人教版（2024）八年级下册（2024）机械效率教案设计

这是一份人教版（2024）八年级下册（2024）机械效率教案设计，共10页。教案主要包含了课标分析，内容与地位分析，提高机械效率的途径等内容，欢迎下载使用。
教材分析
一、课标分析
能结合实例分析知道什么是有用功、额外功和总功。明确机械效率是描述做功效率的物理量,能利用机械效率的相关公式进行简单计算。
二、内容与地位分析
之前学生已经进行了有关各种简单机械和功的内容学习,机械效率是在此基础上的进一步延伸,也可以说是对这些内容的综合分析和实际应用。本节课是学好滑轮组机械效率的关键,应引导学生结合实例认识有用功、额外功、总功、机械效率知识,能进行简单计算,知道机械效率小于1 的原因。机械效率一节隶属于能量主题,对于拓展学生的节能意识和综合实践能力有着重要的指导意义。对学生学习和理解热机的效率、炉子的效率、太阳能热水器、电动自行车等能量的利用率和转化率等起着积极作用。
学情分析
由于机械效率的概念涉及“总功”“有用功”“额外功”等概念,而功的概念本身又比较抽象,因此要区分并理解这些概念,对初中生来说,有一定的难度。要能轻松自如地解决有关机械效率的问题,关键是真正弄清有关概念,并能正确地加以区分,所以本节的教学设计以及实际教学中在有用功、额外功、总功的概念理解上花的时间比较多。
教学目标
1.了解什么是有用功、额外功、总功及它们之间的联系。
2.理解机械效率的概念,会利用公式η=W有W总进行有关计算,知道机械效率小于1。
3.通过有用功、额外功、总功的学习初步形成物理思维思考问题。
核心素养
1.通过生活问题分析机械效率的含义,并让学生体会科学探究的意义。
2.能保持对自然界的好奇,初步领略自然现象中的美妙与和谐,对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感。
重点难点
重点:会区分三种功,知道机械效率公式的得出，并会用公式进行简单的计算。
难点:有用功和总功的认识、机械效率的意义。
教学过程
续表
续表
教学反思

第2课时 机械效率的测量
教材分析
一、课标分析
能设计实验,通过实验测量机械效率并探究影响机械效率的因素。
二、内容与地位分析
测量简单机械的机械效率和探究机械效率的影响因素是力学部分比较重要的两个实验,此课时前学生已经学过常见的简单机械和机械效率的计算,此课时是对机械效率的进一步延伸和拓展,是初中物理学中力学的一大高潮和结束。
学情分析
考虑到学生对实验探究类问题理解起来有一定的难度,因此在进行斜面机械效率的研究时,应对学生进行适当的引导,同时应组织学生团结协作,共同克服困难,共同完成探究活动。
教学目标
1.会实验操作测滑轮组、斜面提升物体的机械效率。
2.通过参与科学探究活动,初步认识科学研究方法的重要性。
核心素养
1.通过实践和探究,让学生感觉科学就在身边。培养学生对科学的求知欲、乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神,树立正确的世界观和唯物主义观。
2.培养学生观察思考,勇于发现,乐于探究的学习习惯,以及运用物理知识解决实际问题的能力。
重点难点
重点:会正确测量滑轮组的机械效率。
难点:会分析机械效率的影响因素。
教学过程
续表
续表
续表
教学反思

教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节一:课堂引入
思考:用水桶从井中提水的时候,所做的功哪部分是必须做的,哪部分不是必须做但不得不做的?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,又会是怎样呢?阅读课本，了解什么是有用功、额外功和总功。
【指导调控】引导提问:直接提升物体做功,与使用机械提升物体做功相同吗?经过讨论之后,学生一般可以自己得出正确的结论,教师在讨论过程中,重点调控讨论的秩序。
【归纳总结】有用功、额外功和总功。
1.有用功(W有):必须要做的功。
2.额外功(W额):不得不做的功。
3.总功(W总):有用功和额外功的和。
【自主完成】认真阅读课本,通过自学充分理解在实际生活中为了达到目的,必须做的功为有用功。而为了达到目的,迫不得已必须要做的附加功也就是要付出的额外的代价,为额外功。
【小组合作】与本组同学进行交流讨论,组长首先讲给自己组员,组员理解之后可尝试再进行讲解。将有用功、额外功、总功的概念进行充分理解。
【交流展示】
正确观点:
1.用水桶从井中提水的时候,对水做的功是有用的,必须的,而对桶做的功是多余的。
2.如果桶掉到井里,从井里捞桶的时候,对桶做的功是有用的,必须的,而对水做的功是多余的。
讨论后的观点:使用机械或工具做的功分为有用功和额外功。
引导学生看书,自学利用机械做功过程的有用功、额外功和总功。
引导学生分析:
1.绳端拉力做的功为总功。
2.用手直接做的功为有用功。
3.克服机械自重和机械摩擦做的功为额外功。
计算提升物体做功过程的三种功,并比较大小关系:
1.总功:W总=Fs。
2.有用功:
W有=Gh。
3.额外功:
W额=G桶h。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节二:认识机械效率
引导提问:要把重100 N的沙子运上三楼,根据图中的三种方法,学生讨论:哪种办法最好?哪种办法最不好?为什么?
