初中物理人教版八年级下册12.3 机械效率教学设计

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科目
物理
授课日期
学生姓名
任课教师
课前测
上次作业
主要内容
斜面、杠杆、滑轮组机械效率的影响因素
重要知识点详解
考点一：斜面的机械效率（笔记区域）
例题1.某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。
实验
次数
斜面的倾
斜程度
物块重
力G/N
斜面高
度h/m
拉力
F/N
斜面长
度S/m
机械效
率η
1
较缓
5
0.2
2.4
1
41.7%
2
较陡
5
0.5
3.2
1
78.1%
3
最陡
5
0.7
4.3
1
81.4%
（1）分析表中的数据可得出：在其它条件一定时，斜面越缓越_______力（选填“省”或“费”）；斜面越陡，机械效率越_______（选填“高”或“低”）；
（2）该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为________。把第4次与第_______次测量结果相比较，还能得出：在其它条件一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低；
（3）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力________物块所受的摩擦力（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（4）斜面在生产和生活中应用十分广泛，请你举出一个生产或生活中利用斜面的实例。
举例：________。
变式训练1.如图所示是小聪同学设计的“测量斜面机械效率”的实验装置：
（1）每个实验都有需要特别强调的注意事项，如在本实验中，用弹簧测力计拉动木块时，需要注意两点：一是拉力方向要与斜面平行；二是要让物体沿斜面做______运动；
（2）小聪分别使用等重的木块和小车完成了机械效率的测量，相关数据如下表所示：
次数
物体
物重G/N
拉升高度h/cm
拉力F/N
拉伸距离s/cm
机械效率η/%
1
木块
6
10
1.20
100
50
2
下车
6
12
0.75
120
第2次实验中斜面的机械效率为______；小聪的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与的关系。
跟踪测试1．某物理学习小组，针对同学中存在的有关斜面问题的一些疑惑，进行了实验探究。
疑惑一：斜面的机械效率越高越省力吗？
疑惑二：斜面倾斜程度越大拉力越大，滑块受到的摩擦力也一定越大吗？
[实验探究]
将长度为lm的长木板的一端垫高，构成长度一定高度可调的斜面（如图所示）。用沿斜面向上的拉力F使重为10N的滑块沿斜面匀速向上运动。完成斜面机械效率测量。表一呈现的是部分实验数据：
表1
实验次数
1
2
3
4
斜面高度h/m
0.15
0.20
0.25
0.30
拉力F/N
2.7
3.2
3.6
4.1
机械效率
0.56
0.63
0.73
请回答下列问题：
（1）表一中第3次实验的机械效率是______；
（2）分析表一实验数据可解决疑惑一的问题，写出正确的结论。______；
（3）进一步分析表一实验数据可得，疑惑二的正确结论是：斜面倾斜程度越大拉力越大，但摩擦力不一定越大（摩擦力越小）。简述理由：______。
考点二：滑轮组机械效率的影响因（笔记区域）
例题2．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组的小明同学用如图所示的同一滑轮组，分别做了甲、乙，丙3组实验，实验数据记录如下：
次数
钩码重/N
钩码上升的距离/cm
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计上升的距离/cm
机械效率η
第1次
2
5
1
15
66.7%
第2次
4
5
1.7
15
/
第3次
6
5
/
15
83.3%
(1)实验要研究的是：滑轮组的机械效率与_____的关系。
(2)在进行第3次测量时，弹簧测力计示数为_____N，滑轮组做的有用功是_____J。
(3)进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为_____。
(4)小明进一步猜测：“滑轮组提升物体时挂着动滑轮的绳子段数越少机械效率越高”。
请设计实验检验其猜测，并填写实验步骤：
①重新组装滑轮组；
②增加的实验步骤：_____；
③滑轮组的机械效率（用所测出的物理量及已知数据表达）：_____。
变式训练2．某实验小组在测定滑轮组的机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示。
1
2
3
钩码重G/N
4
6
4
钩码上升高度h/m
0.1
0.1
0.1
绳端拉力F/N
1.8
2.4
1.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.3
0.5
机械效率
74
83
(1)在该实验中，用到的测量工具有_______、_______；
(2)通过表中的数据可以分析出_______（填序号）两次实验是用同一个滑轮组做的，且使用的是图______（选填“甲”或“乙”）的滑轮组；
(3)比较第1次实验和第2次实验的数据，可以得出的结论是：_______；
(4)比较第1次实验和第3次实验的数据，可以研究的是：______，对滑轮组机械效率的影响，通过计算可知第三次实验中，滑轮组的机械效率为_______。
跟踪测试2．小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行了3次实验，如图所示，实验数据记录如表。
