八年級機械效率教學設計

　　一、教學目標

　　(一)知識與技能

　　1.能結合實例分析什么是有用功、額外功和總功。

　　2.明確機械效率是描述做功效率的物理量。能利用機械效率的公式進行簡單的計算。

　　3.能設計實驗，測定某種簡單機械的機械效率。

　　(二)過程與方法

　　1.通過探究使用動滑輪的特點，知道使用機械就要做額外功。

　　2.通過實驗與討論，認識提高機械效率的主要方法。

　　(三)情感態度與價值觀

　　知道提高機械效率的實際意義和方法，有合理改進機械、提高效率的意識，增強將科學服務于人類的責任感。

　　二、教學重難點

　　本節內容由“有用功和額外功”“機械效率”兩部分構成，機械效率是本節教學的重點。教學中要通過實例分析有用功、額外功和總功，使學生真正認識機械效率的含義。測量滑輪組的機械效率是本節的難點。教學中要組織學生經歷測量的全過程，如讓學生經歷組裝實驗裝置、測量數據、得出結論的過程，激發學生的學習興趣，同時增加他們的實踐體驗。

　　重點：機械效率的概念和有關計算。

　　難點：測量滑輪組的機械效率。

　　三、教學策略

　　以“利用動滑輪提升重物”為背景，提出問題：動力對繩子做功等于動滑輪提升重物所做的功嗎?讓學生猜測并設計實驗來驗證自己的猜想。學生經過數據分析后發現，動力對繩子做的功總是大于動滑輪提升物體做的功。進一步分析討論，引出有用功、額外功和總功，以及它們之間的關系和效率的概念。通過理解、運用機械效率解決實際問題，認識到提高機械效率的兩種方法：減小額外功和增加有用功。在討論了怎樣提高機械效率的問題之后，把效率問題延伸到學生的學習和生活中。使學生明白只有提高學習效率才能順利完成任務。

　　四、教學資源準備

　　多媒體設備、實物投影儀、動滑輪、鉤碼、鐵架臺、彈簧測力計、刻度尺、細線等。

　　五、教學過程

　　教學環節

　　教師活動

　　學生活動

　　設計意圖

　　導入新課

　　（5分鐘）

　　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，需把沙子運到三樓。請同學們根據需要，選擇器械幫助小明家解決這個問題，看看哪個小組選的辦法最好？

　　圖1

　　如圖1所示的三種方法供參考：第1種是人直接提著沙子上樓；第2種是把沙子放進桶里，人通過動滑輪把沙子拉上樓；第3種是把沙子放進質量較小的袋子里，人通過動滑輪把沙子拉上樓。

　　請學生發表自己的見解，提出各種方案。并對各個方案進行討論，比較優缺點。

　　經過討論明確第一種方法太不方便。第三種方法最好，因為它比第二種方法用的力小。提升相同高度做的功少。

　　創設真實的情景，容易激發學生興趣，順利進入教學。

　　通過討論，為下面學習有用功與額外功做好鋪墊。

　　新課教學

　　（30分鐘）

　　一、有用功和額外功

　　結合用動滑輪提升沙子，請同學們觀看提沙子過程的視頻。思考：

　　1．在把沙子從一樓運上三樓的過程中，每種方法中各對哪些物體做了功？

　　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，機械對外所做的功為有用功，機械克服自身部件的重力和摩擦力所做的功為額外功，動力對機械所做的功為總功。

　　總功等于有用功與額外功之和。

　　指出：前面實驗中，第三種方法最好，因為第三種方法做的額外功最少，總功最少。

　　討論：不使用機械直接提升物體做的功，與使用機械提升物體做的功一樣嗎？（手拉繩做的功與動滑輪對沙子做的功相等嗎？）怎樣探究這個問題？

　　1．設計實驗方案：用手通過一只彈簧測力計拉一個動滑輪，沿豎直方向勻速緩慢提起重為G的鉤碼。

　　2．為了探究上述問題需要測量的物理量是：手對繩的拉力F、手移動的距離s、鉤碼的重力、鉤碼上升的高度h。

　　3．改變鉤碼的數量，重復上述測量。

　　4．設計表格，將實驗數據填入表中。

　　次數

　　手的拉力F/N

　　手移動距離s/m

　　鉤碼重G/N

　　鉤碼上升高度h/m

　　1

　　2

　　3

　　5．分析實驗數據：

　�。�1）手拉繩所做的功與動滑輪拉鉤碼所做的功是否相等？

　�。�2）哪一個做的功多一些？

　�。�3）你認為產生這一現象的原因是什么？

　　進一步思考并回答。

　　邊實驗邊填表。

　　分析實驗誤差，指出要使重物重一些，誤差就會小一些。

　�。�1）不相等

　　（2）手拉繩做的功多

　�。�3）有摩擦，在提起重物時還要提起動滑輪。

　　進一步理解有用功和額外功。并會測量有用功和總功。

　　二、機械效率

　　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。在物理學中，用機械效率表示有用功在總功中所占的比例。

　　計算公式：

　　三者之間的關系：

　　注意：對于實際機械，由于總是有額外功存在，η＜1。

　　組織學生討論：

　　1.機械效率有單位嗎？

　　2．為什么機械效率沒有大于1的`？

　　3．用小數和百分數來表達機械效率，你認為那種表達更好？

　　通過多媒體展示例題：

　　利用如圖2所示的滑輪組，在F=80N的拉力作用下,將一個重為180N的物體勻速舉高1m，繩重、摩擦不計。

　　求：總功、有用功、額外功和滑輪組的機械效率。

　　圖2

　　（1）組織學生分析、討論、計算

　�。�2）展示學生解題過程

　�。�3）總結、評價

　　如何測量滑輪組的機械效率：

　　1．實驗原理：

　　2．器材：刻度尺、鉤碼、彈簧測力計、鐵架臺、甲、乙兩個滑輪組、長約2m的細繩。

　　3．步驟：

　　①用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G并填入表格。

　�、诜謩e記下鉤碼和彈簧測力計的位置。

　�、劬徛�拉動彈簧測力計，使鉤碼升高，讀出拉力F值，用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和彈簧測力計移動的距離s，將這三個量填入表格。

　�、芩愠鲇杏霉�W有用、總功 W總功、機械效率η并填入表格。

　　實驗次數

　　G  (N)

　　h(m)

　　W有用（J）

　　F (N)

　　s (m)

　　W總（J）

　　η

　　1

　　2

　　3

　　4

　　結論：

　　1．動滑輪重一定,物重越大，機械效率高。

　　2．物重一定，動滑輪越重，機械效率低。

　　討論：如何提高滑輪組的機械效率？

　　討論后得出：

　　提高滑輪組的機械效率的主要方法有：盡可能地增加物重，減小動滑輪重，減輕繩重和滑輪轉軸處的摩擦。

　　經過討論回答：機械效率沒有單位， 總小于1，用百分數表示。

　　意在練習機械效率公式的應用、使學生加深認識有用功、額外功和總功的概念。

　　學生動手實驗

　　理論聯系實際，培養學生將科學知識應用于日常生活和社會實踐的意識。

　　鍛煉分析實際問題的能力。

　　通過交流與合作，培養學生團結合作精神。

　　課堂小結

　　（5分鐘）

　　讓學生分組討論，總結本節學到了什么知識，有哪些收獲？

　　學生自己歸納總結，分小組發言，教師對學生歸納發言較好的給予表揚，并指出其中的不足。

　　讓學生有表現自我的機會，并且發現學習過程中出現的問題。

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