人教版物理八年級(jí)下12.3機(jī)械效率教案

第十二章 簡(jiǎn)單機(jī)械 第三節(jié) 機(jī)械效率1 教學(xué)目標(biāo)1.1 知識(shí)與技能： 明確有用功、額外功、總功的概念 知道機(jī)械效率的意義 機(jī)械效率的公式及應(yīng)用 測(cè)滑輪組的機(jī)械效率測(cè)斜面的機(jī)械效率1.2過程與方法：通過師生互動(dòng)，讓學(xué)生理解有用功、額外功、總功。理解功的計(jì)算公式，知道功的原理和概念。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。1.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)世界觀。2 教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn)/易考點(diǎn)2.1 教學(xué)重點(diǎn)有用功、總功、額外功的概念；機(jī)械效率的計(jì)算和怎樣提高機(jī)械效率2.2 教學(xué)難點(diǎn)機(jī)械效率的計(jì)算和怎樣提高機(jī)械效率3 專家建議機(jī)械效率應(yīng)用公式，最重要的是分清楚有用功和總功，明白有用功、總功的概念利用所學(xué)知道如何提高機(jī)械效率。4 教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)探究歸納總結(jié)補(bǔ)充講解練習(xí)提高5 教學(xué)用具多媒體，教學(xué)用直尺、斜面、杠桿、滑輪6 教學(xué)過程6.1 引入新課【師】我國的許多農(nóng)村都沒有自來水，人們?yōu)榱耸秤盟?，要從井中打水，在從井中提水上來的過程中，人們對(duì)哪些物體做了功？【生】水桶、滑輪【師】這些功都是人們希望做的嗎？對(duì)誰做的功才是有用的呢？【師】下面我們進(jìn)行這樣的一個(gè)實(shí)驗(yàn)來看看：以動(dòng)滑輪為例，比較手拉繩做的功與動(dòng)滑輪對(duì)重物做的功。設(shè)計(jì)方案：需測(cè)量的物理量和使用工具：【師】實(shí)驗(yàn)中需要注意哪些點(diǎn)？【生】測(cè)拉力時(shí)，應(yīng)勻速拉動(dòng)彈簧秤。還有繩自由端的拉力方向以豎直向上為宜，若方向向下，操作、讀數(shù)均不方便?！編煛拷酉聛碜约涸O(shè)計(jì)表格，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格。實(shí)驗(yàn)次數(shù)彈簧秤拉力（N）拉動(dòng)距離（m）手對(duì)物體做功（物重G）得出結(jié)論：手拉繩做的功與動(dòng)滑輪對(duì)重物做的功是_(等或不等)的。結(jié)合我們課堂剛開始的提問，在上面的活動(dòng)中，將鉤碼提升至一定的高度是我們的目的，所做的功叫做有用功，記作：W有用 ；在使用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，需克服摩擦力作功，還要克服動(dòng)滑輪的重力做功，這部分功雖然并非我們所需要的，但又不得不做，我們將它們叫做額外功，記作：W額外；如果把手的拉力（即動(dòng)力）對(duì)動(dòng)滑輪做的功叫做總功，6.2 新知介紹一、有用功、額外功、總功【師】上面我們已經(jīng)介紹了有用功和額外供的定義了。那么接下來，為了熟悉有用功、額外功和總共的概念，我們來看這樣的案例。案例：小明家最近買了一處新樓房，家在三樓。想把洗手間、廚房裝修一下，需把沙子運(yùn)到三樓。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)需要，選擇器械幫助小明家解決這個(gè)問題，看看哪個(gè)小組選的辦法最好？如圖所示的三種方法供參考：第1種是人直接提著沙子上樓；第2種是把沙子放進(jìn)桶里，人通過動(dòng)滑輪把沙子拉上樓；第3種是把沙子放進(jìn)質(zhì)量較小的袋子里，人通過動(dòng)滑輪把沙子拉上樓。【師】請(qǐng)學(xué)生發(fā)表自己的見解，提出各種方案。并對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行討論，比較優(yōu)缺點(diǎn)?！旧拷?jīng)過討論。第一種方法太不方便。第三種方法最好，因?yàn)樗鹊诙N方法用的力小。提升相同高度做的功少。有用功和額外功、總功【師】結(jié)合用動(dòng)滑輪提升沙子，請(qǐng)同學(xué)們觀看提沙子過程的視頻。思考：在把沙子從一樓運(yùn)上三樓的過程中，每種方法中各對(duì)哪些物體做了功？無論他采取哪種方法都必須做的功是他對(duì)什么做的功？在幾種不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分別是什么？【板書】一般來說，有用功：機(jī)械對(duì)外所做的功額外功：機(jī)械克服自身部件的重力和摩擦力所做的功總功：動(dòng)力對(duì)機(jī)械所做的功?？偣Φ扔谟杏霉εc額外功之和?！編煛壳懊鎸?shí)驗(yàn)中，正如各位同學(xué)所想的，第三種方法最好，因?yàn)榈谌N方法做的額外功最少，總功最少?！編煛楷F(xiàn)在大家討論：不使用機(jī)械直接提升物體做的功，與使用機(jī)械提升物體做的功一樣嗎？（手拉繩做的功與動(dòng)滑輪對(duì)沙子做的功相等嗎？）如果通過實(shí)驗(yàn)探究這個(gè)問題？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：用手通過一只彈簧測(cè)力計(jì)拉一個(gè)動(dòng)滑輪，沿豎直方向勻速緩慢提起重為G的鉤碼。