二、机械效率名师教学设计

机械效率教学设计

人教2001课标版

九年级全

第十五章

第二节

第十五章 第二节

机械效率

课题

课型：

新授

新的物理课程标准要求“物理来源于生活、社会，最终服务于生活社会;注重科学探究，培养学生的科学探究意识和科学探究能力”，本节课从生活中的滑轮出发，通过演教材示实验引入有用功、额外功、总功的含义，这样的教学不仅有利于揭示有用功、额外功分析

的实质，还会使学生对三个功有直观认识，在这一基础上，通过分析讨论，为引出机械效率概念奠定基础。最后通过探究滑轮组的机械效率这一实验，不仅激发学生的学习兴趣，而且增加学生的实践体验知道他们之间的关系

所授课班级成绩一般，两极分化严重。但大部分学生能认真听讲，态度端正，需要老师学情的耐心引导。在教学过程中，以自主、协作的实验探究为主线，培养学生的实验探究能分析

力，充分发挥学生的主体地位。让学生通过亲自动手实验、交流、讨论等方式参与到教学中。

（一）知识与技能

1．能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。

2．明确机械效率是描述做功效率的物理量。能利用机械效率的公式进行简单的计算。

3．能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。

教学目标

（二）过程与方法

1．通过探究使用动滑轮的特点，知道使用机械就要做额外功。

2．通过实验与讨论，认识提高机械效率的主要方法。

（三）情感态度与价值观

知道提高机械效率的实际意义和方法，有合理改进机械、提高效率的意识，增强将科学服务于人类的责任感。

重点难点

重点：机械效率的概念和有关计算。

难点：测量滑轮组的机械效率。

有用功、额外功、总功的概念都是从具体实例和现象中分析归纳出来的，所以主要教法

采用分析法。为了加深对有用功、额外功、总功的概念的理解，所以进行了滑轮组机械效率的探究，因此学习该知识点时采用小组合作及实验探究法，为了能够是不同学生在学习过程中都有所提高，体验学习的成功的，采用分层教学法

情景引入

机械的使用可以为人们的工作带来哪些方便？

功的原理

使用任何机械都不能省功

教学

认识三种功

有用功、额外功、总功

流程

机械效率

认识定义

实验探究

分析影响机械效率的因素

课堂小结

教学器材

教学环节

多媒体设备、实物投影仪、动滑轮、钩码、铁架台、

弹簧测力计、刻度尺、细线等。

教师活动

学生活动

请学生发表自己的见解，提出各种方案。并对各个方案进行讨论，比较优缺点。

经过讨论明确第一种方法太不方便。第三种方法最好，因为它比第二种方法用的力小。提升相同高度做设计意图

即活跃了课堂气氛，又激发学生强烈的求知欲和竞争意识。

创设真实的情景，容易激发学生兴趣，顺利进入教学。

1.“效率”谁能给大家解释一下？

2.机械帮助我们做功也会涉及效率问题，我们称为机械效率，要研究机械效率就要先研究使用机械效率做功的情况（板书课题）

导入新课

3.直接提升物体做功，与使用机械提升物体做功相同

吗？

的功少。

通过讨论，为下面学习有用功与额外功做好铺垫。

一、有用功和额外功

结合用动滑轮提升钩码，请同学们思考：

1．在提升钩码的过程中，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？

板书：一般来说，机械对外所做的功为有用功，机械克服自身部件的重力和摩擦力所做的功为额外功，动力对机械所做的功为总功。

总功等于有用功与额外功之和。

讨论：不使用机械直接提升物体做的功，与使用机械提升物体做的功一样吗？（手拉绳做的功与动滑轮对沙子新课教学

做的功相等吗？）

探究：使用动滑轮能省功吗？

1．设计实验方案：用手通过一只弹簧测力计拉一个动滑轮，沿竖直方向匀速缓慢提起重为G的钩码。

2．为了探究上述问题需要测量的物理量是：手对绳的拉力F、手移动的距离s、钩码的重力、钩码上升的高度h。

3．改变钩码的数量，重复上述测量。

4．设计表格，将实验数据填入表中。

次数

1 2 3 手的拉力F/N

手移动距离s/m

钩码钩码上升高重G/N 度h/m

5．分析实验数据：

进一步思考并回答。

边实验边填表。

分析实验误差，进一步理指出要使重物重一些，误差就解有用功和额外会小一些。

功。并会

测量有用

功和总

功。

（1）不相等

（2）手拉绳做的功多

（3）有摩擦，在提起重物时还要提起动滑

（1）手拉绳所做的功与动滑轮拉钩码所做的功是否相轮。

等？

（2）哪一个做的功多一些？

（3）你认为产生这一现象的原因是什么？

二、机械效率

工作中，我们总是希望额外功越少越好；也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。它反映了机械的一种性能。

