第3节机械效率教学设计及说课稿

地区： 湖北省 - 荆州市 - 石首市

学校：石首市南口镇初级中学

第3节　机械效率 初中物理       人教2011课标版

1.知识与技能

理解什么是有用功、额外功和总功。

理解什么是机械效率，并会用有关公式进行简单的计算。

2．过程与方法

通过探究动滑轮的活动，明确使用机械要做额外功。

通过实例讨论，认识提高机械效率的主要办法。

3．情感、态度与价值观

机械效率反映的是机械做功的性能，通过探究活动，对节约能源的认识有新的拓展。

本节课为复习课，学生对机械效率有了基本认识，但对斜面和滑轮组的有用功，总功和额外功的分析思路不清晰。

教学重点：机械效率的计算。

教学难点：机械效率的计算。

一、初步感知

 1、用水桶从井里提水，目的是把水提上来，所以提水的功是有用功，提桶的功是      。如果不慎把桶掉到井里了，从井中把桶捞上来时，对桶做的是________功，对水做的是________功。

2、使用下面的滑轮组，用F=15N的拉力将重G=500N的物体水平匀速拉动3m，，已知摩擦力f=40N, 你能求出小明做的有用功、总功和该滑轮组的机械效率吗？说说你的思路。

    二、知识梳理

       1、知识体系

                           有用功：

                           额外功：

                           总  功：

                        机械效率：              

        2、判断：

     （1）机械效率是一个比值，它没有单位，且不会大于1。（    ）

     （2）机械效率越高，则机械做的有用功越多。（    ）

       A、不正确。机械效率是有用功和总功的比值，机械效率越高，只能说明械械做的有用功占总功的比重越大，而不能说明做的有用功越多。（    ）

       B、不正确。如果说明在总功一定时，则机械效率越高，机械做的有用功越多。（    ）

       3、方法指导

       ①不管使用何种机械做功，关键是找出其最终目的，则用手直接达到目的所做功就是有用功。

       ②使用滑轮组的目的是提升重物，那么克服物体重力做的功就是有用功，设物体的重力为G，提升的高度为h，则W有用=Gh。

      ③使用滑轮组的目的是在水平面上移重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功就是有用功，设摩擦力为Ff，物体移动距离为L，则W有用=Ff·L.

      ④总功是人们作用在机械上的动力所做的功。

        三、教材剖析

       例1：如图所示：工人师傅用四种方法把重100N的沙子提到三楼。请根据图中所提供的信息计算（不计绳重、绳与滑轮的摩擦，不考虑滑轮和桶、滑轮和口袋的间距）。

    （1）四种方法所做的有用功是多少？

    （2）第③种情况下所做的额外功是多少？

    （3）第③种情况下的机械效率是多少？

       例2：如图所示是小亮同学探究影响斜面机械效率的因素的装置图

       实验一：探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系

斜面的倾斜程度

物块重量

G/N

斜面高度

h/m

沿斜面拉力F/N

斜面长

s/m

有用功

W有用/J

总 功

W总/J

机械效率

较缓

10

0.1

3

1

1

3

30%

较陡

10

0.2

4

1

2

4

50%

最陡

10

0.3

5

1

3

5

60%

（1）该实验应控制斜面            程度一定。

（2）分析表中数据可得结论：把同一物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，在斜面          程度相同时，斜面越陡，机械效率越          。

实验二：探究斜面的机械效率与斜面粗糙程度的关系

次数

斜面材料

物体重力/N

斜面高度/m

斜面长度/m

沿斜面拉力/N

机械效率

1

较光滑木板

4

0.2

1.2

0.9

74%

2

较粗糙木板

4

0.2

1.2

1.2

55%

3

铺有毛巾的木板

4

0.2

1.2

1.6

⑴通过计算，在表中填上所缺数据。

⑵分析表中数据可得结论：把同一物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，在斜面        程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越______。

四、资料点评

    （课易通P64第9题）1．在“探究影响滑轮组机械效率的因素实验中，某同学用如下图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：

实验次数

钩码重/N

钩码上升的距离/cm

弹簧测力计的读数/N

弹簧测力计上升的距离/cm

机械效率

1

2

8

0.8

24

83.3%

2

4

5

1.5

15

3

6

10

90.9%

（1）在表中的空格处填上适当的数据。（机械效率用百分数表示，保留一位小数）

（2）在实验操作中应竖直向上            拉动弹簧测力计。

（3）从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，               可以提高滑轮组的机械效率。

（4）滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关，请你作出恰当的猜想：滑轮组的机械效率与                      有关（写出一种影响因素即可）。

   2、方法指导

    滑轮组提升或平移重物时，认真观察动滑轮上的绳子段数，若动滑轮上绳子段数为n，则：

    （1）重物上升高度为h，则绳子自由端移动距离为S=nh，

    （2）重物平移距离为L，则绳子自由端移动距离为S=nL，

五、变式训练

     1、如图所示，斜面长S=10m，高h=4m，用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．已知斜面的机械效率为80%．求：

    （1）运动过程中物体克服摩擦力做了多少功？

（2）推力Ｆ的大小？

六、材料链接

2011年3月17日上午9时48分左右，两架CH—47型直升机飞至福岛第一核电站上空，开始向3号机组洒水。鉴于核电站辐射水平过高，直升机一边飞行一边洒水，没有在反应堆正上方停留。东京电力公司估计，一架直升机连同取水装置质量为60吨，一次可在30秒内将7.5吨的水匀速提升500米。

