2021学年第十二章 简单机械12.3 机械效率第1课时教学设计

这是一份2021学年第十二章 简单机械12.3 机械效率第1课时教学设计，共9页。教案主要包含了导入新课，进行新课，学以致用，课堂小结等内容，欢迎下载使用。


讲述机械效率的概念，分析机械效率小于1的原因，让学生在实际中体验机械在不同情况下的机械效率不同，理解影响机械效率的因素很多，通过实际探究掌握提高机械效率的方法，并结合功的计算，掌握有用功、总功及机械效率的计算方法．
本节是在学习了功的计算及功的原理的基础上学习机械效率，必须掌握简单机械的知识，以及掌握功的计算的方法和初步了解功的原理等知识．本节是本章的难点，学生必须理解有用功、额外功、总功的概念并会进行简单的计算．通过学习理解机械效率的概念并知道实际提高机械效率的方法．
本节知识点较多，由于学生知识掌握得不太牢固，因此教学要循序渐进，在复习功的计算、滑轮的省力规律的基础上进行机械效率的学习．学生学习的难点是对有用功、总功及额外功的理解．
知识与技能
1．知道有用功、额外功、总功．
2．理解机械效率，会计算机械效率．
过程与方法
1．从生活实际出发，培养探究物理知识的兴趣以及深入认识事物的能力．
2．通过科学探究的活动，培养学生观察、分析、比较、概括和应用知识解决问题的能力．
情感、态度与价值观
1．使学生勇于探究日常用品或器件的物理原理，具有将科学技术应用于日常生活的意识．
2．让学生学会关注生活中各种机械的效率，具有用机械效率来评价机械性能的意识，认识提高机械效率的经济意义和社会意义，培养学生节约能源的意识和环保意识．
3．通过探究活动，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神．
重点：理解机械效率．
难点：会分析影响机械效率大小的因素．
2课时(第1课时)
归纳法、比较法、讲授法、实验法．
滑轮、钩码、铁架台、细绳、弹簧测力计、刻度尺、多媒体课件．
课前3分钟，学生自主阅读课本P85—P86内容并用双色笔标出本节课的基本概念、定律和重点知识，物理课代表收集学生在预习的过程中遇到的问题并准备在课堂上展示．
一、导入新课
教师提问：小明家装修房子，需要把一堆沙子从一楼运到三楼，你有哪些方法？
请同学们思考讨论，看哪一组同学想的办法最多？
学生发表观点：
1．用桶装沙子由人沿楼梯提上去；
2．用桶装沙子由动滑轮吊上去；
3．用口袋装沙子由动滑轮吊上去．
在短时间内可以想出许多办法，说明同学们解决问题的效率很高，也说明学习的效率很高．学习的效率可以反映学习的好坏，刚才所想的办法中使用了机械，机械性能的优劣可以用机械效率表示，这节课我们就学习机械效率的有关知识．
(设计意图：通过思考讨论，体会效率的意义，引入新课．)
二、进行新课
(一)有用功和额外功
学生实验：探究使用动滑轮是否省功．
提出问题：为了计算拉力做功需要测量哪些量，怎样测量？
学生明确实验目的和做法：
需要测量拉力和运动距离，用弹簧测力计测量拉力、用刻度尺测量运动距离．
小组合作进行实验：
(1)如图甲，用弹簧测力计将钩码匀速提升一定的高度，计算拉力所做的功．
甲 乙
(2)如图乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码匀速提升相同的高度，计算拉力所做的功．
师生共同归纳总结：
实验结论：使用动滑轮不省功．
推论：使用任何机械均不省功．
教师引导学生阅读课本P85—P86内容，了解有用功和额外功．
师生共同归纳总结：
1．有用功：在完成任务中，必须要做的功叫做有用功，用W有表示．
2．额外功：在完成任务中，不用做但又不得不做的功，叫做额外功，用W额表示．
教师提问：为什么会产生额外功呢？它的产生主要有两种原因：
(1)提升物体时，克服机械自重、容器重量等所做的功，如用动滑轮提一桶水时，克服动滑轮和桶重所做的功为额外功．W额＝G′h.
(2)克服机械的摩擦所做的功都是额外功，W额＝f摩s.
人们在达到一定目的的过程中，实际做的功等于有用功与额外功的总和，这个功叫做总功，W总＝W有＋W额．
(设计意图：明确实验目的，培养小组的协作精神．)
【对点训练】
水桶掉进水里，打捞时桶里带些水，下列叙述中属于有用功的是( )
A．将桶中水提高做的功
B．将桶提高做的功
C．提整个桶做的功
D．手对绳子拉力做的功
【答案】B
(二)机械效率
创设情境：如图所示，将重100 N的沙子运到三楼，每个楼层的高度是3 m.
