第3节机械效率优秀教学设计

地区： 湖北省 - 黄冈市 - 浠水县

学校：浠水县散花镇中心中学

第3节　机械效率 初中物理       人教2011课标版

知识与技能

能结合实例了解什么是有用功、额外功和总功，理解什么是机械效率。

过程与方法

通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案。

情感态度与价值观

在实验中培养合作精神，养成事实求是、尊重实验结果的科学态度。

经过一段时间力学的学习，学生对力学知识有一定的了解，对于本节内容要求学生注重理解。

教学重点  

理解机械效率。

教 学难 点 

探究斜面的机械效率及影响机械效率的因素。

教       学        过         程

教 学环 节

师生活动

设计意图

设疑

导入

建筑工地上有一堆沙子，要把这堆沙子运到三楼，你有哪些方法？请同学们思考讨论，将讨论结果记录下来，看哪一组同学想的办法最多？

激趣使学生乐于参与

新课

教学

想想

议议

一、有用功、额外功、总功

 通过多媒体展示三种办法并组织学生讨论：

 在把沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？

 2、无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？

 3、在几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？

 师生共同理解三种功

 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。

想想

议议

讨论

交流

 合作

探究

合作

探究

二、机械效率

 （一）、机械效率的概念、公式

 在刚才所列的三种运沙方法中，你认为哪种方法最好？哪种方法最差，为什么？

 通过多媒体展示简单机械做功时的图片

 讨论、分析有用功占总功的比例

 概念：有用功跟总功的比值

 公式：η= w有用 / w总

 （二）、机械效率的一些特征

 组织学生讨论：

 1、机械效率有单位吗？

 2、为什么机械效率没有大于1的？

 3、用小数和百分数来表达机械效率，你认为那种表达更好？

 机械效率的三个特征：

 没有单位 总小于1 用百分数表示

 （三）提高机械效率的途径

 通过多媒体展示起重机工作时的图片讨论、分析、得出结论

 途径有三条：1）减轻机械自重

 2）减小机械间的摩擦

 3）允许情况下增加物重

 （四）例题部分

 通过多媒体展示例题：

 一台起重机将重3600N的货物提高4m。如果额外功是9600J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？起重机在哪些方面消耗了额外功？

 1）组织学生分析、讨论、计算

 2）展示学生解题过程

 3）总结、评价

 三、探究斜面机械效率

 组织学生讨论寻找实验方案分析实验过程、进行实验、分析数据得到结论通过多媒体显示下列问题：

 提出问题：斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系？

 2、猜想与假设：斜面越陡机械效率越高（或越低）

 3、探究方案与实验设计包括：

 1）实验器材 2）实验设计图（教材109页） 

 3）实验原理   η= w有用 / w总=Gh / Fs

 4）需测物理量 G h F s

 5）进行实验

 改变斜面的倾斜程度，测量斜面较缓、较陡、最陡时的机械效率

 4、收集数据记录表格（教材110页）

 5、分析和论证

 结论：斜面越陡越费力，机械效率越高

 斜面越缓越省力，机械效率越低

 6、评估与交流

 小组讨论：怎样提高斜面的机械效率？

 引入机械效率概念

公式

进一步理解机械效率的概念

知道机械效率是机械性能的重要标志之一，提高机械效率有重要的经济意义

意在练习机械效率公式的应用、使学生加深认识有用功、和总功的概念。

意在让学生学习测量斜面的机械效率通过探究斜面的机械效率加深对机械

效率的理解。

让学生通过实验探究，培养学生合作精神，通过实验探究验证自己的猜想，培养学生相信科学、尊重科学的良好品质。

课堂

小结

通过“学到了什么”这一栏目对本节内容进行小结：包括对三种功的认识，对机械效率   的理解，影响机械效率的因素及提高途径，斜面的机械效率与其倾斜程度的关系等。

培养学生归纳、总结知识的能力

板书

设计

教学

反思

因为摩擦是影响机械效率的重要因素之一，实验中还可以使用粗糙程度不同的斜面，进一步探究摩擦对机械效率的影响，加深学生对机械效率的认识。

 学生对允许情况下增加物重可以提高机械效率还存在疑惑，课后通过习题加深学生对这一问题的理解。

机械效率练习题

1．用图1所示装置提升重为900牛的物体A，加在绳自由端的拉力大小为400牛时恰好可以使物体匀速上升．求：（1）求此时滑轮组的机械效率；（2）若不计绳重和摩擦，求动滑轮的重；（3）若提升的重物改为1200牛，此时滑轮组的机械效率又为多少？（4）在（3）问中需要在绳自由端加多大的拉力才能将物体匀速拉起？

