物理第十一章 简单机械第三节 机械效率教案设计

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备课内容
第三节机械效率
第1课时 认识机械效率
主备人
小组成员
一、教学目标确定的依据
【课标要求】
知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。
【学业要求】
1、知道机械效率，能认识有用功和总功。
2、知道机械效率总是小于100%，能认识提高机械效率的意义和途径。
【教材分析】
《机械效率》是沪科版八年级物理下册第十一章第三节的内容，教材在之前已经安
排了有关于各种简单机械和功的内容学习，本节课既是前面简单机械、功等知识的进一步延伸，又是对这些知识的综合分析与实际应用，体现了物理知识最终要服务于生产和生活的理念。因此，本节在本章教材中处于非常重要的地位，对学生今后参加社会实践具有非常重要的指导意义。本节主要内容包括三个部分：1.有用功、额外功、总功的概念；2.机械效率的概念及计算公式；3.探究“滑轮的机械效率”实验。初中物理学习中效率的概念是一个重要概念，不仅有机械效率，而且还涉及热机的效率、炉子的效率、太阳能热水器的效率、用电器的效率等。因此让学生探究和理解机械效率的意义应作为本节教学的重点。而从学生的认识经验来看，在生活中，经常涉及学习效率、工作效率等，效率这一概念被广泛应用于工作、生活和学习等各个方面，尽管具体意义有所不同但道理相通。
【学情分析】
一、学生已有的认知
学生在前面已经学习了功的概念和计算，为本节课的学习做了很好的铺垫。之前学过的速度概念和密度概念以及压强概念经历了利用比值的思维去解决相关变量的关系，为本节课引入机械效率的概念作了铺垫。八年级学生正处于逻辑思维初步发展阶段，教学设计主要从学生已经认知的角度出发循序渐进如浅入深的进行研究。
二、学生对新内容的认知不足
学生在生活中已学过“效率”这个名词，由于机械效率概念涉及到“总功”、“有用功”、“额外功”等概念，而功的概念本身又比较抽象，因而要区分并理解这些概念对初中生来说有一定的难度，是对“机械效率”、“有用功”、“额外功”、“总功”的概念不是很清楚，特别是要弄清机械效率的定义、如何测量机械效率、提高机械效率的途径等问题不是很容易的，需要老师耐心的引导和帮助。
二、教学目标
【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。
【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。
【科学探究】
通过探究动滑轮是否省功，初步认识机械效率。
【科学态度与责任】
1.通过探究活动增强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、生活中的各种各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。
三、教学思路
鼓励学生讨论并结合自己的生活或熟悉的生产实际，交流回答对“效率”一词的认识，指出在哪些场合下涉及到“效率”问题？教师可在肯定学生讨论回答的基础上指出，本节课所研究学习的机械效率在物理学中有其独特的意义。接着组织学生做用滑轮组提升重物的实验。实验中教师再引导学生注意观察滑轮组的工作情况，将实验全过程分解为重物升高和手拉弹簧测力计上升两个过程，指导学生分别计算两个过程中做功的大小，启发学生有何发现？能否提出相关问题？再引导思考、分析、解释其原因，从而使学生认识有用功、额外功和总功这些概念。然后再通过多媒体展示教材中的问题，再次激发学生思维，组织学生讨论、交流，使认识趋同，进而认识机械效率问题。最后再安排学生做用斜面升高物体的实验，让学生再实践、再认识，产生认识上的飞跃。整个学习认知过程突出实践——认识——再实践——再认识这样一个渐进过程。学生经过一个问题激发、实践探究、发现新知、解决问题、应用深化的获知提能和情感交流的体验过程，知识的获得有实践依托，真实可靠，理解自然，自然也掌握得比较牢固。
四、教学重难点
【教学重点】
理解机械效率。
【教学难点】
理解机械效率。
五、教学准备
细绳、弹簧测力计、滑轮、刻度尺、多媒体课件等.
