中小学名师课-第2课时-测量机械效率(导学案).doc

努力！加油！ 第2课时 测量机械效率好好学习 天天向上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=W有W总=GhFs或=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：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.实验设计图：可参见教材P88图12.3-3测定斜面的机械效率实验原理： =W有W总=GhFs需测物理量： G 、h 、F、 s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= .（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所以第二次的总功=2.4N×0.3m=0.72J,第二次做的有用功为,机械效率为=W有W总=0.6J0.72J83.3%，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3600 N货物提高4 m，起重机做的有用功是多少？如果额外功是9600 J，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4.5 N的物体匀速拉到高处（图12.3-3），沿斜面向上的拉力为1.8 N，斜面长1.2 m、高0.3 m.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：=Gh=3600N×4m=14400J.总功是：=14400J+9600J=24000J.机械效率： .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=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= =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：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：提升重物不计绳重及摩擦 其中G为重物；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，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：水平均匀拉动物体 其中为物体与水平面间的摩擦力；F为拉力；为物体移动的距离；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：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.