械效率？3、如图所示，物体 A 重 200N，在水平拉力作用下以 0.2m/s 的速度匀速前进分钟若物体 A在前进过程中受到的摩擦阻力为 50N，滑轮组的机械效率为 80%，求拉力 F 的大小。 （选做）【课外思考】1、愈省力的机械，是否机械效率愈高？2、请同学思考如图所示装置，图中甲、乙滑轮组，将质量相同的砝码提高相同高度，甲图的机械效率 甲 和乙图的机械效率 乙 谁大？
