八年级全册第十章 机械与人第五节 机械效率教案

《机械效率》教学设计

教学目标：

1、知识与技能：

   (1) 知道W总、W有用、W额外的含义，并清楚他们之间的关系；

   (2) 知道机械效率的定义；

   (3) 知道机械效率的表达式，理解机械效率总小于1；

   (4) 会用公式计算有用功、额外功、总功；

   (5) 知道提高机械效率的主要方法。

2、过程与方法：

   (1) 通过科学探究活动，培养学生观察、分析、比较、概括和应用知识解决问题的能力；

   (2) 通过实践活动，培养学生的动手能力，提高实验操作能力：包括组装滑轮组、使用弹簧测力计及其刻度尺等；

   (3) 通过参与探究滑轮组机械效率的活动，使学生加深对有用功、额外功和总功的认识；学习拟定简单的科学探究计划和实验方案。

3、情感、态度与价值观：

   (1) 激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，培养学生发现问题、提出问题和解决问题的能力；

   (2) 在教学活动中培养学生与他人合作的意识，相互交流的能力。

教学重点：

  通过实验探究知道机械效率的存在，并会测算滑轮组的机械效率。

教学难点：

   正确理解机械效率的概念。

教具准备：

  弹簧测力计、米尺、滑轮、线绳、木板、木块等。

教学过程：

[新课引入]

  在使用简单机械提升或移动物体时，我们要对机械做功，机械又要对物体做功，那么我们对机械所做功和机械对物体做功相等吗？

[新课教学]

一、活动：以动滑轮为例，比较手拉绳做的功与动滑轮对重物做的功。

    1、设计方案：

    2、需测量的物理量和使用工具：

    3、实验注意事项：

   （1）测拉力时，应匀速拉动弹簧测力计。

   （2）绳自由端的拉力方向以竖直向上为宜，若方向向下，操作、读数均不方便。

    4、设计表格，进行多次实验，将实验数据填入表格。

    5、得出结论：手拉绳所做的功与动滑轮对重物所做的功是_______(相等或不相等)的。二、有用功、额外功、总功

    1、在上面的活动中，将钩码提升至一定的高度是我们的目的，所做的功叫做有用功，记作：W有用；在使用动滑轮提升重物时，需克服摩擦阻力做功，还要克服动滑轮的重量做功，这部分功虽然并非我们所需要的，但又不得不做，我们将它叫做额外功，记作：W额外；而我们把手的拉力（即动力）对动滑轮做的功叫做总功，记作：W总。

    2、进一步以用水桶打水为例说明有用功、额外功、总功。且得出总功应等于有用功与额外功之和。即W总＝W有用＋W额外。

    3、再次以使用斜面为例说明：将重物提高h所做的功Gh为有用功；使用斜面时，沿斜面的推（拉）力所做的功Fs为总功；服摩擦力所做的功为额外功。

三、功的原理

    功的原理——在使用机械时,动力对机械所做的功,总等于机械克服所有阻力所做的功。即使用任何机械都不能省功。

    1、动力对机械所做的功,即总功。

    2、机械克服所有阻力所做的功包括克服有用的阻力,如物体的重力，物体与地面的摩擦力等，还包括克服额外的阻力所做的功，如动滑轮重、绳和动滑轮间的磨擦等。即包含了有用功和额外功。

    3、理想情况下,(即:不计磨擦,动滑轮重等时)W额外=0,所以有:W总=W有用

    4、一般情况下,额外功不能为零,则有:W总=W有用+W额外

四、机械效率

    1、定义：物理学中把有用功与总功的比值叫机械效率，用η表示。

    2、表达式： η= W有用 ／W总 ×100%

    3、例题：

用一个动滑轮，将200 N的物体匀速提升2m，所用的拉力为120 N，此动滑轮的机械效率是多少？（强调解题规范及注意事项）

    4、说明：

A、机械效率是有用功在总功中所占比例的多少，是一个比值，所以是一个无单位的物理量，用百分比来表示。

B、因为W有用总小于W总，所以机械效率总小于1。（为什么？可请学生回答分析）

C、机械效率是描述机械性能优劣的物理量，机械效率高的机械性能优良。机械效率的高低与所使用的机械工作时是否省力、及省力多少无关；与机械工作时的快慢程度无关；与机械工作时所完成的功的数量多少也无关。

五、课堂练习：

   （1）用定滑轮缓慢提升质量为20kg的物体，所用拉力为220N，当物体提升2m时，求有用功、总功和动滑轮的机械效率。（g=10N/kg）

   （2）由于在使用杠杆时的摩擦非常小，故杠杆是一种机械效率非常高的简单机械，若用一根机械效率为90%的杠杆将一个18．0kg的物体提升50cm，需要做多少总功？（g=10N/kg）（提示后可让学生课后解答）

六、课堂活动：

    1、影响滑轮组的机械效率的因素——课本图10-34（机械效率相等吗？）

将实验数据记入课本表格内。

   （1）实验、讨论滑轮组的机械效率与哪些因素有关？如何才能提高它的机械效率？

   （2）学生归纳总结：增加物重；减小机械自重；减小滑轮转动时的摩擦阻力。

    2、影响斜面机械效率的因素：

   （1）光滑程度相同时，木板的倾斜角度越小，机械效率越小；

   （2）木板的倾斜角度相同时，木板越光滑，机械效率越大。

课堂小结：

    1、有用功、总功、额外功、机械效率；

    2、探究机械效率的变化，提高机械效率的方法。

布置作业：

课本作业第1、3、题。