指导学生思考完成。
阅读课本第118页“机械效率”部分,完成下列问题:
1.机械效率的概念及公式。
2.有没有机械效率为100%的机械?为什么?
在这个过程中,指导学生正确分析问题,并注意把控课堂秩序。
【归纳总结】
机械效率:
1.概念:有用功跟总功的比值。
2.公式:η=W有W总。
3.机械效率没有单位,通常用百分数表示,且实际情况下总小于1。
4.提高机械效率的途径:
(1)减轻机械自重。
(2)减小机械间的摩擦。
(3)允许情况下增加物重。
知道机械效率是机械性能的重要标志之一,提高机械效率有重要的经济意义。
【自主完成】学生阅读课本，体会效率的概念,生活中为了达到某种目的必须做的功,与为了达到这个目的所做的总功的比值为我们所说的效率。
【小组合作】与本组同学进行交流讨论,做好展示的准备。
【交流展示】
展示形式:独立展示,各抒己见。
通过多媒体展示工作图片,经过计算、讨论、分析、总结结论。
讨论后的观点:
1.使用机械存在做功损耗,所以产生效率。
2.使用机械不能省功。
比较三个过程中有用功、总功和额外功的大小,总结三种做功方式的机械效率的高低,提高学生的探究能力。
引导学生学会主动总结:
1.分析有用功、总功和额外功的表达式。
2.分析有用功、总功和额外功的关系,比较不同形式做功的机械效率。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节二:认识机械效率
例.起重机把质量为5 t的重物匀速提升了3 m,而它的电动机所做的功是3.4×104 J,起重机的机械效率是多少?(g取10 N/kg)
教师引导分析,学生讨论,学生展示。
上台展示板书解题过程:
(1)有用功W有=Gh= 5×103 kg×3 m=1.5×104 J。
(2)η=W有W总=1.5×104J3.4×104J≈44.1%。
通过例题分析,练习巩固机械效率,理解并用于实际问题,正确分析有用功、总功和额外功的计算过程,并正确计算机械效率。
板书设计
第3节 机械效率
第1课时 机械效率
一、三种功
1.有用功(W有):必须要做的功。
2.额外功(W额):不得不做的功。
3.总功(W总):有用功和额外功的和。
二、机械效率
1.概念:有用功跟总功的比值。
2.公式:η=W有W总。
三、提高机械效率的途径
1.减轻机械自重。
2.减小机械间的摩擦。
3.允许情况下增加物重。
课堂练习
课堂小结
本节课你学到了什么?有哪些收获呢?
