初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）第十一章 简单机械第三节 机械效率一等奖教案及反思

这是一份初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）第十一章 简单机械第三节 机械效率一等奖教案及反思，共5页。教案主要包含了有用功，机械效率的大小等内容，欢迎下载使用。
eq \x(物理观念)
1．知道有用功、额外功、总功及三者之间的关系。
2．了解机械效率，能利用机械效率的公式进行简单计算。
3．知道提高滑轮组机械效率的方法，知道提高机械效率对实际生产、生活的意义。
eq \x(科学思维)
类比数学中的效率概念，推理得出机械效率的公式。
eq \x(科学探究)
通过探究动滑轮是否省功，初步认识机械效率。
eq \x(科学态度与责任)
1．通过探究活动增强学生与其他同学合作的意识，培养学生严谨的科学态度。
2．在分析问题、解决问题的同时，体会成功的喜悦，激发探索科学的求知欲。
3．关注生产、生活中的各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。
教学重点：机械效率的计算。
教学难点：提高机械效率的方法。
多媒体课件、动滑轮、钩码、铁架台、弹簧测力计、刻度尺、细线等。
小明想把沙子运到三楼。请同学们根据需要，选择器械帮助小明解决这个问题，看看哪个小组选的办法最好？
如图所示的三种方法可供参考：第1种是人直接提着沙子上楼；第2种是把沙子放进桶里，人通过动滑轮把沙子拉上楼；第3种是把沙子放进质量较小的袋子里，人通过动滑轮把沙子拉上楼。
请学生发表自己的见解，提出各种方案。并对各个方案进行讨论，比较优缺点。
探究点一 有用功、额外功和总功
讨论：不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体做的功一样吗？(手拉绳做的功与动滑轮对沙子做的功相等吗？)怎样探究这个问题？
演示实验：探究使用动滑轮是否省功。
1．设计实验方案：如图所示，直接用弹簧测力计将重为G的钩码匀速提升一定高度；再借助一个动滑轮，用弹簧测力计沿竖直方向匀速缓慢提起相同的钩码至相同高度。
2．为了探究上述问题需要测量的物理量：弹簧测力计对绳的拉力F、弹簧测力计移动的距离s、钩码的重力G、钩码上升的高度h。
3．改变钩码的数量，重复上述操作。
4．设计表格，将实验数据填入表中。
5.结合实验的过程与数据，思考以下问题：
(1)在提升钩码的过程中，两种情况下对钩码所做的功是否相同？
(2)在提升钩码的过程中，两种情况下弹簧测力计的拉力所做的功是否相同？
(3)实验中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？
学生思考、讨论、回答：弹簧测力计的拉力两次做的功不相同，第二次做的功要多一些。两种情况下对钩码做的功是相同的，克服动滑轮和绳子的重力及摩擦力等做的功是不想做但又不得不做的。使用动滑轮不能省功。
总结：在图b中，克服钩码的重力做的功为有用功，用W有表示。弹簧测力计的拉力所做的功为总功，用W总表示。使用机械时，克服机械本身的重力以及摩擦力的影响而做的功为额外功，用W额表示。总功等于有用功与额外功之和，即W总＝W有＋W额。
强调：(1)使用任何机械都不能省功。
(2)从总功中减去额外功，是对我们有用的功，即有用功。因此动力对机械所做的功总是大于机械所做的有用功。
探究点二 机械效率的大小
请同学们自学阅读教材P270“机械效率的大小”部分相关内容。
组织学生讨论：
(1)机械效率有单位吗？
(2)为什么机械效率总小于100%?
学生经过讨论回答：机械效率没有单位，总小于100%，用百分率表示。
教师讲述：工作中，我们总是希望额外功越少越好，也就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。
机械效率＝ eq \f(有用功,总功) ×100%。
计算公式：η＝ eq \f(W有,W总) ×100%。
注意：对于实际机械，总是有额外功存在，η＜100%。
下面我们通过实例进行机械效率的计算。多媒体展示例题。
例题：如图所示，工人用滑轮将45 kg建筑材料沿竖直方向匀速提升3 m，所用的拉力为250 N。此滑轮的机械效率是多少？(g取10 N/kg)
解：由题意，建筑材料的质量m＝45 kg，建筑材料提升的高度h＝3 m，拉力F＝250 N，工人用手拉起的实际绳长s＝2h＝6 m。
滑轮做的有用功为W有＝Gh＝mgh＝45 kg×10 N/kg×3 m＝1 350 J。
拉力做的总功为W总＝Fs＝250 N×6 m＝1 500 J。
此滑轮的机械效率为η＝ eq \f(W有,W总) ×100%＝ eq \f(1 350 J,1 500 J) ×100%＝90%。
讨论：如果用上述滑轮匀速提起30 kg的物体，那么机械效率还是90%吗？同一机械的机械效率是否会发生变化？为什么？
教师引导：物体的质量变为30 kg，即物体所受重力减小。
滑轮做的有用功为W有＝Gh＝mgh，拉力做的总功为W总＝Fs，若不考虑绳重及滑轮与绳子之间的摩擦，则F＝ eq \f(1,n) (G＋G动)，此滑轮的机械效率为η＝ eq \f(W有,W总) ×100%＝ eq \f(Gh,Fs) ＝ eq \f(G,G＋G动) ×100%。
分析：物体重力减小，即会减小有用功，由于机械自重这一部分额外功是不变的，因此有用功在总功中的比例会减小，即机械效率会减小。
总结：提高机械效率非常重要，在生产生活实践中，应尽量减小额外功，如改进机械结构、定期保养机械等。每个减小额外功的举措都将对节能减排、绿色环保等作出贡献。
对滑轮来说，尽可能增大物重，减轻动滑轮重，减轻绳重和减小滑轮转轴处的摩擦等，皆可提高机械效率。
第三节 机械效率
一、有用功、额外功、总功
1．有用功：为达到目的必须要做的功。
2．额外功：我们不需要但是又不得不做的功。
3．总功：有用功和额外功的总和，即W总＝W有＋W额。
二、机械效率的大小
1．有用功与总功的比值叫做机械效率。
2．η＝ eq \f(W有,W总) ×100%，通常用百分率表示，η总小于100%。
3．提高机械效率的方法。
本节主要讲述有用功、额外功、总功和机械效率等方面的内容。前面我们已经学习了功的基本概念以及功的原理，而引入这些物理概念的目的就在于要研究机械做功的问题。一谈到机械做功就不得不谈到机械效率的问题，所以这节课将更多地与实际生活相联系，调动学生自主学习的积极性和主动性。教学设计注重体现物理学的价值，提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力，在教与学过程中促进学生科学的价值观和世界观的形成。
次数
弹簧测力计的拉力F/N
弹簧测力计移动距离s/m
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
1
2
3