第2课时测量机械效率导学案第3节机械效率初中物理人教版八年级下册教学资源

第2课时测量机械效率课题探究机械效率课型新授课教学目标知识与技能1.能结合实例进一步了解什么是有用功、额外功和总功.2.理解什么是机械效率，能够设计实验测量斜面、滑轮组、杠杆等简单机械的机械效率，并利用实验探究的数据计算机械效率，知道机械效率总小于1.过程与方法1.通过实验探究进一步熟悉W有、W额、W总的含义，并清楚它们之间的关系.2.通过实验探究影响机械效率的因素，找出提高机械效率的方法.情感、态度与价值观在实验中培养合作精神，养成实事求是、尊重实验结果的科学态度.教学重点掌握机械效率的计算，理解如何提高机械效率.教具准备表面粗糙的长木板、木块、垫块、弹簧测力计、细线、刻度尺、杠杆、滑轮、多媒体课件等教学难点难点探究斜面、杠杆、滑轮等简单机械的机械效率，掌握影响机械效率的因素.教学课时1课时课前预习1.测滑轮组机械效率时，克服被提升的物重所做的功为有用功，作用在绳子末端拉力做的功为总功，计算滑轮组机械效率的公式η=W有W总=GhFs或η=GnF.2.影响滑轮机械效率的因素主要有动滑轮的重、提升的物重、绳重和摩擦等.对同一滑轮组，提升的物重增大了，其机械效率会增大.3.影响斜面机械效率的因素有斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度两个因素.巩固复习教师引导学生复习有用功、额外功、总功、机械效率的概念，并讲解学生所做的课后作业，加强学生对知识的巩固.新课导入师我们骑自行车上坡时，选择怎样的路线走轻松些.往汽车上搬运较重的货物时，常常看到搬运工人搭上一个长木板，沿木板就可以把货物轻松地推上去，这是为什么？生：走S形路线轻松；斜面可以省力……师同学们说得很好，那这样是否省功呢？生：没有，任何机械都不省功.师我们能用实验来探究说明吗？好，下面我们就一起来探究斜面、杠杆、滑轮组的机械效率.进行新课知识点1探究简单机械的机械效率1.探究斜面的机械效率教师组织学生讨论实验方案、分析实验过程、进行实验、分析数据得到结论.通过多媒体展示下列过程：进行新课实验：探究斜面机械效率（多媒体课件）(1)提出问题：斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系？(2)猜想与假设：斜面越陡,机械效率越高（或越低）.(3)探究方案与实验设计：①实验器材:表面粗糙的长木板、木块、垫块、弹簧测力计、细线、刻度尺.②实验设计图：可参见教材P88图12.3-3测定斜面的机械效率③实验原理：η=W有W总=GhFs④需测物理量：G、h、F、s⑤进行实验：改变斜面的倾斜程度，测量斜面较缓、较陡、最陡时的机械效率.（4）收集数据记录表格(5)分析和论证(6)评估与交流教师收集小组在探究实验过程中的数据，让学生交流、评估.板书：光滑程度一样的斜面，斜面越陡越费力，机械效率越高;斜面越缓越省力，机械效率越低.2.探究滑轮组的机械效率教师组织学生参照教材P87《实验》中的步骤，设计实验方案、分析实验过程、进行实验、分析数据、得出结论.（教师巡视指导,对动手能力弱的同学给予鼓励和帮助，提醒学生要正确记录数据）教师总结：同一滑轮组的机械效率与提升的物重有关，物重越大，效率越高;机械效率还与动滑轮的个数有关，做相同的有用功，动滑轮个数越多，做的额外功越多，机械效率越低.例题1（多媒体展示）某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率，记录数据如下表：特别提醒：1.拉动木块上行时拉力要沿着斜面.2.拉动木块时要使木块做匀速直线运动.3.改变斜面的倾斜程度时，为了保持有用功相同，每次木块拉高的高度要相同.知识拓展：1.斜面的机械效率不仅与斜面的倾斜程度有关，还与物体和斜面之间的摩擦力有关，斜面越粗糙，摩擦力越大，机械效率越低.2.斜面的机械效率与提升的物体的重力大小无关.知识拓展：1.探究杠杆机械效率的装置图.2.杠杆的机械效率与杠杆自重和摩擦有关.杠杆越重，额外功就越大，在有用功相同时，机械效率越低.进行新课（1）实验时，应沿竖直方向拉动弹簧测力计；（2）第2次实验中，拉力做的总功是J，滑轮组做的有用功是J，滑轮组的机械效率η=.（3）由记录数据分析，两次机械效率不同的主要原因是.解析：在探究滑轮组的机械效率时，用弹簧测力计提升重物时应沿竖直方向匀速地拉动物体上升，拉力做的功为总功，对重物做的功为有用功，滑轮组的机械效率为,WGhWFs有物总所以第二次的总功W总=2.4N×0.3m=0.72J,第二次做的有用功为60.10.6WGhmJ物有,机械效率为η=W有W总=0.6J0.72J≈83.3%，通过两次实验比较可得出，滑轮组所提升的钩码重不同，机械效率不同，钩码越重，机械效率越高.答案：（1）匀速（2）0.720.683.3%（3）钩码重不同知识点2如何提高机械效率现代社会是讲求效率的社会,时时\,事事\,处处都追求高效率,以尽可能少的消耗资源,取得尽可能多的效益.