                                                                                                                                                                              图1

2．用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米，拉力做功200焦．不考虑绳重和一切摩擦．（1）求此时动滑轮的机械效率；（2）如果该动滑轮匀速提升200牛的重物，拉力的功率为11瓦，则重物上升的速度是多大？

图2

3．一个人用滑轮组匀速提升重G=128N的物体，滑轮组的机械效率为80%，在4s内人用F=40N的力使绳端移动4m．（1）求出绳子的股数n；（2）算出有用功的大小和总功功率．

4．用1225牛向下的拉力，通过机械效率为80%的滑轮组可以把重为4900牛的物体匀速提升起来．请画出这个滑轮组的装置图．

5．用图3所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F的大小为40牛．（1）不计轮和绳的重力以及摩擦，求：物体A所受的摩擦力．（2）若滑轮组的机械效率为80%，求：物体A所受的摩擦力．

图3

6．如图4用40牛的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%．求：（1）物体和动滑轮的重各是多少？（2）若绳能承受的最大拉力为50牛，此装置的机械效率最大可提高到多少？

图4

 7．如图5，用滑轮组拉着重为600牛的物体沿水平方向向右匀速移动了8米，拉力F 做的功为1280焦，（不计绳重和摩擦）求：（1）拉力的大小； （2）若动滑轮重为12牛，机械效率为多少？

8．用如图7的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计．求：（1）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提升？（2）用此滑轮组提起重240N的物体，使它匀速上升，问人加在绳子自由端的拉力是多大？此时滑轮组的机械效率是多大？ 当物体以0.5m/s的速度上升时，拉力的功率是多大？（3）该滑轮组的机械效率最高可达到多少？

    9．如图8，用甲、乙两个滑轮组匀速提升重物，已知物重G1与G2之比为2 : 1，甲滑轮组中动滑轮重G动甲与G1之比是1 : 5，乙滑轮组中两个动滑轮总重G动乙与G2之比是3 : 5（不计绳重与摩擦），求：1）甲、乙两个滑轮组的机械效率之比？（2）用在绳子自由端的拉力F1与F2之比？                                                                     

  参考答案：

1．（1）75%（2）300N（3）80%（4）500  2．（1）80%（2）0.05m/s  3．（1）4 （2）128J  40W  4．5  图略  5．（1）120N（2）96N  6．（1）90N  30N（2）80%  7．（1）80N（2）92.5%  8．25%  9．（1）300N（2）100N  150W  83.3%（3）80%  10．（1）4︰3（2）2︰1

第3节　机械效率

第3节　机械效率

教       学        过         程

教 学环 节

师生活动

设计意图

设疑

导入

建筑工地上有一堆沙子，要把这堆沙子运到三楼，你有哪些方法？请同学们思考讨论，将讨论结果记录下来，看哪一组同学想的办法最多？

激趣使学生乐于参与

新课

教学

想想

议议

一、有用功、额外功、总功

 通过多媒体展示三种办法并组织学生讨论：

 在把沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？

 2、无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？

 3、在几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？

 师生共同理解三种功

 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。

想想

议议

讨论

交流

 合作

探究

合作

探究

二、机械效率

 （一）、机械效率的概念、公式

 在刚才所列的三种运沙方法中，你认为哪种方法最好？哪种方法最差，为什么？

 通过多媒体展示简单机械做功时的图片

 讨论、分析有用功占总功的比例

 概念：有用功跟总功的比值

 公式：η= w有用 / w总

 （二）、机械效率的一些特征

 组织学生讨论：

 1、机械效率有单位吗？

 2、为什么机械效率没有大于1的？

 3、用小数和百分数来表达机械效率，你认为那种表达更好？

 机械效率的三个特征：

 没有单位 总小于1 用百分数表示

 （三）提高机械效率的途径

 通过多媒体展示起重机工作时的图片讨论、分析、得出结论

 途径有三条：1）减轻机械自重

 2）减小机械间的摩擦

 3）允许情况下增加物重

 （四）例题部分

 通过多媒体展示例题：

 一台起重机将重3600N的货物提高4m。如果额外功是9600J，起重机做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？起重机在哪些方面消耗了额外功？

