教材分析
一、課標分析
能結合實例分析知道什么是有用功、額外功和總功。明確機械效率是描述做功效率的物理量,能利用機械效率的相關公式進行簡單的計算。
二、內(nèi)容與地位分析
之前學生已經(jīng)進行了有關各種簡單機械和功的內(nèi)容學習,機械效率是在此基礎上的進一步延伸,也可以說是對這些內(nèi)容的綜合分析和實際應用。本節(jié)課是學好滑輪組機械效率的關鍵,應引導學生結合實例認識有用功、額外功、總功、機械效率知識,能進行簡單計算,知道機械效率小于1 的原因。機械效率一節(jié)隸屬于能量主題,對于拓展學生的節(jié)能意識和綜合實踐能力有著重要的指導意義。對學生學習和理解熱機的效率、爐子的效率、太陽能熱水器、電動自行車等能量的利用率和轉(zhuǎn)化率等起著積極作用。
學情分析
由于機械效率的概念涉及“總功”“有用功”“額外功”等概念,而功的概念本身又比較抽象,因此要區(qū)分并理解這些概念,對初中生來說,有一定的難度。要能輕松自如地解決有關機械效率的問題,關鍵是真正弄清有關概念,并能正確地加以區(qū)分,所以本節(jié)的教學設計以及實際教學中在有用功、額外功、總功的概念理解上花的時間比較多。
教學目標
1.了解什么是有用功、額外功、總功及它們之間的聯(lián)系。
2.理解機械效率的概念,會利用公式η=W有W總進行有關計算,知道機械效率小于1。
3.通過有用功、額外功、總功的學習初步形成物理思維思考問題。
核心素養(yǎng)
1.通過生活問題分析機械效率的含義,并讓學生體會科學探究的意義。
2.能保持對自然界的好奇,初步領略自然現(xiàn)象中的美妙與和諧,對大自然有親近、熱愛、和諧相處的情感。
重點難點
重點:會區(qū)分三種功,知道機械效率公式的得出并會用公式進行簡單的計算。
難點:有用功和總功的認識、機械效率的意義。
教學過程
續(xù)表

續(xù)表

教學反思



第2課時 機械效率的測量
教材分析
一、課標分析
能設計實驗,通過實驗測量機械效率并探究影響機械效率的因素。
二、內(nèi)容與地位分析
測量簡單機械的機械效率和探究機械效率的影響因素是力學部分比較重要的兩個實驗,此課時前學生已經(jīng)學過常見的簡單機械和機械效率的計算,此課時是對機械效率的進一步延伸和拓展,是初中物理學中力學的一大高潮和結束。
學情分析
考慮到學生對實驗探究類問題理解起來有一定的難度,因此在進行斜面機械效率的研究時,應對學生進行適當?shù)囊龑?同時應組織學生團結協(xié)作,共同克服困難,共同完成探究活動。
教學目標
1.會實驗操作測滑輪組、斜面提升物體的機械效率。
2.通過參與科學探究活動,初步認識科學研究方法的重要性。
核心素養(yǎng)
1.通過實踐和探究,讓學生感覺科學就在身邊。培養(yǎng)學生對科學的求知欲、樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學道理的精神,樹立正確的世界觀和唯物主義觀。
2.培養(yǎng)學生觀察思考,勇于發(fā)現(xiàn),樂于探究的學習習慣,以及運用物理知識解決實際問題的能力。
重點難點
重點:會正確測量滑輪組的機械效率。
難點:會分析機械效率的影響因素。
教學過程
續(xù)表

