人教版物理八年級(jí)下12.3機(jī)械效率教案

/第十二章簡單機(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：①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。②培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。1.3情感態(tài)度與價(jià)值觀：①培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度②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——?dú)w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,比擬手拉繩做的功與動(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,假設(shè)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)行屢次實(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,這局部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)小組選的方法最好？如下圖的三種方法供參考：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?！編煛空?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,比擬優(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：①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？②無論他采取哪種方法都必須做的功是他對(duì)什么做的功？③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】①手拉繩所做的功與動(dòng)滑輪拉鉤碼所做的功是否相等？②哪一個(gè)做的功多一些？③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。【生】答復(fù)以下問題：①不相等②手拉繩做的功多③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,η＜1?！旧繉W(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？通過多媒體展例如題：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：①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量鉤碼所受的重力G并填入表格。②分別記下鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置。③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。④算出有用功W有用、總功

W總功、機(jī)械效率η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〕η1234【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)本錢。2、當(dāng)W有一定時(shí),減少W額,可提高效率.比方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.比方,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)械效率上下的主要因素有：①動(dòng)滑輪越重,個(gè)數(shù)越多那么額外功相對(duì)就多。②提升重物越重,做的有用功相對(duì)就多。③摩擦,假設(shè)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)總功利用率上下的物理量,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30—40%；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=ηW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／η斜面：W總=fL+Gh=FL機(jī)械效率定義：有用功跟總功的比值。即η物理意義機(jī)械效率是表示機(jī)械對(duì)總功利用率上下的物理量.假設(shè)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。課堂練習(xí)1、以下說法正確的選項(xiàng)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)械效率說法正確的選項(xiàng)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,說明它做的功越多3、如下圖,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,假設(shè)重物受到斜面的摩擦力為f,斜面的機(jī)械效率η,那么〔C〕A.f=F,η=Gh/FL B.f=F-Gh/L,η=1-Gh/FLC.f=F-Gh/L,η=Gh/FL D.f=F,η=1-Gh/FL

4、某同學(xué)做滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中,用如下圖的甲、乙兩滑輪組提升同一重物．假設(shè)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)算比擬甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率；

〔2〕假設(shè)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。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=ηW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／η斜面：W總=fL+Gh=FL2、機(jī)械效率定義：有用功跟總功的比值。即η物理意義機(jī)械效率是表示機(jī)械對(duì)總功利用率上下的物理量.假設(shè)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)本錢。由η＝＝可知:A.當(dāng)W有一定時(shí),減少W額,可提高效率.比方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.比方,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,