（1）      直升机向三号机组水平匀速飞行过程中，吊绳对水是否做功？

              （不考虑风的影响）

（2）      直升机吊着水匀速上升时，直升机受到的升力有多大？（g=10N/Kg）

（3）      升力提升水做功的机械效率是多大？

七、本课小结。

第3节　机械效率

第3节　机械效率

一、初步感知

 1、用水桶从井里提水，目的是把水提上来，所以提水的功是有用功，提桶的功是      。如果不慎把桶掉到井里了，从井中把桶捞上来时，对桶做的是________功，对水做的是________功。

2、使用下面的滑轮组，用F=15N的拉力将重G=500N的物体水平匀速拉动3m，，已知摩擦力f=40N, 你能求出小明做的有用功、总功和该滑轮组的机械效率吗？说说你的思路。

    二、知识梳理

       1、知识体系

                           有用功：

                           额外功：

                           总  功：

                        机械效率：              

        2、判断：

     （1）机械效率是一个比值，它没有单位，且不会大于1。（    ）

     （2）机械效率越高，则机械做的有用功越多。（    ）

       A、不正确。机械效率是有用功和总功的比值，机械效率越高，只能说明械械做的有用功占总功的比重越大，而不能说明做的有用功越多。（    ）

       B、不正确。如果说明在总功一定时，则机械效率越高，机械做的有用功越多。（    ）

       3、方法指导

       ①不管使用何种机械做功，关键是找出其最终目的，则用手直接达到目的所做功就是有用功。

       ②使用滑轮组的目的是提升重物，那么克服物体重力做的功就是有用功，设物体的重力为G，提升的高度为h，则W有用=Gh。

      ③使用滑轮组的目的是在水平面上移重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功就是有用功，设摩擦力为Ff，物体移动距离为L，则W有用=Ff·L.

      ④总功是人们作用在机械上的动力所做的功。

        三、教材剖析

       例1：如图所示：工人师傅用四种方法把重100N的沙子提到三楼。请根据图中所提供的信息计算（不计绳重、绳与滑轮的摩擦，不考虑滑轮和桶、滑轮和口袋的间距）。

    （1）四种方法所做的有用功是多少？

    （2）第③种情况下所做的额外功是多少？

    （3）第③种情况下的机械效率是多少？

       例2：如图所示是小亮同学探究影响斜面机械效率的因素的装置图

       实验一：探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系

斜面的倾斜程度

物块重量

G/N

斜面高度

h/m

沿斜面拉力F/N

斜面长

s/m

有用功

W有用/J

总 功

W总/J

机械效率

较缓

10

0.1

3

1

1

3

30%

较陡

10

0.2

4

1

2

4

50%

最陡

10

0.3

5

1

3

5

60%

（1）该实验应控制斜面            程度一定。

（2）分析表中数据可得结论：把同一物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，在斜面          程度相同时，斜面越陡，机械效率越          。

实验二：探究斜面的机械效率与斜面粗糙程度的关系

次数

斜面材料

物体重力/N

斜面高度/m

斜面长度/m

沿斜面拉力/N

机械效率

1

较光滑木板

4

0.2

1.2

0.9

74%

2

较粗糙木板

4

0.2

1.2

1.2

55%

3

铺有毛巾的木板

4

0.2

1.2

1.6

⑴通过计算，在表中填上所缺数据。

⑵分析表中数据可得结论：把同一物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，在斜面        程度相同时，斜面越粗糙，机械效率越______。

四、资料点评

    （课易通P64第9题）1．在“探究影响滑轮组机械效率的因素实验中，某同学用如下图所示的同一滑轮组分别做了三次实验，实验数据记录如下：

实验次数

钩码重/N

钩码上升的距离/cm

弹簧测力计的读数/N

弹簧测力计上升的距离/cm

机械效率

1

2

8

0.8

24

83.3%

2

4

5

1.5

15

3

6

10

90.9%

（1）在表中的空格处填上适当的数据。（机械效率用百分数表示，保留一位小数）

（2）在实验操作中应竖直向上            拉动弹簧测力计。

（3）从实验数据分析得出：使用同一滑轮组，               可以提高滑轮组的机械效率。

（4）滑轮组的机械效率可能还与其它因素有关，请你作出恰当的猜想：滑轮组的机械效率与                      有关（写出一种影响因素即可）。

   2、方法指导

    滑轮组提升或平移重物时，认真观察动滑轮上的绳子段数，若动滑轮上绳子段数为n，则：

    （1）重物上升高度为h，则绳子自由端移动距离为S=nh，

    （2）重物平移距离为L，则绳子自由端移动距离为S=nL，

五、变式训练

     1、如图所示，斜面长S=10m，高h=4m，用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B．已知斜面的机械效率为80%．求：

    （1）运动过程中物体克服摩擦力做了多少功？

（2）推力Ｆ的大小？

六、材料链接

2011年3月17日上午9时48分左右，两架CH—47型直升机飞至福岛第一核电站上空，开始向3号机组洒水。鉴于核电站辐射水平过高，直升机一边飞行一边洒水，没有在反应堆正上方停留。东京电力公司估计，一架直升机连同取水装置质量为60吨，一次可在30秒内将7.5吨的水匀速提升500米。

（1）      直升机向三号机组水平匀速飞行过程中，吊绳对水是否做功？

              （不考虑风的影响）

（2）      直升机吊着水匀速上升时，直升机受到的升力有多大？（g=10N/Kg）

（3）      升力提升水做功的机械效率是多大？

七、本课小结。