續(xù)表
續(xù)表
教學反思


教學環(huán)節(jié)
教學內(nèi)容
學生活動
教學意圖
環(huán)節(jié)一:課堂引入
思考:用水桶從井中提水的時候,所做的功哪部分是必須做的,哪部分不是必須做但不得不做的功?如果桶掉到井里,從井里撈桶的時候,撈上的桶里帶了一些水,又會是怎樣呢?閱讀課本了解什么是有用功、額外功和總功?
【指導調(diào)控】引導提問:直接提升物體做功,與使用機械提升物體做功相同嗎?經(jīng)過討論之后,學生一般可以自己得出正確的結論,教師在討論過程中,重點調(diào)控討論的秩序。
【歸納總結】有用功、額外功和總功。
1.有用功(W有):必須要做的功。
2.額外功(W額):不得不做的功。
3.總功(W總):有用功和額外功的和。
【自主完成】認真閱讀課本,通過自學充分理解在實際生活中為了達到目的,必須做的功為有用功。而為了達到目的,迫不得已必須要做的附加功也就是要付出的額外的代價,為額外功。
【小組合作】與本組同學進行交流討論,組長首先講給自己組員,組員理解之后可嘗試再進行講解。將有用功、額外功、總功的概念進行充分理解。
【交流展示】
正確觀點:
1.用水桶從井中提水的時候,對水做的功是有用的,必須的,而對桶做的功是多余的。
2.如果桶掉到井里,從井里撈桶的時候,對桶做的功是有用的,必須的,而對水做的功是多余的。
討論后的觀點:使用機械或工具做的功分為有用功和額外功。
引導學生看書,自學利用機械做功過程的有用功、額外功和總功。
引導學生分析:
1.繩端拉力做的功為總功。
2.用手直接做的功為有用功。
3.克服機械自重和機械摩擦做的功為額外功。
計算提升物體做功過程的三種功,并比較大小關系:
1.總功:W總=Fs。
2.有用功:W有=Gh。
3.額外功:W額=G桶h。
教學環(huán)節(jié)
教學內(nèi)容
學生活動
教學意圖
環(huán)節(jié)二:認識機械效率
引導提問:要把重100 N的沙子運上三樓,根據(jù)圖中的三種方法,學生討論:哪種辦法最好?哪種辦法最不好?為什么?
指導學生思考完成。
閱讀課本第86頁“機械效率”部分,完成下列問題:
1.機械效率的概念及公式。
2.有沒有機械效率為100%的機械?為什么?
在這個過程中,指導學生正確分析問題,并注意把控課堂秩序。
【歸納總結】
機械效率:
1.概念:有用功跟總功的比值。
2.公式:η=W有W總。
3.機械效率沒有單位,通常用百分數(shù)表示,且實際情況下總小于1。
4.提高機械效率的途徑:
(1)減輕機械自重。
(2)減小機械間的摩擦。
(3)允許情況下增加物重。
知道機械效率是機械性能的重要標志之一,提高機械效率有重要的經(jīng)濟意義。
【自主完成】學生閱讀課本體會效率的概念,生活中為了達到某種目的必須做的功,與為了達到這個目的所做的總功的比值為我們所說的效率。
【小組合作】與本組同學進行交流討論,做好展示的準備。
【交流展示】
展示形式:獨立展示,各抒己見。
通過多媒體展示工作圖片,經(jīng)過計算、討論、分析、總結結論。
討論后的觀點:
1.使用機械存在做功損耗,所以產(chǎn)生效率。
2.使用機械不能省功。
比較三個過程中有用功、總功和額外功的大小,總結三種做功方式的機械效率的高低,提高學生的探究能力。
引導學生學會主動總結:
1.分析有用功、總功和額外功的表達式。
2.分析有用功、總功和額外功的關系,比較不同形式做功的機械效率。
教學環(huán)節(jié)
教學內(nèi)容
學生活動
教學意圖
環(huán)節(jié)二:認識機械效率
例.起重機把質(zhì)量為5 t的重物勻速提升了3 m,而它的電動機所做的功是3.4×104 J,起重機的機械效率是多少?(g取10 N/kg)
教師引導分析,學生討論,學生展示。
上臺展示板書解題過程:
(1)有用功W有=Gh=5×103 kg×3 m=1.5×104 J。
(2)η=W有W總=1.5×104J3.4×104J≈44.1%
通過例題分析,練習鞏固機械效率,理解并用于實際問題,正確分析有用功、總功和額外功的計算過程,并正確計算機械效率。
課堂練習
課堂8分鐘
課堂小結
本節(jié)課你學到了什么?有哪些收獲呢?
板書設計
第3節(jié) 機械效率
第1課時 機械效率
一、三種功
1.有用功(W有):必須要做的功。
2.額外功(W額):不得不做的功。
3.總功(W總):有用功和額外功的和。
二、機械效率
1.概念:有用功跟總功的比值。
2.公式:η=W有W總。
三、提高機械效率的途徑
1.減輕機械自重。
2.減小機械間的摩擦。
3.允許情況下增加物重。
作業(yè)布置
1.《七彩作業(yè)》第十二章第3節(jié)第1課時。
2.動手動腦學物理第2~4題。
教學環(huán)節(jié)
教學內(nèi)容
學生活動
教學意圖
環(huán)節(jié)一:實驗測量滑輪組的機械效率
