机械效率物理教案

机械效率物理教案机械效率物理教案1

基本信息

课题名称

机械效率

授课类型

新授

课时

所属教材名目

人教版学校物理第十二章第3节

教学目标

学问与力量

（1）能结合实例分析什么是有用功、额外功和总功。

（2）能说出机械效率的含义，知道机械效率是小于1的。能利用机械效率的公式进行简洁的计算。

（3）通过试验了解滑轮组机械效率的凹凸与物体重力的大小有关。

过程与方法

（1）通过参加测滑轮组机械效率的活动，使同学加深对有用功、额外功和总功的熟悉。

（2）学习拟定简洁的科学探究方案和试验方案。

情感态度与价值观

（1）激发同学的学习爱好和对科学的求知欲望，培育同学发觉问题、提出问题和解决问题的力量。

（2）在教学活动中培育同学与他人合作的意识。

教学

重难点

重点

理解机械效率

难点

测量滑轮组的机械效率

教学预备

教学方法

讲授法演示法探究法争论法阅读法自学法

教学过程

老师活动

同学活动

设计意图

（一）引入新课

投影，老师引导同学观看的同时提问。

老师：这篇传奇故事告知我们什么？

老师：他为什么聪慧呢？

（二）导学达标

1．有用功、额外功和总功

投影，提出问题：有什么方法将教室门口的沙子运上教学楼3楼？那种方法较好？（直接拿着桶从楼梯走上去、用动滑轮、定滑轮拉上去、用袋子装着直接从上面吊上去等）

老师：这里供应一些器材和相关的数据，请同学们争论一下用哪种方法好？

老师：在把沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？

老师：无论他实行哪种方法都必需做的功是什么？

老师：使用机械时对人们有用的功我们叫有用功。

老师：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？

老师：人们不需要但又不得不做的功我们叫额外功。

老师：有用功与额外功的总和我们叫总功。

2．机械效率

①机械效率的引出

【分组争论】

方案一（直接用桶提）：有用功600J；额外功2520J；总功3120J。

方案二（用动滑轮和桶）：有用功600J；额外功180J；总功780J。

方案三（用动滑轮和袋）：有用功600J；额外功90J；总功690J。

老师：在这三种方法中，哪一种方法有用功跟总功的比值大？

老师：方案三（用动滑轮和袋）做的额外功最少。

老师：有用功跟总功的比值越大，我们就说机械效率高。

公式：η=W有用/W总

②机械效率的特点

老师：机械效率在数值上有什么特点。

老师：引导同学争论机械效率可不行能等于或大于1。

(有用功总小于总功，所以机械效率总小于1)

老师：不同机械的效率可能不同，同样的机械在不同的状况下效率也不尽相同。

机械的效率越高，越能发挥机械设备的作用。你有哪些方法提高机械的效率？

（同学争论沟通总结）

老师：机械效率的凹凸对我们有重要的现实意义，所以我们常常要了解机械的效率。请看下面这台机械。

③机械效率的计算投影例题

起重机把重力为4×103N的重物匀速提升了6m，而它的电动机所做的功是4.8×104J，起重机的机械效率是多少？

老师：依据刚才所学试一试

3.【试验探究】滑轮组的机械效率跟哪些因素有关？

老师:今日我们主要探究相同滑轮组的机械效率跟物体的重力有什么关系？

老师：我们利用试验来探究相同滑轮组的机械效率跟物体的重力究竟有什么关系？

老师：试验中需要什么测量工具，要测量那些物理量？

用刻度尺分别测出距离S、高度h

老师：怎么计算有用功、总功？请写出表达式。

老师：试验原理是η＝W有用/W总＝Gh/FS

老师：测量过程中应留意：①要匀速拉动物体。②拉力方向应竖直。

老师：如何读数？

投影

同学分组探究，老师巡回指导，了解学情，调整教学。

展现同学的试验数据（2-3组代表）

小组内分析数据，归纳总结

全班沟通试验结论：

次数

钩码所受重力G/N

提上升度h/m

拉力F/N

绳端移动的距离s/m

有用功W有用/J

总功W总/J

机械效率

η

1?