次数
钩码重/N
钩码上升距离/cm
弹簧测力计示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率
1
2
10
0.8
30
83.8%
2
4
10
1.5
30
？
3
6
10
？
30
90.9%
(1)提升重物时，弹簧测力计应____向上缓慢拉动。
(2)第2次实验中，有用功是____J，滑轮组的机械效率为___（结果保留一位小数）。
(3)如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的示数为_____N。分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，_____________。
(4)在第3次实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测得的滑轮组的机械效率将会_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。
考点三：杠杆机械效率的影响因（笔记区域）
例题3．如图所示是小杨同学探究“杠杆平衡条件”的实验：（每个钩码质量相等，杠杆上每小格等距）
（1）实验前发现杠杆左端偏高，应将两端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，目的是方便测量______；
（2）调节杠杆平衡后，小杨同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上______个钩码，使杠杆在水平位置平衡；
（3）取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点，当弹簧测力计由转至的过程中，杠杆始终保持水平位置平衡，如图乙所示，弹簧测力计示数将______（选填“变大”，“不变“或“变小”）；接着小杨把支点选在C点，如图丙所示，当在A点挂一个钩码，D点挂3个钩码时，杠杆也恰好水平静止，她觉得此时不满足杠杆平衡条件，小杨的问题在于更换支点后，______；
（4）完成以上实验后，小杨又利用如图所示杠杆来测量杠杆的机械效率。实验时应竖直向上______拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升，当将杠杆拉至图中虚线位置，此时弹簧测力计的示数F=______N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度，测力计移动距离，则杠杆的机械效率为______%（结果精确到0.1%）。其他条件不变，如果把钩码由A点移至B点，O、C位置不变，则此杠杆的机械效率将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
跟踪测试3．苗苗在“探究杠杆平衡条件”的实验中。
(1)挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆______（选填“达到”或“没有达到”）平衡状态，应将杠杆左端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样调节的目的是______；
(2)如图乙所示，调节杠杆平衡后，在杠杆上A点处挂3个钩码，在B点处挂2个钩码，杠杆恰好在原位置平衡，于是便得出了杠杆的平衡条件为：F1L1＝F2L2；请判断他这样得出的结论是否合理______，（选填“合理”或“不合理”）判断的理由是______；
(3)如图乙所示，杠杆在水平位置平衡，若将A、B两点下方挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，则杠杆将______（选填“仍保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；
(4)取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点如图丙，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡，则测力计的示数如何变化______？
(5)完成以上实验后，苗苗利用杠杆来测量杠杆的机械效率。如图丁，实验时，竖直向上拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。实验中，将杠杆拉至图中虚线位置测力计的示数F＝1N，钩码总重G＝2.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为______%（结果精确到0.1%）。如果把钩码由A移至B，两次都将A点竖直移动相同距离，拉力所做的有用功将______，此杠杆的机械效率将______（两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
课后作业（共25分）
1．（6分）在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义、提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。
（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在表中；
实验次数
滑轮材质
钩码重G/N
提升的高度h/m
有用功W有用/J
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
铝
1
0.1
0.1
0.6
0.3
0.18
