三维目标:
1、知识与技能
⑴知道有用功、额外功和总功的含义,以及它们之间的关系。
⑵理解机械效率,会用机械效率的公式进行简单的计算,会测算滑轮组的机械效率。
⑶知道机械效率总小于1,知道提高机械效率的方法和意义。
2.过程与方法
(1)根据生活事例认识物理知识,并运用物理知识解决实际问题
(2)经历测算滑轮组机械效率的过程,学习测算简单机械效率的方法。
3.情感态度与价值观
通过学习“效率”的概念,增强节约意识,提高对科学发展观的认识。
重点: 1、机械效率的概念。
2、测滑轮组的机械效率。
教学难点: 1、分析有用功、额外功。
2、根据实验数据分析、归纳科学规律。
教学器材: 学生分组实验器材:两个定滑轮、两个动滑轮组成的滑轮组、铁架台、弹簧测力计、若干个钩码、刻度尺。
教学方法: 讨论、实验探究为主。
教学过程:
一、直接引入
现代社会是讲求效率的节约型社会,时时处处都要讲究提高效率。我们使用机械也要讲效率。那么,什么是机械效率呢?下面我们就来研究这个问题。
二、新课教学
(一)什么是有用功与额外功
1、 “活动1”分析有用功和额外功。
用多媒体展示滑轮组提升重物和挖掘机挖掘泥土的场景,让学生如同身临其境。并引导学生回答下列问题:
⑴在这两个情景中,力对哪些物体做了功?
⑵哪些功是我们为了达到特定目的必须要做的功?
⑶哪些功是我们不需要但又不得不做的功?
学生经过思考、讨论,可以答出:
⑴对于教材图13-16a,拉力对滑轮组做功时,拉力对重物、动滑轮、绳子以及克服各部分之间的摩擦力都做了功;其中,提升重物做的功是我们需要的功,对动滑轮、绳子以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。
⑵对于教材图13-16b:挖掘机对泥土、挖斗以及克服各部件之间的摩擦力都做了功;其中,提升泥土所做的功是我们需要的功,对挖斗以及克服摩擦所做的功是我们不需要但又不得不做的功。
在学生回答的基础上,教师给出提升物体时,“有用功”、“额外功”及“总功”的含义:
有用功(W有用):克服物体的重力所做的功。
额外功(W额外):克服机械自身的重力和摩擦力所做的功。
总功(W总):有用功和额外功的总和,即W总=W有用+W额外。
然后向学生指出:在实际用机械做功时,总功也等于动力对机械做的功。
为了检验学习效果,可让学生分析下列情况中的有用功、额外功、总功,并说明这样分析的理由:
⑴用桶从井中提水。(答:目的是把水提上来,所以提升水做的功是有用功,对水桶做的功是额外功,对水和水桶做的功是总功。)
⑵桶掉到井里,把桶从井中捞起。(答:目的是把水桶捞上来,所以对水桶做的功是有用功,对水做的功是额外功,对水桶和水做的功是总功。)
⑶用水桶把水提到楼上去。(答:目的是把水提到楼上,所以对水做的功是有用功,对水桶和人所做的功是额外功,对水、水桶和人做的功是总功。)
1、提出问题:功的原理告诉我们:使用机械不能省功。那么使用机械时所做的功是否百分之百都是我们需要的呢?
2、有用功、额外功、总功的概念。
有用功:把完成某项任务时有实用价值的功,叫做有用功。
额外功:把无实用价值而又不得不做的功,叫做额外功。
总功:有用功和额外功之和是总功。
3、做课文第46页“活动1”分析有用功和额外功。
教师提出一些问题,引导学生分析、讨论与交流。
(1)分析图12-12(a)中哪些功是我们需要的?哪些是我们不得不额外做的功?
①观察课文图12-12(a):为了省力,人们用滑轮组将重为80N的重物提起1m。
②问题:用滑轮组提起重物的目的是什么?拉力所提升是否只有重物?
