第3节机械效率优秀教案设计

地区： 重庆市 - 重庆市 - 荣昌县

学校：荣昌初级中学

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。

《机械效率》一节主要讲述有用功、额外功、总功与机械效率及测滑轮组的机械效率等方面的内容。初学“机械效率”，往往对这些概念陌生难懂，因此应通过分析阐述，帮助学生理解机械效率的物理含义，认识机械效率的高低是反映机械性能优劣的重要指标之一。通过剖析额外功产生的原因，从而了解提高机械效率的办法和途径，突破掌握这一概念的难点。

理解机械效率

 一、引入

实验准备：在一块30cm*40cm的木板上钉上三个钉子，其中一个钉子上挂通过一段细绳下拉着的一个钩码；第二个钉子上固定一根绕过一个动滑轮的细绳的一端，动滑轮下挂一个钩码；第三个钉子上挂细绳的另一端。让第一、三个钉子露出，下面露出钩码，中间的部分全部用白纸盖住。

演示实验：

用弹簧测力计拉动第一个钉子上的绳子使钩码移动10cm，读出弹簧测力计的示数；再用弹簧测力计拉动第三个钉子上的绳子使第二个钩码移动10cm，读出弹簧测力计的示数；计算出它们做得功分别是多少。

问：把同样的两个钩码移动了相同的距离做的功为什么不同？

    你能猜出被白纸盖住部分是什么装置吗？

然后揭开庐山看真面目。

分析：这一部分不仅能大大激发了学生的好奇心，使学生学习的主动和积极性空前高涨，而且能让学生看明白做同样多的有用功，用不同的机械做的功是不同的，从而使学生对机械效率有初步的认识。

二、小组交流

小组交流预习学案，把不能自己解决的问题提出共同研究。

经过小组交流提出的问题就是：

2、为了完成这一目的，这四种方法中我们又不得不多做了哪一些功？

我们把这一部分功叫什么功？

前面这两部分功合起来是什么功？

这四种方法中，哪种方法最好？为什么？

3、什么叫机械效率？公式是什么？

5、如何测斜面的机械效率？

把这三个问题写在黑板的右上角，明确这节课的任务。

三、精讲点拨，共同提高

（一）有用功、额外功、总功

在使用简单机械提升或移动物体时，我们要对机械做功，机械又要对物体做功，那么我们对机械做功和机械对物体做功相等吗？

设疑提问：建筑工地上有一堆沙子，要把这堆沙子运到三楼，在老师给出的这四种方法中哪种最好？为什么？

请同学们看第一种办法，点击上图右下角的“start”，算出做功的多少。

第一种方法：对沙子做功600J

            对小桶做功120J

            克服自身重力做功2400J

请同学们看第二种办法，点击上图右下角的“start”，算出做功的多少。

第二种方法：对沙子做功600J

            对小桶做功120J

请同学们看第三种办法，点击上图右下角的“start”，算出做功的多少。

第三种方法：对沙子做功600J

            对小桶做功120J

            克服动滑轮重力做功60J

请同学们看第四种办法，点击上图右下角的“start”，算出做功的多少。

第四种方法：对沙子做功600J    

            对口袋做功30J      

           克服动滑轮重力做功60J

  [文本框: ③] [文本框: ④] [文本框: ②] [文本框: ①]

通过多媒体展示四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，

1、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。

正确理解有用功、额外功和总功

（二）机械效率

㈠、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？

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

引入机械效率概念

公式

㈡、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

进一步理解机械效率的概念

㈢、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

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

㈣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

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

（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？

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。

 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 

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

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。

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

斜面倾斜程度

木块重量

    G/N

斜面高度

    h/m

拉力

F/N

斜面长

  s/m

有用功

 W有/J

总功

W总/J

机械效率

     ℅

较缓

较陡

很陡

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？

三、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

四、当堂检测：

1、关于机械效率，下说法正确的是：（    ）

A、机械效率总小于1；B、单位时间里做功越多的机械，机械效率越高；

C、做功越多的机械，机械效率越高；D、省力越多的机械，机械效率越高。

2、为了提高滑轮组的机械效率，以下正确的是：（     ）

A、以较快的速度匀速提升重物；B、以较慢的速度匀速提升重物；

C、增加承担物重的绳子股数；

D、把滑轮做得更轻巧，减小滑轮在转动过程中的摩擦；

3、某同学用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的石头抬高20cm,手向下压的力是220N,手下降的高度是_____cm,人做的功是_____J,有用功是_______J,这根杠杆的机械效率是________