分别计算出三种情况下的有用功，额外功和总功．
第一种情况：W有＝G沙h＝100 N×3 m×2＝600 J
W额1＝G人h＋G桶h＝(400 N＋20 N)×6 m＝2 520 J
W总1＝W有＋W额1＝600 J＋2 520 J＝3 120 J
第二种情况：W有＝G沙h＝100 N×6 m＝600 J
W额2＝G轮h＋G桶h＝(10 N＋20 N)×6 m＝180 J
W总2＝W有＋W额2＝600 J＋180 J＝780 J
第三种情况：W有＝G沙h＝100 N×6 m＝600 J
W额3＝G轮h＋G袋h＝(10 N＋5 N)×6 m＝90 J
W总3＝W有＋W额3＝600 J＋90 J＝690 J
教师及时点拨：如果让大家来选择，你会采取哪种方式将沙子运上三楼呢？
学生当然会选择第三种情况．教师及时发问：为什么呢？
学生回答：因为可以少做额外功．
学生明确：如果我们在选择某一简单机械完成相同的功，要选择少做额外功的机械．这是反映机械优劣的一个很重要指标．
教师指出：1.在物理学中，我们将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用字母η表示．
2．机械效率＝eq \f(有用功,总功)
公式：η＝eq \f(W有,W总)
3．机械效率通常用百分数表示，没有单位，有用功总小于总功，所以机械效率总小于1.
教师指出：机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时不能只考虑一个因素．
(1)当总功一定时，机械做的有用功越多，或额外功越少，机械效率就越高；
(2)当有用功一定时，机械所做的总功越少，或额外功越少，机械效率就越高；
(3)当额外功一定时，机械所做的总功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高．
教师利用多媒体出示例题：
【例题】起重机把质量为0.5 t的重物匀速提升了3 m，而它的电动机所做的功是3.4×104J，起重机的机械效率是多少？g取10 N/kg.
教师请两位同学在黑板上板演，其他同学在练习本上完成．教师巡回指导及时纠正学生在解题的过程中出现的问题．
解：重物匀速上升，提升重物的力和重力大小相等，
F＝G＝mg＝0.5×103 kg×10 N/kg＝5×103 N，
起重机提升重物所做的功为有用功：
W有＝Fh＝5×103N×3 m＝1.5×104 J，
起重机电动机所做的功为总功：
W总＝3.4×104 J
起重机的机械效率：
η＝eq \f(W有,W总)＝eq \f(1.5×104 J,3.4×104 J)＝0.44＝44%.
(设计意图：掌握机械效率的公式，理解机械效率，了解计算机械效率的一般思路．)
【对点训练】如图所示，在某工地上，工人师傅用滑轮组匀速吊起重为400 N的物体，他站在地面上用250 N的拉力向下拉绳，将物体提升3 m．求：
(1)滑轮组提升重物所做的有用功；
(2)拉力所做的总功；
(3)滑轮组的机械效率．
【答案】解：(1)滑轮组提升重物所做的有用功W有＝Gh＝400 N×3 m＝1 200 J；
(2)拉力所做的总功W总＝Fs＝250 N×2×3 m＝1 500 J；
(3)滑轮组的机械效率η＝eq \f(W有,W总)×100%＝eq \f(1 200 J,1 500 J)＝0.8＝80%.
三、学以致用
1．甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，则( )
A．甲吊车的电动机做的有用功较多
B．乙吊车的电动机做的额外功较多
C．甲吊车的电动机做的总功较多
D．甲、乙两吊车的电动机做的总功相同
2．用滑轮或滑轮组提起同一重物(如下图所示)，其中机械效率最高的是( )
3．如图所示，用滑轮组提升重物时，重800 N的物体在10 s内匀速上升了1 m．已知拉绳子的力F为500 N，则提升重物的过程中( )
A．做的有用功是800 J
B．拉力F的功率是80 W
C．绳子自由端被拉下3 m
D．滑轮组的机械效率是60%
【答案】1.B 2.B 3.A
四、课堂小结
通过本节课的学习，你学会了什么？有什么成功的体会与经验？
1．学习了什么是有用功、总功和额外功．
2．理解了什么是机械效率，从而得到了机械效率的公式．
第3节 机械效率
第1课时 机械效率
1．使用任何机械都不省功
2．几个概念eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(有用功,额外功,总功))三者的关系：W总＝W有＋W额
3．机械效率定义：有用功与总功的比值
4．机械效率公式：η＝eq \f(W有,W总)
5．提高机械效率的方法eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(减小摩擦,改进机械、减,小自重))
完成《红对勾·45分钟作业与单元评估》或《红对勾·练吧》的相关练习．
1．本节课采用提问—思考—实验—分析—小结的教学方法，逐步提出有用功、额外功、总功的概念，然后进一步建立机械效率的概念，在这种教学方法的指导下，再引导学生主动思考，认真分析，重视实验，使学生在课内有所思、有所见、有所做、有所得，淡化教师的主讲思想，体现学生是学习主体的意识，让学生逐步形成科学的思维方式和主动的学习习惯，有利于更好地完成教学任务．
2．在讲授有用功、额外功和总功的概念时，如果能再举几个生活中有关有用功、额外功和总功的例子，更能让学生加深对有用功、额外功和总功的认识，真正地体现从生活走向物理，从物理走向社会的课程理念．