為了探究上述問題需要測(cè)量的物理量是：手對(duì)繩的拉力F、手移動(dòng)的距離s、鉤碼的重力、鉤碼上升的高度h。改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上述測(cè)量。設(shè)計(jì)表格，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表中。次數(shù)手的拉力F/N手移動(dòng)距離s/m鉤碼重G/N鉤碼上升高度h/m123分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：【師】手拉繩所做的功與動(dòng)滑輪拉鉤碼所做的功是否相等？哪一個(gè)做的功多一些？你認(rèn)為產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是什么？分析實(shí)驗(yàn)誤差，指出要使重物重一些，誤差就會(huì)小一些?！旧炕卮饐栴}：不相等手拉繩做的功多有摩擦，在提起重物時(shí)還要提起動(dòng)滑輪。二、機(jī)械效率【師】工作中，我們總是希望額外功越少越好；也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。在物理學(xué)中，用機(jī)械效率表示有用功在總功中所占的比例。計(jì)算公式：三者之間的關(guān)系：注意：對(duì)于實(shí)際機(jī)械，由于總是有額外功存在，1。【生】學(xué)生討論：1.機(jī)械效率有單位嗎？2為什么機(jī)械效率沒有大于1的？3用小數(shù)和百分?jǐn)?shù)來表達(dá)機(jī)械效率，你認(rèn)為那種表達(dá)更好？通過多媒體展示例題：利用如圖2所示的滑輪組，在F=80N的拉力作用下,將一個(gè)重為180N的物體勻速舉高1m，繩重、摩擦不計(jì)。求：總功、有用功、額外功和滑輪組的機(jī)械效率?！編煛咳绾螠y(cè)量滑輪組的機(jī)械效率；通過實(shí)驗(yàn)，探究機(jī)械效率的求法：1實(shí)驗(yàn)原理：2器材：刻度尺、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、鐵架臺(tái)、甲、乙兩個(gè)滑輪組、長約2m的細(xì)繩。3步驟：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量鉤碼所受的重力G并填入表格。分別記下鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置。緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，讀出拉力F值，用刻度尺測(cè)出鉤碼上升的高度h和彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)的距離s，將這三個(gè)量填入表格。算出有用功W有用、總功W總功、機(jī)械效率并填入表格。實(shí)驗(yàn)次數(shù)G (N)h(m)W有用（J）F(N)s(m)W總（J）1234【師】實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1動(dòng)滑輪重一定,物重越大，機(jī)械效率高。2物重一定，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率低。討論：如何提高滑輪組的機(jī)械效率？【生】得出：提高滑輪組的機(jī)械效率的主要方法有：盡可能地增加物重，減小動(dòng)滑輪重，減輕繩重和滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦三、提高機(jī)械效率的方法1、提高機(jī)械效率的意義：減少能耗，降低生產(chǎn)成本。2、當(dāng)W有一定時(shí),減少W額,可提高效率.比如影響滑輪組效率的因素有:動(dòng)滑輪和繩重；繩與輪之間的摩擦.所以,我們可以使用輕質(zhì)材料做動(dòng)滑輪或盡量減少動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)；還可通過加潤滑油來減少軸處的摩擦及使用較細(xì)的繩子等措施,以此來提高它的效率. 當(dāng)W額一定時(shí),增加W有,可適當(dāng)提高機(jī)械效率.比如,對(duì)于同一滑輪組(額外功不變),增加所提物體的重, 就會(huì)越大,機(jī)械效率就會(huì)越高. 總之,提高機(jī)械效率的方法：減小機(jī)械自重、減小機(jī)件間的摩擦。對(duì)于滑輪組而言,要提高效率,可增加有用功的同時(shí)盡量減小額外功.四、機(jī)械效率的測(cè)量原理：【師】應(yīng)測(cè)物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離S。器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還需刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)。步驟：必須勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼升高，目的：保證測(cè)力計(jì)示數(shù)大小不變。結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：動(dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。