4、用一动滑轮将重200N的砂子提到9m高的脚手架上，所用力是120N，求有用功、总功机械效率各是多少？

5、如图所示，为使重为1500N的物体匀速移动到长100m斜面的顶端，若斜面的高为10m.需用180N的推力，则这个斜面的机械效率是多少？

五、课后拓展

1、设计一个实验，探究动滑轮的机械效率与物重的关系。

2、调查常见机械的机械效率，想想如何提高它们的机械效率。

3、测量滑轮组的机械效率

第3节　机械效率

第3节　机械效率

 一、引入

实验准备：在一块30cm*40cm的木板上钉上三个钉子，其中一个钉子上挂通过一段细绳下拉着的一个钩码；第二个钉子上固定一根绕过一个动滑轮的细绳的一端，动滑轮下挂一个钩码；第三个钉子上挂细绳的另一端。让第一、三个钉子露出，下面露出钩码，中间的部分全部用白纸盖住。

演示实验：

用弹簧测力计拉动第一个钉子上的绳子使钩码移动10cm，读出弹簧测力计的示数；再用弹簧测力计拉动第三个钉子上的绳子使第二个钩码移动10cm，读出弹簧测力计的示数；计算出它们做得功分别是多少。

问：把同样的两个钩码移动了相同的距离做的功为什么不同？

    你能猜出被白纸盖住部分是什么装置吗？

然后揭开庐山看真面目。

分析：这一部分不仅能大大激发了学生的好奇心，使学生学习的主动和积极性空前高涨，而且能让学生看明白做同样多的有用功，用不同的机械做的功是不同的，从而使学生对机械效率有初步的认识。

二、小组交流

小组交流预习学案，把不能自己解决的问题提出共同研究。

经过小组交流提出的问题就是：

2、为了完成这一目的，这四种方法中我们又不得不多做了哪一些功？

我们把这一部分功叫什么功？

前面这两部分功合起来是什么功？

这四种方法中，哪种方法最好？为什么？

3、什么叫机械效率？公式是什么？

5、如何测斜面的机械效率？

把这三个问题写在黑板的右上角，明确这节课的任务。

三、精讲点拨，共同提高

（一）有用功、额外功、总功

在使用简单机械提升或移动物体时，我们要对机械做功，机械又要对物体做功，那么我们对机械做功和机械对物体做功相等吗？

设疑提问：建筑工地上有一堆沙子，要把这堆沙子运到三楼，在老师给出的这四种方法中哪种最好？为什么？

请同学们看第一种办法，点击上图右下角的“start”，算出做功的多少。

第一种方法：对沙子做功600J

            对小桶做功120J

            克服自身重力做功2400J

请同学们看第二种办法，点击上图右下角的“start”，算出做功的多少。

第二种方法：对沙子做功600J

            对小桶做功120J

请同学们看第三种办法，点击上图右下角的“start”，算出做功的多少。

第三种方法：对沙子做功600J

            对小桶做功120J

            克服动滑轮重力做功60J

请同学们看第四种办法，点击上图右下角的“start”，算出做功的多少。

第四种方法：对沙子做功600J    

            对口袋做功30J      

           克服动滑轮重力做功60J

  [文本框: ③] [文本框: ④] [文本框: ②] [文本框: ①]

通过多媒体展示四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，

1、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。

正确理解有用功、额外功和总功

（二）机械效率

㈠、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？

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

引入机械效率概念

公式

㈡、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

进一步理解机械效率的概念

㈢、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

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

㈣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

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

（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？

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。

 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 

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

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。

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

斜面倾斜程度

木块重量

    G/N

斜面高度

    h/m

拉力

F/N

斜面长

  s/m

有用功

 W有/J

总功

W总/J

机械效率

     ℅

较缓

较陡

很陡

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？

三、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

四、当堂检测：

1、关于机械效率，下说法正确的是：（    ）

A、机械效率总小于1；B、单位时间里做功越多的机械，机械效率越高；

C、做功越多的机械，机械效率越高；D、省力越多的机械，机械效率越高。

2、为了提高滑轮组的机械效率，以下正确的是：（     ）

A、以较快的速度匀速提升重物；B、以较慢的速度匀速提升重物；

C、增加承担物重的绳子股数；

D、把滑轮做得更轻巧，减小滑轮在转动过程中的摩擦；

3、某同学用动力臂是阻力臂2倍的杠杆将重400N的石头抬高20cm,手向下压的力是220N,手下降的高度是_____cm,人做的功是_____J,有用功是_______J,这根杠杆的机械效率是________

4、用一动滑轮将重200N的砂子提到9m高的脚手架上，所用力是120N，求有用功、总功机械效率各是多少？

5、如图所示，为使重为1500N的物体匀速移动到长100m斜面的顶端，若斜面的高为10m.需用180N的推力，则这个斜面的机械效率是多少？

五、课后拓展

1、设计一个实验，探究动滑轮的机械效率与物重的关系。

2、调查常见机械的机械效率，想想如何提高它们的机械效率。

3、测量滑轮组的机械效率