③哪些功是有用功?哪些功有额外功?
(2)分析图12-12(b)中哪些功是我们需要的?哪些是我们不得不额外做的功?
①观察课文图12-12(b):为了省力,利用挖掘机挖掘、搬运泥土。
②问题:挖掘机工作时除了挖掘、搬运泥土做功外,还做了哪些功?
③哪些是有用功?哪些是额外功?
4、老师小结:从以上分析我们看到:使用机械时所做的功不可能百分之百都是有实用价值的功,无实用价值而又不得不做的功总是存在的。
问题:使用机械做功时,是有用功多些好?还是额外功多些好?
(二)什么是机械效率
1、教师:人们使用各种机械时,总希望额外功做得少些,即有用功在总功中所占的份额大些,有用功在总功中所占的份额比例,在物理学中用机械效率来表示,各种机械的机械效率越高,所做的有用功越接近总功,能量浪费就越少。
其实在我们的学习、生活、工作等方方面面都要注意提高效率,这样有利于提高学习成绩、生活质量、工作成就。
2、机械效率用希腊字母表示。η=(W有用/W总)×100?
3、思考:任何机械效率总小于1,这是为什么?
由于使用机械时总会不得不做一些额外功,所以机械效率必然小于1。
(三)测算滑轮组的机械效率
1、根据课文第47页图12-14选取器材:两个定滑轮、两个动滑轮组成的滑轮组、铁架台、弹簧测力计、若干个钩码、刻度尺。
2、根据“活动1”对“用滑轮组提起重物”的事例分析结果,思考测算滑轮组机械效率,需要测量哪些物理量?怎样测量?
3、引导学生设计记录表格。
4、进行实验。
在教师指导下学生分组进行实验,各实验小组同学分工协作,用不同质量的钩码进行两组实验,每组实验进行两次。
5、分析、处理实验数据,得出结论:
根据实验得到的数据,计算各次实验中的有用功、总功和机械效率。比较滑轮组提升不同的重物时机械效率是否相同?
结论:同一滑轮组,提起的物体越重,滑轮组的机械效率越高。
6、问题:为什么同一滑轮组,提起的物体越重,滑轮组的机械效率就越高?
讨论:滑轮组提起不同重物时,随重物上升的动滑轮的重不变,提升同样的高度,克服动滑轮做的额外功不变,而有用功则随提起的重物重量增加,所占的份额就相对增大,有用功所占的份额越大,滑轮组的机械效率就越高。
7、让学生提出猜想,同一滑轮组的机械效率除了跟提起的物重有关外,还可能与什么因素有关?
三、课堂小结:
请学生回答问题:
1、为什么要引入机械效率?怎样表示机械效率?
2、做过“测算滑轮组机械效率”的实验后,你认为提高滑轮组机械效率有哪些可行的措施?
四、课堂练习
1、在物理学中,把完成某项任务时有 的功,叫做有用功;把
的功,叫做额外功。 叫做总功。
2、同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时,提出了下列假设:
(1)滑轮组机械效率可能与滑轮组重有关。
(2)滑轮组机械高低可能与被提升物重有关。
(3)滑轮组机械效率可能与物体提升高度有关。
(4)滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。
然后一位同学设计了如图所示的两个滑轮组,进行对比实验来证明提出的假设,则该实验验证的假设是( )
A、(1) B 、(2) C 、(3) D、 (4)
五、布置作业:
课文第48页自我评价与作业第1、2、3、4题。
板书设计:
13.3 如何提高滑轮组的机械效率
一、什么是有用功、额外功
有用功:把完成某项任务时有实用价值的功,叫做有用功。
额外功:把无实用价值而又不得不做的功,叫做额外功。
总功:有用功和额外功之和是总功。
二、什么是机械效率
1、概念:有用功占总功的比例。
2、公式:η=(W有用/W总)×100?
三、如何提高滑轮组的机械效率
1、减小动滑轮的重。
2、增加物重。
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