56%
2
铝
2
0.1
0.2
1.0
0.3
0.3
67%
3
铝
2
0.2
0.4
1.0
0.6
0.6
67%
4
塑料
2
0.2
0.4
0.8
0.6
0.48
83%
5
塑料
2
0.2
0.4
2.1
0.2
0.42
95%
①比较1和2两次实验发现：在所有滑轮组一定时，提升的钩码______，机械效率越高；
②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与______有关；
③第5次实验室利用了图______的装置完成的；
④利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力拉起，滑轮组的机械效率为______。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率；
（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持物重和斜面倾斜程度不变，可以采用______的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率；
（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是______。
A、焦耳定律 B、牛顿第一定律
C、阿基米德原理 D、欧姆定律
2．（8分）小明利用如图甲、乙所示的滑轮组探究“滑轮组的机械效率”，实验数据如表格所示。
试验次数
动滑轮重
G滑/N
物重
G物/N
勾码上升高度h/m
动力F/N
动力作用的移动距离s/m
滑轮组的机械效率
1
1
2
0.1
1.4
0.3
47.6
2
1
2
0.2
1.4
0.6
47.6
3
1
4
0.1
2.0
0.3
①
4
1
8
0.1
4.0
0.3
66.7
5
2
8
0.1
②
0.4
50
(1)根据表格中所示数据，可发现有一组实验数据所采用的滑轮组与其他不同，这组数据是第 ______ 次实验的结果，相对应的滑轮组是 ______ （甲/乙）；
(2)实验中应竖直向上 ______ 拉动弹簧测力计时，才能正确读数；
(3)根据表格数据可知：①处数据应为 ______ ；编号②数据应为 ______ N；
(4)下列分析中，正确的结论是 ______ 和 ______ ；
A．由第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关
B．由第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与被提升的物重有关
C．由第4、5组数据可知，机械越省力，它的机械效率越高
(5)小明最后用甲滑轮组又进行了一组实验，当物重G为10N时，测得：h＝0.3m；F＝4.5N；s＝0.6m，结果发现机械效率算出来竟然超过了100％，导致小明犯错的原因最有可能是 ______ 。
3．（7分）在“探究影响滑轮组机械效率的因素"实验中，睿睿同学用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如表；
次数
钩码重G/N
钩码上升的距离h/cm
弹簧测力计示数F/N
弹簧测力计上升的距离s/cm
机械效率%
1
2
5
1
15
66.7%
2
4
5
1.7
15
78.4%
3
6
5
15
(1)在实验操作中应该 ______ 拉动弹簧测力计，提升钩码。
(2)第三次实验中弹簧测力计的示数为 _____ N，其机械效率为 ______ （保留一位有效数据）
(3)通过上面的实验数据可得出，同一个滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 _______ （选填“高”或“低”）；如果在甲的实验深究过程中，睿睿同学在不改变其他条件的情况下，仅把动滑轮换为质量更小的，所测得的机械效率将比原来变 _______ （选填“高”或“低”）。
(4)实验结束后，小明思考，若没有刻度尺，依据 ________ （填公式）的实验原理，只利用弹簧测力计，也可以测量滑轮组机械效率。
(5)某次实验时将绳子自由端匀速拉动时测力计的读数为F，钩码重力记为G，动滑轮重力记为G，绳子移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳重及摩擦。则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中正确的是 _______ （多选）
A． B． C． D．
4．（4分）为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，探究小组的同学利用木板､刻度尺，弹簧测力计、木块等器材设计了如图所示的实验装置。实验测得的数据如下表：
实验次数
斜面倾斜程度
木块重力G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长度s/m
机械效率η
1
较缓
3
0.2
1.6
1
37.5%
2
较陡
3
0.3
1.8
1
3
最陡
3
0.4
2.0
1
60.0%
请你根据表中的数据解答下列问题：
(1)实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做匀速运动，若物块沿斜面加速运动，则测得的机械效率______ （选填“偏大”、“不变”或“偏小”）；
(2)第2次实验中，斜面的机械效率为______；
(3)当斜面长度一定时，斜面的机械效率η与斜面的高度h之间的关系大概如图______所示；
A． B． C． D．
(4)从表格中我们还可以看出斜面的倾斜程度越______（填“缓”成“陡”）越省力。