2?

3?

（三）课堂小结

让同学归纳本节课学到的学问。

（四）课堂练习

思索回答

同学：这位宰相很聪慧。

同学甲：他借皇帝的手惩治伴计。

同学乙：他让伴计铺张了好多力气。

同学丙：伴计们做了许多无用功。

思索回答

同学：对沙、桶、袋、人、动滑轮做了功。

同学：对沙做功。

同学：对桶做功。

同学：对动滑轮做功。

同学：对人和口袋做功。

同学：方案三（用动滑轮和袋）。

同学：机械效率没有单位，总小于1。

同学：机械效率常用百分数表示。

同学：改进结构，使之更合理、更轻松。

同学：常常保养，定时润滑。

（同学小组相互争论沟通，得出答案）

同学：用弹簧测力计测分别测出：钩码重力G、拉力F

同学：W有用＝Gh；W总＝FS

同学：眼睛要紧随测力计且示数稳定时读数，视线与指针指示位置垂直。准时记录数据。

激发爱好

导入新课

调动同学学习的乐观性

培育分析力量

培育同学的沟通协作力量

培育同学口头表达力量

培育同学探究力量和总结概括力量

培育同学的理解力量

培育同学的归纳总结力量

培育同学探究力量和沟通协作力量

培育同学探究力量

培育同学探究力量

提高同学的创新思维力量

培育同学分析数据、归纳概括力量。

构建本节课学问体系

培育同学运用学问解决问题的力量

教学反思

本节课以试验探究、以同学为主体、注意培育同学力量。让同学经受试验探究的过程，从试验目的，原理，器材，猜想，设计，操作，评估等过程，都是同学逐步逐步层层推动而实现的。发挥同学自主学习的力量，基于已有的平均速度的概念的基础上，猜想小车下落的过程运动，设计出利用比较平均速度，证明小车下落时运动特点，并通过试验，得到明确的证明，以及通过小组同学合作争论，得出试验中需要完善的环节。

机械效率物理教案2

（一）教材：人教社九年义务训练学校物理第一册

（二）教学要求

（l）知道什么是有用功、额外功和总功。

（2）知道什么叫机械效率，知道计算公式。知道械效率总小于1。

（3）知道提高机械效率的意义和主要方法。

（三）教具

滑轮、钩码、线、弹簧秤、铁架台、刻度尺。

（四）教学过程

一、复习提问

1．功的原理是什么？

2．演示（按图1装置）并提问。

用图1的滑轮来提升重5牛的物体，应用功的原理求在细绳端需要加多大的拉力？（动滑轮重忽视不计）

要求一名同学板演，其他同学在笔记本上演算，老师讲评并给出正确解答。

二、进行新课

1．有用功、额外功和总功

（1）演示试验

用弹簧秤匀速拉动绳端，使重物G上升。从弹簧秤读出拉力f的值，用刻度尺测出重物提升的高度h和弹簧秤移动的距离s。以下边讲边板书：

“试验数值G＝5牛，h＝0.5米，f＝3牛，s＝1米。

弹簧秤的拉力（动力）对动滑轮做的功：w动＝f·s＝3牛×1米＝3焦，

提高重物，动滑轮克服阻力做的功：w阻＝G·h＝5牛×0.5米＝2.5焦”

（2）提问：由试验可以看到w动＞w阻，这是为什么？

同学回答，老师总结：前面讨论简洁机械和功的原理时，我们没有考虑摩擦，没有考虑使用动滑轮提升重物时动滑轮本身重等因素，是抱负状况。实际上，我们用动滑轮等简洁机械提升重物时，由于要克服摩擦以及不得不把动滑轮一起提升，这时我们用的力（动力）就比没有摩擦时要大（该试验中，抱负状况下拉力是2.5牛，而实际的拉力是3牛）。做的功要比没有摩擦时大一些（该试验中，不考虑摩擦时动力做的功是2.5焦，而实际动力对滑轮做的功是3焦）。