【设计环节及意图】
情景引入（激发兴趣）→旧知复习（体现递进）→新知探究（方法引领）→小结评价（体现能力）……→课后小结（大概念统领）→任务评价（体现成效）
【课时安排】1课时
教学流程设计
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
评价要点
备注
【环节一】
章节引入
【环节二】
引入课题
【环节三】认识有用功和额外功

【环节四】机械效率
活动一：创设情意、提出问题
小明家最近买了一处新楼房，三楼。想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼。假如我们用下面三种方法搬运沙子，你认为哪一种方法最好？为什么？
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。今天我们就来学习机械效率。板书课题。
活动二：任务驱动、自主探索
提出问题：直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同吗？演示实验：
通过让学生分析、思考前后两次拉同样重的钩码到相同的高度，手做功为什么不相同？
请同学们思考：为什么用机械做的功大于不用机械而直接用手做的功呢？学了机械效率同学们就明白了。
活动三：交流合作、构建新知
通过前面的学习我们知道简单机械在日常生活中的应用非常广泛，给人们的生活带来很大的便利，可以省很大的力。那么机械的使用省不省功呢？
实验：使用动滑轮提升重物是否省功
提出问题：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？
实验1 如图甲，用弹簧测力计将钩码缓慢匀速提升一定高度，读出弹簧测力计的示数并计算出拉力所做的功。
实验2 如图乙，利用动滑轮将同样的钩码缓慢匀速提升相同的高度，读出弹簧测力计的示数并计算拉力所做的功。
分析论证：比较两个实验中拉力所做的功的大小。
结果表明，实验2中拉力做的功多一些。可见，利用动滑轮提升物体与直接用手提升物体相比较，并不省功。
评估：利用动滑轮提升物体多做的功来源于哪里呢？（使用动滑轮的确省了一半力，但拉力移动的距离增加了一倍，加上动滑轮的自重、摩擦等因素影响，使用动滑轮提升物体非但不省功，还要多做功。）
多媒体演示
思考：用动滑轮提升沙子的过程。（1）该过程中，人们的目的是什么？（2）为了达到人们的目的所做的功怎么计算？（3）在提升沙子的过程中，你觉得哪部分功是我们不想做的？若要计算，应如何计算？这部分功可以不做吗？
归纳与总结：人们在利用机械做功的过程中，为了达到某种目的而做的功叫做有用功（如克服沙子的重力而做的功），不想做而又不得不做的功叫做额外功（如克服桶重、绳子重而做的功），额外功是不可避免的。
阅读教材“机械效率”内容，回答下列问题
机械效率的定义
机械效率的计算公式
教师：正确理解机械效率，主要有以下五点：
机械效率是有用功与总功之比，它只有大小，没有单位。 （2）由于额外功总是存在的，所以有用功总小于总功，机械效率总是小于1。
（3）机械效率是表征机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。
（4）机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子的绕法、物体提升的高度无关。
（5）机械效率不是固定不变的。机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。
同学们讨论后能回答出第③种方法最好，因为第③种方法做的额外功最少。
(1)让一位同学到讲台上，一位同学用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，并计算拉力所做的功。
(2)再让另一位同学到讲台上，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。
学生猜想之后揭开谜底：一个是用手直接做功，而另一个是用机械（动滑轮）做功。通过机械做功可以省力但不省功。
学生根据做功的目的，利用功的计算公式进行回答。
学生自行阅读教材，分小组讨论，代表发言。
听讲、思考、理解。
通过观察图片，激发学习兴趣，导入课题。
这些问题的提出紧扣教材，引导学生了解教材内容，并知道有用功、额外功、总功的概念。此环节是教学中的重点，是学生分清有用功、额外功、总功的关键
通过学生讨论、思考、比较、分析引出有用功、额外功、总功并获得三者之间关系的信息。
在这个环节中进一步突出重点和难点，也促进学生对有用功、额外功、总功概念的记忆，并且知道机械效率的定义，对如何提高机械效率有正确的认识。
学生自行阅读教材，提高自学能力。
加深对机械效率的理解。