提升重物越重，做的有用功相對(duì)就多。摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機(jī)械效率。五、機(jī)械效率與功率的區(qū)別功率是表示機(jī)械做功的快慢,功率大只表示機(jī)械做功快；機(jī)械效率是表示機(jī)械對(duì)總功利用率高低的物理量,效率高只表示機(jī)械對(duì)總功的利用率高.因此,功率大的機(jī)械不一定機(jī)械效率高。如內(nèi)燃機(jī)車的功率是4210W,但它的效率只有3040%；而機(jī)械效率高的機(jī)械,它的功率不一定就大,如兒童玩具汽車的電動(dòng)機(jī)效率可達(dá)80%,但功率只有幾瓦.6.3 復(fù)習(xí)總結(jié)和作業(yè)布置課堂知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：有用功：定義：對(duì)人們有用的功。計(jì)算公式：W有用Gh（提升重物）=W總W額=W總斜面：W有用=Gh額外功：定義：并非我們需要但又不得不做的功。公式：W額=W總W有用=G動(dòng)h（忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組）斜面：W額=fL總功：定義：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功公式：W總=W有用W額=FS= W有用斜面：W總= fL+Gh=FL機(jī)械效率定義：有用功跟總功的比值。即物理意義 機(jī)械效率是表示機(jī)械對(duì)總功利用率高低的物理量.若機(jī)械效率越大,表示該機(jī)械對(duì)總功的利用率越高,即機(jī)械做的有用功占它所做的總功的比例越大,或者說額外功占總功的比例越小,也說明該機(jī)械的性能越好. 提高機(jī)械效率方法：1.額外功不變的情況下，增加有用功：增加物體的重。2.有用功不變的情況下減少額外功：減少滑輪與繩子之間的摩擦。1 課堂練習(xí)1、下列說法正確的是（ C ） A、機(jī)械的功率越大，做功越多 B、機(jī)械的效率越高，做功越快 C、機(jī)械的功率越大，做功越快 D、有用功越多，機(jī)械的效率越高2、關(guān)于功、功率、機(jī)械效率說法正確的是（ C ） A、功率越大，做功越快，機(jī)械效率越大 B、做功越少，功率越小，機(jī)械效率越小 C、功率越大，反映做功越快，與機(jī)械效率無關(guān) D、機(jī)械效率越大，表明它做的功越多3、如圖所示，一物重為G，從斜面的底端A，在拉力F作用下，勻速運(yùn)動(dòng)到頂端B，若重物受到斜面的摩擦力為f，斜面的機(jī)械效率,則 （ C ）A.f=F,=Gh/FL B.f=F-Gh/L,=1-Gh/FLC.f=F-Gh/L,=Gh/FL D.f=F, =1-Gh/FL4、某同學(xué)做滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中，用如圖所示的甲、乙兩滑輪組提升同一重物若物重為120N，每個(gè)動(dòng)滑輪重20N，摩擦及繩重不計(jì)（1）通過計(jì)算比較甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率；（2）若甲掛的重物為180N，它的機(jī)械效率為多少？通過計(jì)算你發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？答案：機(jī)械效率為90%，同一滑輪組，所提重物越重，機(jī)械效率越高。2 作業(yè)布置1、完成配套課后練習(xí)題7 板書設(shè)計(jì)第十二章簡(jiǎn)單機(jī)械 機(jī)械效率1、有用功、額外功、總功有用功：定義：對(duì)人們有用的功。公式：W有用Gh（提升重物）=W總W額=W總斜面：W有用=Gh額外功：定義：并非我們需要但又不得不做的功。公式：W額=W總W有用=G動(dòng)h（忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組）斜面：W額=fL總功：定義：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功公式：W總=W有用W額=FS= W有用斜面：W總= fL+Gh=FL2、機(jī)械效率定義：有用功跟總功的比值。即物理意義 機(jī)械效率是表示機(jī)械對(duì)總功利用率高低的物理量.若機(jī)械效率越大,表示該機(jī)械對(duì)總功的利用率越高,即機(jī)械做的有用功占它所做的總功的比例越大,或者說額外功占總功的比例越小,也說明該機(jī)械的性能越好. 3、提高機(jī)械效率的方法提高機(jī)械效率的意義：減少能耗，降低生產(chǎn)成本。由可知: A.當(dāng)W有一定時(shí),減少W額,可提高效率.比如影響滑輪組效率的因素有:動(dòng)滑輪和繩重；繩與輪之間的摩擦.所以,我們可以使用輕質(zhì)材料做動(dòng)滑輪或盡量減少動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)；還可通過加潤滑油來減少軸處的摩擦及使用較細(xì)的繩子等措施,以此來提高它的效率. B.當(dāng)W額一定時(shí),增加W有,可適當(dāng)提高機(jī)械效率.比如,對(duì)于同一滑輪組(額外功不變),增加所提物體的重, 就會(huì)越大,機(jī)械效率就會(huì)越高. 總之,提高機(jī)械效率的方法：減小機(jī)械自重、減小機(jī)件間的摩擦。對(duì)于滑輪組而言,要提高效率,可增加