提出問題:提高機械效率可以充分發(fā)揮機械設備的作用,對節(jié)能減排、提高經(jīng)濟效益有重要的意義。某科技創(chuàng)新小組根據(jù)生活經(jīng)驗和客觀事實,對影響滑輪組機械效率的因素進行了探究。
1.在教師的引導下明確探究主題,進行猜想與假設、實驗設計、進行實驗并進行數(shù)據(jù)的收集整理。
增強學生的節(jié)能意識。
引導學生觀察繩子的繞法、繩子的段數(shù),總結:
(1)繩端拉力的大小。
教學環(huán)節(jié)
教學內(nèi)容
學生活動
教學意圖
環(huán)節(jié)一:實驗測量滑輪組的機械效率
猜想與假設:
猜想Ⅰ:滑輪組的機械效率與物體被提升的高度有關。
猜想Ⅱ:滑輪組的機械效率與動滑輪的重力有關。
猜想Ⅲ:滑輪組的機械效率與所提物體的重力有關。
設計實驗,根據(jù)猜想,運用如圖甲、乙、丙所示的裝置進行了實驗探究,測得的實驗數(shù)據(jù)如表所示。
教師設問引導:
(1)實驗時應沿豎直方向 緩慢向上拉動彈簧測力計。
(2)分析表中數(shù)據(jù)可知:第3次實驗是利用圖 的裝置完成的,它的機械效率 η= 。
(3)比較第2、4兩次實驗數(shù)據(jù),可驗證猜想Ⅰ是 (選填“正確”或“錯誤”)的。
【小組合作】小組合作進行實驗操作,并進行數(shù)據(jù)讀取、記錄和計算相關的物理量。
【交流展示】分析機械效率的相關規(guī)律。
2.實驗結果:滑輪組的機械效率η=W有W總=GhFs。
(1)若不計繩重和滑輪軸處摩擦,則表達為η=W有W總=GG+G動。
(2)若計繩重和滑輪軸處摩擦,則表達為η=W有W總=GnF。
(2)繩端移動的距離。
(3)利用滑輪組提升物體時,W總=Fs,W有=Gh,W額=W總-W有。
實驗探究,提高學生的合作精神和探究能力。
引導學生學會主動總結:
(1)利用滑輪組提升物體做功過程中的有用功、額外功和總功的表達式。
(2)正確分析三種功的關系,總結滑輪組提升物體的
教學環(huán)節(jié)
教學內(nèi)容
學生活動
教學意圖
環(huán)節(jié)一:實驗測量滑輪組的機械效率
(4)通過比較第 (填實驗序號)兩次實驗數(shù)據(jù)得出結論:同一滑輪組提升重物時,物重越重,滑輪組的機械效率越高。
(5)通過比較第2、3兩次實驗數(shù)據(jù)可得出結論:不同滑輪組提升相同重物時,動滑輪越重,滑輪組的機械效率 。
3.實驗結論:
利用滑輪組提升物體時:
(1)增大物重,有用功增大,機械效率提高。
(2)減小動滑輪重,減小滑輪摩擦,額外功減小,機械效率提高。
(3)物體提升的距離、繩子的繞法等,不影響滑輪組的機械效率。
機械效率關系式。通過實驗分析,練習鞏固利用滑輪組提升物體的機械效率的實際問題,正確分析有用功、總功和額外功的關系。
環(huán)節(jié)二:測量斜面的機械效率
教師:斜面的機械效率可能與哪些因素有關?
教師:請同學們自己設計實驗,動手驗證。
【指導調(diào)控】指導學生在實驗操作過程中,應沿斜面向上勻速直線拉動木塊;引導學生對比計算各組數(shù)據(jù),得到結論。
歸納總結:當斜面傾角和粗糙程度一定時,物重越大,機械效率越大;當斜面粗糙程度和物重一定時,斜面傾角越大,機械效率越大。
學生提出猜想:
(1)斜面的機械效率可能與物體的重力有關。
(2)斜面的機械效率可能與斜面的傾斜程度有關。
【小組合作】同學們用同一塊木板組成如圖所示的裝置進行了實驗探究,記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表:
引導學生分析斜面的機械效率:
利用斜面提升物體時,影響斜面機械效率的因素主要是物體與斜面間的摩擦。當斜面粗糙程度越小時,摩擦力越小,斜面的機械效率越大;當斜面傾角越大時,物體對斜面的壓力越小,摩擦力越小,斜面的機械效率越大。
物體重力大小不影響斜面的機械效率。
課堂練習
課堂8分鐘
課堂小結
本節(jié)課你學到了什么?有哪些收獲呢?
教學環(huán)節(jié)
教學內(nèi)容
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教學意圖
板書設計
第3節(jié) 機械效率
第2課時 機械效率的測量
一、探究滑輪組機械效率的影響因素
1.總功W總=Fs。
2.有用功W有=Gh。
3.滑輪組的機械效率η=W有W總=GhFs。
二、滑輪組水平移動問題
1.總功W總=Fs繩。
2.有用功W有=fs物。
3.滑輪組的機械效率η=W有W總=fs物Fs繩=fnF。
三、利用斜面提升物體做功
1.總功W總=Fs。
2.有用功W有=Gh。
3.斜面的機械效率η=W有W總=GhFs。
作業(yè)布置
1.《七彩作業(yè)》第十二章第3節(jié)第2課時。
2.動手動腦學物理第1題。

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12.3 機械效率

版本： 人教版

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