二、机械效率第二课时教学设计

第十五章第2节《机械效率》教学设计

【教学目标】：

1、知识与技能：（1）了解什么是有用功、额外功、总功。（2）理解机械效率的概念，会利用公式η=W有用/W总进行有关计算，知道机械效率小于1。（3）知道提高机械效率的意义和主要方法。

2、过程与方法：通过参与探究斜面的机械效率的活动，经历测量机械效率的过程，学习拟定简单的科学探究计划和实验方案。

3、情感态度与价值观：（1）让学生关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。（2）通过探究活动，进行充分的交流与合作，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。

【教学重点】：1、理解机械效率；2、探究斜面的机械效率

【教学难点】：理解机械效率

【教学设计】

创设情境、激趣引入

师：老师手中有一个重2N的物体，现将它匀速提升提到0.1m高的位置,请算出老师对物体做的功是多少？（学生思考时，教师课件展示题目和提升重物的动画）

学生回答计算过程和结果。（教师同时用课件展示计算过程W1=Gh=2N×0.1m=0.2J）

师：除开直接用手将物体搬上去之外还有别的办法吗？思考一下（课件展示问题）

生：利用定滑轮、动滑轮、滑轮组、斜面、杠杆等简单机械……

师：这里我们选择其中两种机械来完成这个任务,一是搭建一个斜面,将物体沿斜面匀速拉到高为0.1m的位置，二是利用动滑轮将物体匀速提升到0.1m高的位置。（教师同时用动画展示这个过程）用斜面和动滑轮做的功W=FS(课件展示距离S）

下面请俩个同学上台分别用斜面和动滑轮来完成这个任务，看用机械会做多少功。（学生上台演示操作，教师协助指点）

师：下面我们一起来计算一下利用斜面和动滑轮做的功的多少？

(板书：斜面

：W斜面=FS= N× m= J；

动滑轮：W动滑轮=FS= N× m= J；) 师：使用动滑轮或斜面提升物体做的功比直接用手提升物体做的功变多了，这是为什么？（课件展示问题）

生：克服摩擦做功；提升动滑轮多做的功。

师：在使用机械时，因克服摩擦和机械自重多做的功我们需要吗？能不做吗？

生：我们的目的是提升重物，所以克服摩擦和机械自重做的功并不是我们需要的，但摩擦总是存在的，机械自身有一定的重量，因此这样的功我们又不得不做。

师：我们把不需要但又不得不做的功叫额外功。（板书：额外功W额) 我们的目的是将重为G的物体提到高为h的地方，对物体做的功是我们需要的，，

对人们有用的，我们把这样的功叫有用功。（板书：有用功W有) 为完成任务，我们利用机械一起做的功叫总功（板书：W总。W总= W有+W额）。

师：看来我们利用机械做功时存在3种功，有用功、额外功、总功。它们有什么样的数量关系呢？（同时用课件展示出3种功的定义及关系）

生：W总= W有+W额

课堂练习：1．一个人用水桶从井里打水,对

做的功是有用功，对

做的功是额外功。若桶掉在水中,把装有水的桶捞起来,则对

做的功是有用功,对

做的功是额外功。（课件展示题目及答案）

师：在刚才的做功中，我们使用斜面和动滑轮都将重2N的物体提到0.1m高的位置，

如果要选择，你会选择哪一种方案，为什么？（课件展示问题）

生：方案二。完成相同的任务（做相同的有用功），但用动滑轮做的总功少一些。

师：人们总希望额外功在总功中占的比例少些，有用功在总功中占的比例高些。也就是希望机械的效率高些。

物理学中把有用功与总功的比值叫机械效率.（课件展示机械效率的定义、公式）

W 符号是； 公式: . 有W总师：单位呢？生：无单位。师：机械效率通常用百分数表示。

师：有没有机械效率为100%,甚至120%的机械？为什么？（课件展示问题及答案）

生：没有！因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。 探索新知、体验感悟

师：我们来计算一个起重机的效率。（课件展示例题题目）

(学生边说解题思路，边用课件展示解题过程) 解：起重机匀速提升重物所用的力等于物体的重

F=G=mg=0.6×103Kg×10N/Kg=6×103N 起重机提升重物所做的有用功W有=Fh=Gh =6×103N×3m=1.8×104J 起重机的电机所做的功是总功W总=3.4×104J 因此，起重机的机械效率η=W有/W总=（ 1.8×104J）/（3.4×104J）=53% 师：我们算出的起重机的机械效率只有53%，这说明起重机做的总功中只有53%的功被有效利用了，而47%的功都因为做额外功被白白浪费掉了。（课件展示小常识）

