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

9.5探究--使用机械是否省功

教学目标

【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。

【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，培养同学们设计实验、收集实验数据、从实验中归纳科学规律的能力。

【情感态度价值观】

（1）通过探究性物理学习活动，体验探究的乐趣。

（2）在实验探究过程中，培养尊重实验事实的科学态度。

教学重难点

【教学重点】

机械效率的概念与计算。

【教学难点】

机械效率的概念与 计算。

课前准备

滑轮、钩码、线、弹簧秤、铁架台、刻度尺、多媒体课件。

教学过程

一、复习旧课

1. 怎样比较做功的快慢？其计算公式是什么？

2. 功率的定义是什么？功率的单位是什么？

学生回答：比较做功快慢的方法：功相等时，用时间短的则做功快；时间相等时，做功多的则做功快。功与时间之比叫做功率： P＝，数值上等于单位时间内所做的功。 功率的国际单位是W，常用单位有kW,1kW=1000W。

二、激发学习动机

我们学习了杠杆、滑轮、轮轴、滑轮组等简单机械，也学习了功的定义，请大家思考：直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同吗？

三、讲授新知识

人们使用杠杆、轮轴、滑轮等机械都是为了达到一定的目的，在使用中，有的省力、有的可以改变力的方向、有的可以节省距离。爱动脑筋的小明就想，能不能制造一种机械既省力、又省距离呢？也就是能省功的机械呢？ 问题：小明的问题能不能实现呢？

讲授新课 ：功的原理 ①问题与猜想 ：让学生通过上面的思考提出自己的问题和猜想。

②制定计划 引导学生设计实验，验证猜想。 在此实验过程中，根据自己需要设计表格，并记录实验数据。 注：学生设计实验 ：用弹簧测力计将钩码提升一定高度；用弹簧测力计并借助动滑轮将同样的钩码提升相同高度。 分析与结论 ：让学生对实验数据进行分析，比较实用机械时做的功和不用机械时直接提升物体做的功是否相等。通过数据计算分析可得：使用动滑轮比直接提升物体不省功。推论：使用任何机械不省功。学生对实验数据的分析比较，发现两部分功不等，并发现人对机械做的功比机械对物体做的功多。 结论：使用任何机械都不能省功。

机械效率 ：让学生阅读教材，思考一下问题 ① 什么叫有用功、额外功和总功？ ② 三种功之间有什么关系？ ③ 什么叫机械效率？其表达式怎样？④ 为什么机械效率小于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）：人们为达到一定目的时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 ；机械效率：有用功于额外功的比值叫做机械效率，

η=W有/W总×100%。因为机械效率是两个功的比值，因此没有单位，用百分数表示，总小于1。

思考：

1）有没有机械效率为100%的机械？为什么？

没有。因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。

2）怎样才能提高机械的效率？

减少额外功：改进结构，使其合理、轻巧 ；经常保养、定时润滑。

一些机械的机械效率：抽水机：60%～80% ；柴油机： 28%～40% ；滑轮组：50%～70%

斜面：

　为什么上山的公路修成盘山路，而不是从山下直通山顶？模拟实验：将三角形的纸片绕在铅笔上，如图所示。讨论：汽车爬山相当于沿三角形的哪一边爬到山顶的？走的路程是多了还是少了？你明白了什么道理？还有哪些场合利用了斜面？

使用斜面时将重物提升时，虽然省力，但走的路程多了。使用任何机械，能省力就必然费距离，而省距离就必然费力，没有既省力又省距离的机械。使用任何机械都不省功。

例题1：用一个动滑轮,将200N的物体匀速提升2m高，拉力F为120N，此动滑轮的机械效率是多少？

 【解】W有=Gh=200N×2m=400J  ；W总=Fs=120N×4m=480J

      η=W有/W总×1 00％=400J/480J×100%=83.3%

例题2：一台起重机将重3600 N的货物提高4 m。如果额外功是9600 J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？

【解】起重机提高物体的力等于物体的重力F=G=3600 N；起重机提升重物所做的有用功：W有=Fh=Gh=3600 N×4 m=14400 J=1.44×104 J；起重机做的总功：W总=W有+ W额=

14400 J+9600 J=2.4×104 J；因此,起重机的机械效率η= W有/W总=1.44×104 J/2.4×104 J=60%。

归纳总结：通过学习，我们学习了以下内容：

1．有用功：直接对物体所做的功，为达到我们工作目的所做的功，用W有表示。

2．额外功：对我们无益但又不得不做的功，如用滑轮提升重物时，克服动滑轮本身和重物重力所做的功，用W额表示。

3．总功：有用功与总功的和， W总=W有+ W额。

4 . 机械效率：有用功与总功的比，η=W有/W总×100%。

四、运用巩固

1. 关于机械效率的说法中正确的是（    ）

A．越省力的机械，效率越高

B．做有用功越多的机械，效率越高

C．做相同的功，额外功的值越小，效率越高

D．做功越快的机械，效率越高

2. 小聪用桶从井里打水，小明从井里捞桶带上部分水，下列说法正确的是(　　)

A．二人对桶做的功都是额外功

B．二人对水做的功都是有用功

C．小聪对桶做的功是有用功

D．小明对桶做的功是有用功

3．小明用滑轮组把一箱货物从一楼提升到三楼，感到很“吃力”，他在滑轮组的轴上加润滑油后，感觉好多了．加上润滑油后，小明做功的(　　)

A．有用功减小，总功不变

B．有用功增加，总功增加

C．有用功减小，总功减小

D．有用功不变，总功减小

4．斜面是_______ （填“省力”或“费力”）的简单机械，但要________ 。

5. 骑自行车上坡走“S”形路线，这样做的好处是(   )

A.省距离

B.省力

C.费力，但省时间

D.以上说法都不对

6.如图所示的滑轮组将重G＝12 N的物体匀速提升20 cm。所用的拉力F＝5 N，所做的有用功为_______ J，机械效率为_______ ，当改为提升18 N的重物时，该滑轮组的机械效率为_______ 。（忽略绳重和滑轮与轴的摩擦） 

五、检查评价

通过本节课学习，你学到了什么?

1．有用功：直接对物体所做的功，用W有表示。

2．额外功：对我们无益但又不得不做的功，如用滑轮提升重物时，克服动滑轮本身和重 物重力所做的功。用W额表示。

3．总功：有用功与总功的和， W总=W有+ W额。

4 . 机械效率：有用功与总功的比，η=W有/W总×100%。

布置课后作业。

六、间隔性复习

在后面的教学安排中进行此环节。

七、教学反思

本节课是概念新授课，突破对三种功的理解，我安排了对几种功进行分析的练习：讨论：用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？通过讨论，学生巩固了什么是有用功、什么是额外功、什么是总功的理解，学会了区别他们。对机械效率的突破，安排了例题和练习题熟悉和巩固机械效率的公式和使用，滑轮组的机械效率的计算，也在一次熟练机械效率的计算。也为后面的影响机械效率大小的因素做好了铺垫。