（3）总结并边讲边板书

①在用动滑轮提高重物的试验中，用来提高物体的功对我们是有用的，是必需做的。

板书：“1．有用功（w有用）：利用机械工作时对人们有用的功叫有用功”（留意，本节标题暂不出）

问：本试验中的有用功是多少？答：w有＝G·h＝5牛×0.5米＝2.5焦。

②本试验中，用来克服摩擦做的功、把动滑轮提升0.5米做的功对我们没有用，但又不得不做的功，这种功叫额外功。使用任何机械做额外功是不行避开的。

板书:“2．额外功（w额外）：对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功”

③本试验中，有用功加额外功是总共做的功，叫总功。

板书：“3．总功（w总）：有用功与额外功的总和叫总功”

问：本试验中总功w总＝？

答：w总＝f·s＝f·2h＝3牛×1米＝3焦。

问：本试验中做的额外功是多少？

答：w额外＝w总－w有用＝3焦－2.5焦＝0.5焦。

2．机械效率

问：依据以上试验，你能算出有用功在总功中占的百分比吗？

同学演算，答出计算过程和结果。

答：83.3％。

老师小结并板书：“4．机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率”

板书：补写本节标题：“三、机械效率”

有用功总小于总功，所以机械效率总小于1”

老师指出：表示机械效率的字母的读音。机械效率用百分数表示，没有单位。

问：某起重机的机械效率是70%，它表示什么意思？

答：使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是70%，也可以说有用功在总功中占有70%，另30％做的是额外功。

3．提高机械效率

阅读课本提高机械效率一段，小结要点，指出实行减小额外功是提高机械效率的有效方法。

三、巩固练习

例题：用图2所示滑轮组把重600牛的货物匀速提高2米，所用的拉力是375牛，求总功、有用功和这个滑轮组的机械效率。

要求同学板演，老师讲评。

老师小结：解答这类问题首先要仔细审题，弄清已知条件。其次要留意，用滑轮组提起货物的高度与人把绳子末端拉下的距离之间的关系。还要分清总功和有用功。总功是人利用滑轮提升货物时总共做的功，也就是人拉绳子的力做的功（或说动力对滑轮组做的功），计算时，功（w总）＝拉力（f）×绳端所通过的距离（s）。有用功是指滑轮组克服货物所受重力竖直上升所做的功，计算时，有用功（w有用）＝f·s。由于货物匀速上升，所以滑轮对货物拉力的`大小等于货物重，即f＝G。货物提升的高度s用字母h表示（要与动力通过的距离s加以区分）。所以，有用功（w有用）＝货物重（G）×货物提升ツ高度（h）。

应当指出，在涉及机械效率问题时，功的原理也是适用的。这时动力所做的功等于机械克服阻力所做的功。使用机械时仍不省功，而且还要不行避开地做额外功。

四、布置作业：

1．课本章后习题8，要求计算出总功、有用功、机械效率。依据计算结果答出哪些说法正确。

2．预习课本试验：测滑轮组的机械效率。

机械效率物理教案3

【教学目标】

一、学问与技能

1．知道利用斜面拉物体时，有用功与总功的计算方法，会计算斜面的机械效率。

2．会测定斜面的机械效率，并会运用掌握变量法的试验方法进行探究试验。

3．知道提高机械效率的意义和主要方法。

二、过程与方法

1．从生活实际动身，培育探究物理学的有关学问的爱好以及深化熟悉事物的力量。

2．亲身经受测量斜面机械效率的过程，通过参加探究影响斜面的机械效率因素的活动，学习拟定简洁的科学探究方案和试验方案，并培育自主合作探究的力量。

三、情感、态度与价值观

1．让同学学会关注生产、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，进行充分的沟通与合作，培育同学严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。