师：提高机械效率,更充分的发挥设备的作用,有着重要的经济意义，那么怎样提高机械效率呢？（课件展示问题）

下面我们以滑轮组提升重物为例来寻找提高机械效率的方法。（课件展示滑轮组图片及主题）

生：学生分组讨论

1、利用机械做功会因为克服机械自重而做额外功——改进结构使之更合理更轻巧（减轻机械自重）；

2、利用机械做功会因为克服摩擦而做额外功——按照技术规程经常保养，定时润滑，使机械处于良好的运转状态（减少摩擦）。（课件展示提高机械效率的方法）

扩展巩固、应用创新

师：前面我们研究了滑轮组的机械效率，下面我们来探究斜面的机械效率。

板书：探究：斜面的机械效率（课件展示探究主题）

提出问题：师：影响斜面机械效率的因素是什么？

生：斜面和物体之间的摩擦力；斜面的光滑程度；斜面的倾斜程度（斜面的高，斜面的长）；物体的重….. 师：今天我们来研究：光滑程度一样的斜面，斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系？（课件展示提出的问题及学生的猜想）

猜想假设：生：1、光滑程度一样的斜面，斜面越陡，斜面的机械效率越低。

2、光滑程度一样的斜面，斜面越陡，斜面的机械效率越高。

设计实验：师：请同学们分组讨论，设计出实验方案。（学生分组讨论）

生：控制斜面的光滑程度一样，改变斜面的倾斜程度测出不同倾斜程度时的机械效率，比较得出结论。

（课件展示实验基本思路）

师：怎样改变倾斜程度？

生：固定高h不变，改变斜面长；固定斜面长不变，改变斜面高；

师：无论大家采取什么方法，只要注意S和h对应就可以了

师：怎样测出斜面的机械效率？（动态沿斜面拉动物体的过程）

生：W有=Gh，W总=FL，η=W有/W总（课件展示及W有=Gh，W总=FL，η =W有/W总）

进行实验：师：因此我们要记录和计算的量有：木块重量G；斜面高度h；沿斜面拉力F；斜面长S；有用功W有；总功W总；机械效率η。（同时用课件展示记录表格及动态沿斜面拉动物体的过程和S）。

师：下面利用提供的器材，小组分工合作，进行实验。

生：进行实验，教师巡回指导。

斜面的

倾斜程度

较缓

较陡

最陡

木块重量

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/J

总功

W总/ J

机械效率

η

分析论证：师：大家分析所得数据，得出的结论是什么？

生：光滑程度一样的斜面，斜面越陡，斜面的机械效率越高。（课件展示结论）

师：通过实验我们知道影响斜面机械效率的因素有斜面的光滑程度和斜面的倾斜程度。为什么斜面的倾斜程度会影响斜面的机械效率呢？

斜面的光滑程度

斜面的机械效率

摩擦力

压力

斜面的倾斜程度

（引导学生层层分析，同时用课件展示上述过程，在分析倾斜程度对压力的影响时，超级链接动画——压力随倾斜程度的变化）

归纳总结、自我评价

师：通过本节课的学习,你有哪些收获?（课件展示问题及答案）

生:思考回答。知识上：1.有用功、额外功、总功;2.机械效率:定义、公式、计算;方法上：控制变量法。情感上：生活学习中也要讲求高效率

课外实践、发展个性

1、设计实验,测定滑轮和动滑轮的机械效率（课件展示作业）

2、计算起重机的效率。（教材第110页第1题）

【板书设计】

机械效率

有用功W有：

机械效率：





（η＜1）

W有W总总

功W总：

额外功W额：

探究斜面的机械效率：