人教版（2024新版）八年级下册物理第十二章第4节《机械效率》教案

第第页人教版（2024新版）八年级下册物理第十二章第4节《机械效率》教案教学目标物理观念:结合实例分析什么是有用功、额外功和总功;理解机械效率,会用公式进行简单的计算;通过实验能说出提高机械效率的方法。科学思维:通过观察、分析和讨论,理解额外功产生的原因,知道机械效率η<1。科学探究:测量滑轮组的机械效率,掌握实验方法和技巧;学习运用控制变量法进行探究实验,培养科学思维和实验能力。科学态度与责任: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。教学重难点教学重点:机械效率的概念和意义,机械效率的计算,提高机械效率的途径和意义。教学难点:有用功、总功和额外功之间的区别和联系;运用机械效率的计算公式解决实际问题。教学准备教师准备:教学课件、吸盘(带挂钩)、钩码、细线、弹簧测力计、动滑轮、刻度尺等。学生准备:铁架台、定滑轮、动滑轮、钩码、细线、钩码、刻度尺、弹簧测力计等。教学过程教学环节设计意图一、创设情境导入新课课件展示图片:要把重100N的大米运上三楼,图中画了三种办法。哪种办法最好,哪种办法最不好?学生根据图片回答,可能会有多种答案,教师先不做评价。学习了今天的知识你就明白了,今天我们学习“第4节机械效率”。观看漫画并思考问题,提高学生学习的兴趣,让学生主动参与到课堂学习中,为下面学习有用功与额外功做好铺垫二、新课讲解探究新知探究点一有用功和额外功(一)研究使用动滑轮是否省功。教师:把一个钩码提升一定高度,你能想到几种办法?学生:使用定滑轮。学生:使用动滑轮。学生:直接用手提升。教师:直接用手提升钩码所做的功与使用机械提升物体做功相同吗?演示实验:使用动滑轮是否省功。按照如图所示的方法进行实验。1.如图(甲)所示,用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度,计算拉力所做的功。2.如图(乙)所示,用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度,计算弹簧测力计拉力所做的功。比较两次弹簧测力计拉力所做的功,你能发现什么?找出原因。将数据记录在表格中。做功方式拉力F/N拉力移动的距离s/m拉力做的功W/J直接提升2个钩码用动滑轮提升2个钩码分别计算用手直接提升钩码所做的功和使用动滑轮提升钩码所做的功,两次做功相同吗?学生:使用动滑轮提升钩码所做的功多。归纳总结:使用任何机械都不能省功。小组合作学习:讨论为什么使用动滑轮提升钩码做的功比直接用手提升钩码做的功多。讨论后小组代表回答,其他小组进行补充完善。归纳总结:使用动滑轮时,不可避免地要克服动滑轮重力、绳子重力做功,还要克服摩擦力做功,所以使用动滑轮所做的功多。(二)有用功和额外功。1.小组合作学习:阅读课本,然后讨论使用动滑轮提升钩码时,哪些是我们需要做的功?哪些是我们不需要、但又不得不做的功?师生共同归纳总结:(1)有用功:将钩码提升一定的高度是我们的工作目的,动滑轮对钩码的拉力所做的功,叫作有用功,用W有用表示。有用功是为了达到某一目的而必须要做的功。(2)额外功:用动滑轮提升钩码时,我们不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功,这部分功叫作额外功,用W额外表示。额外功是对人们没有用,但又不得不做的功。(3)总功:有用功与额外功之和叫总功,用W总表示,W总=W有用+W额外。若使用滑轮组提升重物,则总功为拉力做的功,即动力做的功,即W总=Fs。想想议议:①用水桶从井中提水的时候,所做的功哪部分是有用功,哪部分是额外功?②如果桶掉到井里,从井里捞桶的时候,捞上的桶里带了一些水,这种情况下哪部分是有用功,哪部分是额外功?学生思考回答:①用水桶从井中提水的时候,提水所做的功是有用功,提桶所做的功是额外功。②如果水桶掉到井里,从井里捞水桶的时候,提桶所做的功是有用功,提水所做的功是额外功。2.播放视频“有用功和额外功”,加深学生对有用功和额外功的理解。3.教师:现在你能解答使用哪种方法提升大米最好吗?教师再次展示提升大米的三种方法的图片。学生:方法三,因为使用方法三所做的额外功最少。探究点二机械效率学生阅读课本P18页内容,完成以下问题:1.什么是机械效率?2.机械效率的公式?3.为什么机械效率总是小于100%?教师点拨(课件展示):机械效率通过对直接提升重物和使用动滑轮提升重物时的做功分析,引入对有用功和额外功的学习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用生活中的实例分析有用功和额外功,加深对有用功和额外功的理解自主学习,培养良好的学习习惯,建立机械效率的概念,理解物理意义1.定义:有用功跟总功的比值叫作机械效率。2.计算公式:η=W有用3.物理意义:机械效率是标志机械做功性能的物理量,有用功占总功的比例越大,机械效率越高,这个机械的性能越好。注:机械效率只有大小,没有单位。