【试验教具】

同学用试验器材：弹簧测力计、刻度尺、木板斜面、毛巾、玻璃、带钩的方木块、长方体铁块、砝码。

老师用试验器材：器材同上。

软件：Flash课件。

【教学过程】

一、创设情景，导入新课

师：工人往高处搬重物时，一般会用什么方法？

生：用木板搭成一个斜面，把重的东西推上去或拉上去。

师：为什么这么做呢？

生：由于斜面可以省力。

师：斜面这种省力的机械，在生活中有很多运用，同学们都见过哪些斜面？

生：盘山大路就是一个大斜面。（大屏幕）

师：还有吗？

生：我们骑自行车上坡时，走S形路线会更简单一些。也是利用了斜面可以省力。

师：这盘山大路像不像S形？

师：桥梁的引桥也是一个斜面，而且桥面越高，引桥也越长。（大屏幕）

师：既然使用斜面可以省力，那能不能省功呢？

生：不能。由于使用任何机械都不能省功。

师：说得很好。实际上使用任何机械都会不行避开的做一些额外功，这样使得有用功总是小于总功，有用功占总功的百分比就是机械效率，我们用它来描述利用机械做功的效率，那么斜面的机械效率究竟与哪些因素有关呢？它的省力状况与它的机械效率有什么关系吗？

二、合作沟通，解读探究

1．提出问题：

师：这节课我们就一起来探究斜面的机械效率。

师：我们利用斜面做功时，目的是把物体抬到肯定高度处。我们不把它竖起提升，而是沿着斜面把它拉上去，这是为了省力。演示：请看这里，沿斜面拉物体时，什么是有用功？什么是总功？如何计算斜面的机械效率？

