初中物理北师大版八年级下册五、探究——使用机械是否省功教案

第九章 第五节 探究——使用机械是否省功

教学目标

1．知识与技能

(1)通过探究活动，知道使用任何机械都不省功。

(2)通过探究活动，理解机械效率。

2．过程与方法

(1)经历探索使用机械能不能省功的实验过程，培养观察能力，体会实验研究方法。

(2)在实验探究过程中，培养学生设计实验、收集实验数据、从实验中归纳科学规律的能力。

3．情感态度与价值观

(1)通过探究性物理学习活动，使学生体验探究的乐趣。

(2)在实验探究过程中，培养学生尊重实验事实的科学态度。

教学重难点

重点：机械效率的概念和计算。

难点：通过实验探究功的原理。

教学过程

一、情景导入

使用简单机械可以改变力的方向，也可以省力、省距离，那能不能省功呢？

二、进行新课

(一)功的原理

让学生阅读教材，各小组讨论，然后提出猜想，制订计划，进行实验，并把实验数据填入下面的表格中。

　　直接用弹簧测力计吊起一个重物，弹簧测力计的拉力对重物做的功为W1，再用弹簧测力计拉一个动滑轮吊起重物，使重物上升相同的高度，弹簧测力计的拉力做的功为W2，由实验中做功的数据比较，W1＜W2。由此我们可以看出，使用机械不但不省功，而且要额外多做功，这是因为我们在使用机械做功时，需要克服机械自身重力和克服摩擦力而必须多做功。

教师总结：大量实验表明使用任何机械都不能省功。

(二)机械效率

在将沙子运到三楼的过程中，目的是运沙，可以选择的方式很多，下图展示了其中的几种方式，其中，沙重100N，人重500N，桶重20N，动滑轮重10N，袋重5N，楼层高3m。

下表是利用上图所示的几种做功方式的相关记录，仔细分析，看看你有什么收获。

　　思考

问题1：从做功多少的角度出发，你愿意选择上述做功方式中的哪一种？

问题2：上述做功方式中，无论采用哪一种方式，都必须做的功是对谁做的功？这是我们需要的功吗？

让学生阅读材料，思考下面问题：

(1)什么叫有用功、额外功和总功？它们之间有什么关系？

(2)什么叫机械效率？其表达式怎样？

(3)为什么机械效率小于1?

师生共同讨论得出结论：

(1)有用功(W有用)：人们需要做的功，也就是为了达到目的人们必须做的对人们有用的功。

额外功(W额外)：为了达到一定目的人们并不需要但又不得不额外做的功。

总功(W总)：有用功和额外功的总和。

W总＝W有用＋W额外。

(2)有用功跟总功的比值叫作机械效率。公式：η＝。

(3)由于W有用＜W总，所以η＜1。

例1：使用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的货物抬高20cm，手向下压杠杆的力是220N，手下降的高度是________cm，人做的总功是________J，有用功是________J，额外功是________J。

解析：手下降的高度s＝2h＝2×0.2m＝0.4m，有用功W有＝Gh＝400N×0.2m＝80J，人做的总功W总＝Fs＝220N×0.4m＝88J，额外功W额＝W总－W有＝88J－80J＝8J。

答案：40　88　80　8

规律总结：根据概念区分有用功、额外功和总功，是解答此类问题的关键，为了达到某一目的而必须做的功叫有用功。在工作时，对我们没有用，但又不得不做的功叫额外功。有用功和额外功之和叫总功，即动力做的功。

例2：建筑工地用如图所示的简易滑轮组提升砖块，某工人将重500N的砖块一次匀速提升到离地面4m高的砌墙处，所用拉力是200N，所用时间是20s，求这次提升砖块的过程中：

(1)工人做的有用功；

(2)工人做功的功率；

(3)滑轮组的机械效率。

答案：(1)W有＝Gh＝500N×4m＝2000J。

 (2)W总＝Fs＝200N×4m×3＝2400J，P＝＝＝120W。

(3)η＝＝＝83.3%。

三、课堂小结

本节课主要通过实验探究得出功的原理，进一步引出有用功、额外功和总功的概念，并得出机械效率的公式。

四、布置作业

教材第114页作业1、2、3、4。

五、板书设计

1．功的原理

使用任何机械都不能省功

2．机械效率

(1)有用功W有用

(2)额外功W额外

(3)总功(W总)：有用功和额外功的总和，即W总＝W有用＋W额外

(4)有用功跟总功的比值叫作机械效率。公式η＝，η＜1