 1）组织学生分析、讨论、计算

 2）展示学生解题过程

 3）总结、评价

 三、探究斜面机械效率

 组织学生讨论寻找实验方案分析实验过程、进行实验、分析数据得到结论通过多媒体显示下列问题：

 提出问题：斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系？

 2、猜想与假设：斜面越陡机械效率越高（或越低）

 3、探究方案与实验设计包括：

 1）实验器材 2）实验设计图（教材109页） 

 3）实验原理   η= w有用 / w总=Gh / Fs

 4）需测物理量 G h F s

 5）进行实验

 改变斜面的倾斜程度，测量斜面较缓、较陡、最陡时的机械效率

 4、收集数据记录表格（教材110页）

 5、分析和论证

 结论：斜面越陡越费力，机械效率越高

 斜面越缓越省力，机械效率越低

 6、评估与交流

 小组讨论：怎样提高斜面的机械效率？

 引入机械效率概念

公式

进一步理解机械效率的概念

知道机械效率是机械性能的重要标志之一，提高机械效率有重要的经济意义

意在练习机械效率公式的应用、使学生加深认识有用功、和总功的概念。

意在让学生学习测量斜面的机械效率通过探究斜面的机械效率加深对机械

效率的理解。

让学生通过实验探究，培养学生合作精神，通过实验探究验证自己的猜想，培养学生相信科学、尊重科学的良好品质。

课堂

小结

通过“学到了什么”这一栏目对本节内容进行小结：包括对三种功的认识，对机械效率   的理解，影响机械效率的因素及提高途径，斜面的机械效率与其倾斜程度的关系等。

培养学生归纳、总结知识的能力

板书

设计

教学

反思

因为摩擦是影响机械效率的重要因素之一，实验中还可以使用粗糙程度不同的斜面，进一步探究摩擦对机械效率的影响，加深学生对机械效率的认识。

 学生对允许情况下增加物重可以提高机械效率还存在疑惑，课后通过习题加深学生对这一问题的理解。

机械效率练习题

1．用图1所示装置提升重为900牛的物体A，加在绳自由端的拉力大小为400牛时恰好可以使物体匀速上升．求：（1）求此时滑轮组的机械效率；（2）若不计绳重和摩擦，求动滑轮的重；（3）若提升的重物改为1200牛，此时滑轮组的机械效率又为多少？（4）在（3）问中需要在绳自由端加多大的拉力才能将物体匀速拉起？

                                                                                                                                                                              图1

2．用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米，拉力做功200焦．不考虑绳重和一切摩擦．（1）求此时动滑轮的机械效率；（2）如果该动滑轮匀速提升200牛的重物，拉力的功率为11瓦，则重物上升的速度是多大？

图2

3．一个人用滑轮组匀速提升重G=128N的物体，滑轮组的机械效率为80%，在4s内人用F=40N的力使绳端移动4m．（1）求出绳子的股数n；（2）算出有用功的大小和总功功率．

4．用1225牛向下的拉力，通过机械效率为80%的滑轮组可以把重为4900牛的物体匀速提升起来．请画出这个滑轮组的装置图．

5．用图3所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F的大小为40牛．（1）不计轮和绳的重力以及摩擦，求：物体A所受的摩擦力．（2）若滑轮组的机械效率为80%，求：物体A所受的摩擦力．

图3

6．如图4用40牛的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%．求：（1）物体和动滑轮的重各是多少？（2）若绳能承受的最大拉力为50牛，此装置的机械效率最大可提高到多少？

图4

 7．如图5，用滑轮组拉着重为600牛的物体沿水平方向向右匀速移动了8米，拉力F 做的功为1280焦，（不计绳重和摩擦）求：（1）拉力的大小； （2）若动滑轮重为12牛，机械效率为多少？

8．用如图7的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计．求：（1）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提升？（2）用此滑轮组提起重240N的物体，使它匀速上升，问人加在绳子自由端的拉力是多大？此时滑轮组的机械效率是多大？ 当物体以0.5m/s的速度上升时，拉力的功率是多大？（3）该滑轮组的机械效率最高可达到多少？

    9．如图8，用甲、乙两个滑轮组匀速提升重物，已知物重G1与G2之比为2 : 1，甲滑轮组中动滑轮重G动甲与G1之比是1 : 5，乙滑轮组中两个动滑轮总重G动乙与G2之比是3 : 5（不计绳重与摩擦），求：1）甲、乙两个滑轮组的机械效率之比？（2）用在绳子自由端的拉力F1与F2之比？                                                                     

  参考答案：

1．（1）75%（2）300N（3）80%（4）500  2．（1）80%（2）0.05m/s  3．（1）4 （2）128J  40W  4．5  图略  5．（1）120N（2）96N  6．（1）90N  30N（2）80%  7．（1）80N（2）92.5%  8．25%  9．（1）300N（2）100N  150W  83.3%（3）80%  10．（1）4︰3（2）2︰1