生：克服物体重力所做的功是有用功，拉力所做的功是总功。

师：我们需要哪些测量仪器？需要测量哪些物理量呢？

生：需要弹簧测力计和刻度尺。要测出物体重力，斜面高度，拉力，斜面长度。

斜面的机械效率：（大屏幕）

师：你们预备怎样测量拉力的大小？

生：用弹簧测力计钩住物体，沿斜面匀速向上拉，读出测力计的示数即为拉力的大小。

师：知道了如何测量斜面的机械效率了，同学们猜想一下，斜面的机械效率可能与哪些因素有关呢？

2．进行猜想：

生：斜面的机械效率可能与斜面的高度、斜面长度、倾斜程度、斜面坡度、斜面粗糙程度、所拉物体重力有关。（大屏幕）

师：能说说你们的猜想依据吗？

生：我觉得可能与斜面的粗糙程度有关，斜面越粗糙，克服摩擦力所做的额外功就越多，机械效率越低。

师：有道理。摩擦是影响机械效率的一个重要因素，摩擦力越大，做的额外功就越多，机械效率就越低。

生：我觉得可能与斜面的倾斜程度有关，斜面的倾斜程度越大，把物体提升得也越高，机械效率就越高。

生：我认为可能与斜面的坡度有关。坡度越大，斜面的机械效率越高。

生：我觉得可能与物体的重力有关，物体越重，所以机械效率高（或越低）。

生：我认为可能与斜面的长度有关，斜面越长，克服摩擦力所做的额外功也越多，机械效率就越低。

生：我认为可能与物体对斜面的压力有关，压力越大，机械效率越低（或越高）。

生：我认为可能与斜面的高度有关，斜面越高，做的有用功就越多，机械效率越高。

师：很不错，同学们猜想了这么多因素，而且说得有理有据。我们能不能把这些因素中相类似的因素合并合并，把问题简化一下呢？谁来说？

生：我觉得斜面的坡度与斜面的倾斜程度可以合并。

师：坡度与倾斜程度是不是一个意思呀？

生：我觉得物体对斜面的压力与物体的重力可以合并。

师：物体越重，对斜面的压力也越大，那我们把它们合并为重力，由于压力不太好测量。

生：我认为斜面的高度与斜面的长度也都可以合并为斜面的倾斜程度，由于固定高度，只转变长度或固定长度只转变高度都相当于转变了斜面的倾斜程度，效果是一样的。

师：说得有道理，你能来演示给我们看看吗？

生：演示并解说。把斜面长度固定，只转变斜面高度，斜面的倾斜程度变了；把斜面高度固定，只转变斜面的长度，斜面的倾斜程度也变了。这两种方法达到的效果是一样的。

师：这两种方法都转变了斜面的倾斜程度。但哪一种方法更简便？

生：固定高度，转变斜面的长度更简便。

师：根据同学们的争论结果，进行合并后，影响斜面的机械效率的因素有几个？

生：斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度、物体重力。（大屏幕）

3．设计方案：

师：要证明同学们的猜想是否正确，最好的方法就是做试验，由于试验是检验真理的唯一标准。但是在做试验之前，我们必需先设计好试验方案，由于只有这样，才能让试验有条不紊的进行。

师：当一个物理量与几个因素有关，我们用什么方法来进行探究呢？

生：掌握变量法。

师：当一个量与多个因素有关，在探究其中一个因素时，我们要掌握其它的因素肯定，这就是掌握变量法。由于探究的因素较多，我们的时间也有限，所以各小组的同学只能就其中一个你比较感爱好的问题来进行探究，各小组争论一下，我来分分组，同时请各小组组长来领取试验报告单。把你们的设计方案写下来，画出试验的图例和试验表格。

生设计试验，师巡察。发觉问题准时给与关心。

4．展现沟通结果：

生1：在探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系时，掌握斜面的粗糙程度和物体重力肯定，转变斜面的倾斜程度。分别就较缓、较陡、最陡做三次。这是我们的设计方案图和表格。

师：大屏幕展现方案一。（强调材料任意选择其中一种）（动画及表格）

附表格一：

试验次数

斜面坡度

斜面材料

斜面高

/m

小车重

/N

有用功

/J

斜面长度/m

拉力

/N

总功

/J

机械效率

1

较缓

木板

2

较陡

木板

3

最陡

木板

生2：在探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系时，掌握斜面的倾斜程度和物体重力肯定，转变斜面的粗糙程度。分别在毛巾、木板、玻璃斜面上做三次。这是我们的方案图和表格。

师：大屏幕展现方案二。（动画及表格）

附表格二：

试验次数

斜面坡度

斜面材料

斜面高/m

小车重/N

有用功/J

斜面长度/m

拉力

/N

总功

/J

机械效率

1

较陡

毛巾

2

较陡

木板

3

较陡

玻璃

生3：在探究斜面机械效率与物体重力的关系时，掌握斜面的倾斜程度和斜面粗糙程度肯定，转变物体的重力，分别用较轻、较重、最重的物体做三次。这是我们的方案图和表格。

师：展现方案三。（也强调材料可以任意选择）（动画及表格）

附表格三：

试验次数

斜面坡度

斜面材料

斜面高

/m

小车重

/N

有用功/J

斜面长度/m

拉力

/N

总功

/J

机械效率

1

较陡

木板

较小

2

较陡

木板

一般

3

较陡

木板

最大

5．进行试验：

师：方案已经制定出来了。下面就开头试验吧。同学们边做试验边记录数据。

生：做试验。师巡察。发觉问题准时关心。

6．分析论证，得出结论

师：同学们的试验做完了吗？做完了。把你们的数据及结论拿到前面来展现一下，让大家来共享你们的试验成果吧。哪个小组先来？你们小组先来吧。

生：展现试验。先把试验报告拿到展现台下展现，然后一个同学做演示，一个同学解说。

生1：我们探究的是斜面的机械效率与倾斜程度的关系。我们首先测出了物体重力，记入了表格。试验时，我们选择的是──斜面。先让斜面的倾斜程度较小，把物体沿斜面匀速拉上斜面，读出拉力的大小，记入表格，再用刻度尺测出斜面的长度和高度也分别记入表格。然后渐渐增大斜面的倾斜程度，按同样的方法重做两次试验。最终算出较缓时为＊＊，较陡时为＊＊，最陡时为＊＊。所以我们得出的结论是：斜面的倾斜程度越大，机械效率越高。