“优胜劣汰”的“优”中，高效率是一个重要内容.从上面探讨分析,我们在使用机械做功时,同样总是希望机械效率能够更高些,那么如何提高机械效率呢?请大家分小组讨论,并整理各自小组的意见.生讨论火热进行中.师集中同学们的讨论意见,并总结.板书：提高机械效率的有效途径:(1)减轻机械自重;(2)减小机械间的摩擦(加润滑油);(3)情况允许下增加物重.教学板书课堂小结通过本节课的学习，我们进一步熟悉有用功、额外功和总功的具体含义，知道了机械效率并不是一成不变的，还通过实验探究了解了影响斜面、杠杆、滑轮组机械效率的因素，以及提高机械效率的有效方法.教材习题解答动手动脑学物理（P88）1.有没有机械效率为100%的机械？为什么？举例说明，通过什么途径可以提高机械效率.2.一台起重机将3600N货物提高4m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600J，总功是多少？机械效率是多少？起重机所做的额外功是由哪些因素引起的？3.在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处（图12.3-3），沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m、高0.3m.把重物直接提升h所做的功作为有用功，求这个斜面的机械效率.教材习题解答1.解答：没有机械效率为100%的机械，因为使用任何机械都要做额外功，也就是说有用功总小于总功，所以机械效率总小于1.提高机械效率的主要办法：改进机械的结构，例如提水时用容积较大而重量较轻的水桶;按规程进行保养，合理使用以减少摩擦等.2.解答：起重机做的有用功是：W有=Gh=3600N×4m=14400J.总功是：有总额=14400J+9600J=24000J.机械效率：100%WW有总14400100%60%24000JJ.起重机提升装货物用的容器所做的功、各部件之间的摩擦做的功等都是额外功.3.解答：斜面的机械效率η=Gh/(Fs)=4.5N×0.3m/(1.8N×1.2m)=62.5%.难题解答例题2测滑轮组机械效率时，所用实验装置如图所示．（1）实验中要竖直向上拉动弹簧测力计．（2）表中第1次实验数据有错误，改正后计算其机械效率为．（3）比较两次实验的机械效率可得出结论：．这里用到的研究方法是．（填字母）A．类比法B．控制变量法C．等效替代法（4）改变图中滑轮组的绕线方法，提起同一重物时，不计摩擦及绳重，滑轮组的机械效率（填“变大”“变小”或“不变”）．解析：（1）如图，弹簧测力计要竖直向上匀速拉动绳子．（2）如图，物体有三段绳子承担，s=3h，h=0.1m，所以，s=3×0.1m=0.3m．所以第一次实验中绳自由端上升的距离0.2m是错误的．按s=0.3m代入η=/WW有总=Gh/Fs=2N×0.1m/（1.1N×0.3m）≈60.6%．（3）第1、2次实验时物体升高的距离相等，使用的是同一个滑轮组，滑轮组提起的物体越重，滑轮组的机械效率越高．所以可得出结论同一滑轮组，提起的物体越重，机械效率越大．在探究滑轮组机械效率时，控制物体升高的距离、动滑轮的重、绳重、摩擦等都不变，只是改变提起的物体重，这种方法是控制变量法．（4）由于不计摩擦及绳重，此时滑轮组的机械效率知识总结：提高机械效率的方法：（1）增加有用功在总功中的比例；（2）减少额外功在总功中的比例.规律总结：对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下：（1）杠杆：WGhWFs有总其中G为提升重物的重力：h为重物升高的高度；F为动力；s为动力作用点移动的距离.（2）滑轮或滑轮组：①提升重物WGhGWFsnF有总不计绳重及摩擦GhGGhGhGG动动其中G为重物；G动为动滑轮的重力；h为重物上升的高度；s为绳自由端移动的距离；n为承担重物的绳子的段数.难题解答GGG物物动，在其他条件相同时，滑轮组的机械效率跟滑轮组的绕法没有关系．答案：（1）匀速（2）60.6%（3）同一滑轮组，提起的物体越重，机械效率越大B（4）不变布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并预习下一课时内容.教学反思1.实验探究过程中可以放开思维，让学生大胆质疑，提出各种猜想假设，分组由他们自己设计、进行实验，分析论证、得出结论.教师也可以参与到学生的实验中.充分发挥学生的主动性、积极性，让学生体会到获取知识的乐趣.2.因为摩擦是影响机械效率的重要因素之一，实验中还可以使用粗糙程度不同的斜面，进一步探究摩擦对机械效率的影响，加深学生对机械效率的认识.教学过程中老师的疑问：教师点评和总结：②水平均匀拉动物体WFsFWFsnF有摩物摩总绳其中F摩为物体与水平面间的摩擦力；F为拉力；s物为物体移动的距离；s绳为绳子自由端移动的距离；n为承担摩擦力的绳子的段数.（3）斜面：①WGhWFL有总②GhGhFL摩其中G为物重；h为斜面高度；L为斜面长度；F为拉力；F摩为摩擦力.