计算公式：三者之间的关系：

注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，η＜1。

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？

通过多媒体展示例题：

1、利用如图2所示的滑轮组，在F=80N的拉力作用下,将一个重为180N的物体匀速举高1m，绳重、摩擦不计。

求：总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。

图2 （1）组织学生分析、讨论、计算

（2）展示学生解题过程

经过讨论回答：机械效率没有单位，

总小于1，用百分数表示。

意在练习机械效率公式的应用、使学生加深认识有用功、额外功和总功的概念。

学生动手实验

锻炼分析实际问题的能力。

通过交流与合作，培养学生团结合作精神。

通过该例题的演算进一步让学生理解有用功和总功及机械效率，

（3）总结、评价

理论联系实际，同时培养2、例题 起重机把质量0.5t的重物匀速提升了3m，培养学生将科学生规范学知识应用于的解题习而他的电动机所做的功是3.4×10错误！未找到引用源。日常生活和社惯，提高j，起重机的机械效率是多少？g取10N/Kg 会实践的意识。

学生的计 解：起重机匀速提升重物所用拉力与物体重力相等

算能力

F=G=mg=0.5x10错误！未找到引用源。kg×10N/Kg=5x10错误！未找到引用源。N 起重机提升重物所做的功是有用功

W有=Fh= 5x10错误！未找到引用源。4N×3m=1.5x10J 电动机所做总功

W总=3.4×10错误！未找到引用源。J 因此起重机的机械效率

η==0.44=44％

错误！未找到引用源。提出问题：如何测量滑轮组的机械效率：

1．实验原理：

2．器材：刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、甲、乙两个滑轮组、长约2m的细绳。

3．步骤：

①用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。

②分别记下钩码和弹簧测力计的位置。

③缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F值，用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将这三个量填入表格。

④算出有用功W有用、总功 W总功、机械效率η并填入表格。

实G验

次

数

(N) 1

2

3

4

h(m) W有用F （J）

(N) s (m) W总η

（J）

结论：

1．动滑轮重一定,物重越大，机械效率高。

2．物重一定，动滑轮越重，机械效率低。

讨论：如何提高滑轮组的机械效率？

讨论后得出：

提高滑轮组的机械效率的主要方法有：

尽可能地增加物重，

减小动滑轮重，

减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦。

我们利用斜面做功时，目的是把物体抬到一定高度克服物体重力处。我们不把它竖起提升，而是沿着斜面把它拉上去，所做的功是这是为了省力。演示：请看这里，沿斜面拉物体时，什有用功，拉力所么是有用功？什么是总功？如何计算斜面的机械效做的功率？

功

是总

拓展训练

W有W总结论：在斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度

越大，斜面的机械效率越高；在斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越高。

斜面越省力，机械效率越低；

斜面越费力，机械效率越高。

课堂小结

让学生分组讨论，总结本节学到了什么知识，有哪些收（5分钟）

获？

15.2机械效率

一．功的原理：使用任何机械都不能省功。

二．机械效率

1.三种功

（1）有用功W有：我们所需要的功

（2）额外功 W額：对于额外负担所不得不做的功。

（3）总功 W总：有用功与额外功。

板书设计

2.机械效率：有用功与总功之比。

W3.公式

：

有W总

η是没有单位的物理量，小于1，常用百分数表示。

三、测量滑轮组的机械效率

1.实验原理

2.器材

3.步骤

布置作业

教学反思

优化设计15.2 学生自己归纳总结，分小组发言，教师对学生归纳发言较好的给予表扬，并指出其中的不足。

让学生有表现自我的机会，并且发现学习过程中出现的问题。

本节课中需教会学生如何去判断什么是有用功，什么是额外功？对于一件事情，只要目的不同，那么有用功就不一样。另外，在测量机械效率的实验中，注意一定要匀速竖直向上拉绳子，否则误差可能较大。