师：真不错，说得这么具体。为他们鼓掌。

师：其它探究机械效率与斜面倾斜程度关系的小组得出的结论与他们的相同吗？

生：我们选择的是毛巾斜面，也得到了同样的结论。

师：下面哪个小组上来展现？

生2：我们小组探究的是斜面的机械效率与斜面粗糙程度的关系。掌握斜面的倾斜程度和物体重力肯定，也是先测出了物体重力，记入了表格中，试验时，先在木板表面铺上毛巾，把物体沿毛巾斜面匀速拉上斜面，登记拉力大小，记入表格，用刻度尺测出斜面长度和斜面高度分别记入表格中。然后再在木板斜面和玻璃斜面重复上面的试验。最终分别算出在毛巾表面上时为＊＊，木板表面上时为＊＊，玻璃表面上时为＊＊，我们得出的结论是：斜面越粗糙，斜面的机械效率越低。

师：其它探究这个因素的小组得到的结论是全都的吗？

生3：我们探究的是斜面的机械效率与物体重力的关系。掌握斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度均相同，先测出木块重力，记入表格中，把它沿斜面匀速拉上斜面，测出拉力的大小记入表格中，同时测出斜面长度和斜面高度，也分别记入表格中，然后渐渐在木块上加砝码，转变物体重力，重复上面的试验。最终算出较轻时的为＊＊，较重时为＊＊，最重时为＊＊。这三次的近似相等，所以在误差范围内，我们得出的结论是：斜面的机械效率与物体重力无关。

师；同学们都说得特别好。综合一下同学们的试验结论。我们可以得出影响斜面的机械效率的因素只有两个，即斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度。详细的关系怎样说才算是严密的呢？

生：在斜面的粗糙程度肯定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。

生：在斜面的倾斜程度肯定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越高。

生：斜面的倾斜程度与物体的重力无关。

师：说得特别好。（大屏幕展现结论）

7．评估与沟通

师：我们回到刚才第一个表格中，同学们有没有什么新的发觉？

生：我还发觉，倾斜程度越小，拉力越小，也就是越省力。

师：那综合分析一下省力状况与机械效率大小，你可以得到什么结论？

生：斜面越省力，机械效率越低；斜面越费劲，机械效率越高。

师：既然斜面的倾斜程度越小，机械效率越低，那盘山大路为什么还要把斜面修得那么长呢？

生：为了更省力。

师：特殊是对于较重的物体做功考虑更多的应当是省力的问题，由于假如你不能搬不动动物体，你做的功就等于0，你的机械效率也将为零。这样看来，我们应当在力所能及的范围内，尽量的让斜面更陡一些，更光滑一些，这样就能提高斜面的机械效率了。

师：通过刚才的探究，你最感爱好的是什么？你还想知道有关斜面的哪些方面问题？（大屏幕）

生：我还想知道斜面在生活中还有哪些应用。

师：还有生活中不太起眼的螺丝钉，千斤顶，楼梯等等都是斜面。

生：我想知道为什么斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率就越大。

师；我们可以采纳极端思维法来思索这个问题：假如斜面的倾斜程度为零，也就是水平，当我们沿水平方向拉物体，不行能让物体上升，在提升物体这方面做的功为0，即机械效率为0。假如斜面的倾斜程度最大，也就是竖直，沿竖直方向提升物体时，不需要克服斜面摩擦力做额外功了，此时的机械效率就等于100%。所以斜面的倾斜程度越小机械效率越低；斜面倾斜程度越大机械效率越高。

生：我想知道为什么斜面的机械效率与物体的重力无关。

师：这是由于拉力与重力成正比，关于为什么成正比，同学们到高中就明白了。

生：我还想知道斜面的机械效率与物体运动速度是否有关。

师：你觉得呢？

生：我觉得有关（或无关）

师：你想一下啊，无论速度大还是速度小，只要是匀速，拉物体的力变不变？

生：不变。

师：那你觉得机械效率与速度有关吗？

生：我觉得无关。

生：我还想知道物体在斜面上滚动时的机械效率与滑动时的机械效率有什么区分