作业布置
“练习与应用”第1~2、4~5题。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节一:实验测量滑轮组的机械效率
提出问题:提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用,对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实,对影响滑轮组机械效率的因素进行了探究。
1.在教师的引导下明确探究主题,进行猜想与假设、实验设计、进行实验并进行数据的收集整理。
增强学生的节能意识。
引导学生观察绳子的绕法、绳子的段数,总结:
(1)绳端拉力的大小。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节一:实验测量滑轮组的机械效率
猜想与假设:
猜想Ⅰ:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关。
猜想Ⅱ:滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关。
猜想Ⅲ:滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关。
设计实验,根据猜想,运用如图甲、乙、丙所示的装置进行实验探究,测得的实验数据如表所示。
教师设问引导:
(1)实验时应沿竖直方向 匀速 缓慢向上拉动弹簧测力计。
(2)分析表中数据可知:第3次实验是利用图 丙 的装置完成的,它的机械效率 η= 80% 。
(3)比较第2、4两次实验数据,可验证猜想Ⅰ是 错误 (选填“正确”或“错误”)的。
实
验
次
数
钩码
的重
力
G/N
钩码
上升
高度
h/m
绳端
拉力
F/N
绳端
移动
的距
离
s/m
机械
效率
η
1
2
0.1
0.90
0.3
74.1%
2
4
0.1
1.50
0.3
88.9%
3
4
0.1
1.25
0.4
4
4
0.2
1.50
0.6
88.9%
【小组合作】小组合作进行实验操作,并进行数据读取、记录和计算相关的物理量。
【交流展示】分析机械效率的相关规律。
2.实验结果:滑轮组的机械效率η=W有W总=GℎFs。
(1)若不计绳重和滑轮轴处摩擦,则表达为η=W有W总=GG+G动。
(2)若计绳重和滑轮轴处摩擦,则表达为η=W有W总=GnF。
(2)绳端移动的距离。
(3)利用滑轮组提升物体时,W总=Fs，W有= Gh,W额=W总-W有。
实验探究,提高学生的合作精神和探究能力。
引导学生学会主动总结:
(1)利用滑轮组提升物体做功过程中的有用功、额外功和总功的表达式。
(2)正确分析三种功的关系,总结滑轮组提升物体的机械
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
环节一:实验测量滑轮组的机械效率
(4)通过比较第 1、2 (填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越重,滑轮组的机械效率越高。
(5)通过比较第2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率 越低 。
3.实验结论:
利用滑轮组提升物体时:
(1)增大物重,有用功增大,机械效率提高。
(2)减小动滑轮重,减小滑轮摩擦,额外功减小,机械效率提高。
(3)物体提升的距离、绳子的绕法等,不影响滑轮组的机械效率。
效率关系式。通过实验分析,练习巩固利用滑轮组提升物体的机械效率的实际问题,正确分析有用功、总功和额外功的关系。
环节二:测量斜面的机械效率
教师:斜面的机械效率可能与哪些因素有关?
教师:请同学们自己设计实验,动手验证。
【指导调控】指导学生在实验操作过程中,应沿斜面向上匀速直线拉动木块;引导学生对比计算各组数据,得到结论。
归纳总结:当斜面倾角和粗糙程度一定时,物重越大,机械效率越大;当斜面粗糙程度和物重一定时,斜面倾角越大,机械效率越大。
学生提出猜想:
(1)斜面的机械效率可能与物体的重力有关。
(2)斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
【小组合作】同学们用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究,记录的实验数据如下表:
实验次数
1
2
3
斜面倾角θ
30°
30°
45°
木块重量G/N
5.0
3.0
3.0
斜面高度h/m
0.6
0.6
0.8
斜面拉力F/N
4.2
2.5
2.8
斜面长s/m
1.2
1.2
1.2
有用功W有/J
3.0
1.8
2.4
总功W总/J
5.0
3.4
斜面的机械效率η
60%
71%
引导学生分析斜面的机械效率:
利用斜面提升物体时,影响斜面机械效率的因素主要是物体与斜面间的摩擦。当斜面粗糙程度越小时,摩擦力越小,斜面的机械效率越大;当斜面倾角越大时,物体对斜面的压力越小,摩擦力越小,斜面的机械效率越大。
物体重力大小不影响斜面的机械效率。
教学环节
教学内容
学生活动
教学意图
板书设计
第3节 机械效率
第2课时 机械效率的测量
一、探究滑轮组机械效率的影响因素
1.总功W总=Fs。
2.有用功W有=Gh。
3.滑轮组的机械效率η=W有W总=GℎFs。
二、滑轮组水平移动问题
1.总功W总=Fs绳。
2.有用功W有=fs物。
3.滑轮组的机械效率η=W有W总=fs物Fs绳=fnF。
三、利用斜面提升物体做功
1.总功W总=Fs。
2.有用功W有=Gh。
3.斜面的机械效率η=W有W总=GℎFs。
课堂练习
课堂小结
本节课你学到了什么?有哪些收获呢?
作业布置
“练习与应用”第3题。