由于有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。机械效率通常用百分数表示。例题1学生阅读课本例题,讨论分享解题思路。探究点三滑轮组机械效率的计算1.课件展示图片:滑轮或滑轮组竖直拉动物体。如图所示,利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F为动力,s为绳子自由端移动的距离,n为承担重物的绳子段数,G动为动滑轮重。小组合作学习:推导滑轮组机械效率的计算公式。小组:机械效率:η=W有用W总=Gh小组:不计绳重、摩擦力时,机械效率:η=W有用W总=Gh2.课件展示图片:滑轮或滑轮组水平拉动物体(不计滑轮及绳重)。如图所示,使用动滑轮或滑轮组用力F沿水平方向匀速拉动物体,物体与水平面的摩擦力为f,s绳为绳子自由端移动的距离,s物为物体移动的距离,n为动滑轮上的绳子段数。小组合作学习:推导滑轮组机械效率的计算公式。小组:机械效率:η=W有用W总=f出示例题(见PPT课件)找两名学生进行板演,其他学生做在学案上。完成后找其他学生对板演学生进行评价,教师做出评价。探究点四测量滑轮组的机械效率小组合作学习:1.测量滑轮组的机械效率,需要测量哪几个量?测量的物理量有:物体的重力G及升高的高度h,拉力F及拉力移动的距离s。2.实验器材有哪些?定滑轮、动滑轮组成的滑轮组,弹簧测力计,钩码和刻度尺。3.怎样计算有用功?怎样计算总功?W有用=Gh,W总=Fs,η=W有用4.阅读课本,明确实验步骤。(1)用弹簧测力计测出钩码所受的重力G并填入表格,按照图(甲)所示安装滑轮组,分别记下钩码和绳端的位置。通过例题,规范学生答题习惯,加深对滑轮组特点和机械效率的理解通过推导滑轮组机械效率的公式,初步学会滑轮组的机械效率计算(2)如图(乙)所示,竖直匀速缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,读出拉力F,并用刻度尺测出钩码上升的高度h和绳端移动的距离s,将这三个量填入表格。(3)算出有用功W有用、总功W总、机械效率η并填入表格。(4)改变钩码的数量,重复上面的实验。(5)换用图(丙)所示的装置重复实验步骤(1)~(3),将实验数据记入表格。实验数据:次数钩码所受的重力G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率η1234学生分组进行实验,小组成员做好分工,记录实验数据,分析实验结论。教师巡视指导并拍照,完成实验后,教师展示学生实验数据。课件展示实验注意事项:实验时拉力的方向应尽量竖直向上,且应在钩码匀速移动的过程中读取拉力的大小。实验完成后,小组代表进行展示,其他小组进行补充,教师进行评价。实验结论:影响滑轮组机械效率的因素:物体的重力、动滑轮的重力、绳子与滑轮之间的摩擦力,与绳子的绕法、绳子段数无关。1.动滑轮重一定,物重越大,机械效率越高。2.物重一定,动滑轮越重,机械效率越低。交流讨论:1.动滑轮重力、物重相同时,所测机械效率不同的可能原因是什么?绳子与滑轮或滑轮与轴之间的摩擦不同。2.本实验中,如果不使用刻度尺测量距离,能否计算机械效率?可以用η=W有用W总=GhFs=培养学生动手实验能力、小组合作探究的能力培养分析数据,得出正确结论的能力及时进行交流评估,养成良好的学习习惯3.如何提高机械效率?影响因素改进措施(提高效率)被提升物体的重力在机械承受的范围内,尽可能增加被提升物体的重力机械自身的重力改进机械结构,减轻机械自身的重力机械转动部件的摩擦对机械进行保养,保持良好的润滑,减小摩擦例题2如图所示,用相同的滑轮和绳,把同一袋沙子从地面提升相同高度,(甲)图中拉力做的总功为W1,机械效率为η1;(乙)图中拉力做的总功为W2,机械效率为η2,不计绳重与摩擦,则W1<W2,η1>η2。(均选填“>”“=”或“<”)

先思考,然后小组讨论。小组同学进行展示,说明分析过程。通过例题,比较不同滑轮的机械效率,运用所学知识解决实际问题板书设计第4节机械效率1.有用功、额外功、总功(1)有用功:提升重物时,将重物提升一定高度拉力所做的功。(2)额外功:克服机械的自重和摩擦力等因素而做的功。(3)总功:W总=W有用+W额外。2.机械效率(1)定义:有用功跟总功的比值。(2)公式:η=W有用(3)机械效率η<1。3.滑轮组的机械效率(1)同一滑轮组,提升物体的重力越大,机械效率越高;不同滑轮组提升重力相等的物体,动滑轮重力越小,机械效率越高。(2)提高滑轮组机械效率的方法增加被提升物体的重力;减小动滑轮的重力;减小滑轮与绳、轴间的摩擦。作业设计必做题:课本P121“练习与应用”1~5题。选做题:设计实验测量斜面的机械效率,探究影响斜面机械效率的因素。教学反思本节课是在新课程理念的指导下实施的课堂教学,教学力求以学生的发展为本,努力创设“和谐、平等、探究合作”的教学情境,倡导课程不只是知识的载体,也是教师和学生共同探求新知识的过程,教学不只是单纯的教与学,而是师生共同寻求发展的过程