12.3 机械效率 教案 2022-2023学年人教版初中物理八年级下册

12.3　机械效率 【学习目标】 1．知道有用功、额外功、总功。 2．理解机械效率，会计算机械效率。 3．学会测滑轮组的机械效率。 【教学重难点】 重点：1.理解机械效率。 2.滑轮组的绕线组装。 难点：1.会分析影响机械效率大小的因素。 2.重物上升的距离和绳子自由端所通过距离的测定，理解两者的关系。 【教学方法】 归纳法、比较法、讲授法、实验法。 【教学过程】 一、新课导入： 小明家装修房子，需要把一堆沙子从一楼运到三楼，你有哪些方法？ 请同学们思考讨论，看哪一组同学想的办法最多？ 学生发表观点： 1．用桶装沙子由人沿楼梯提上去； 2．用桶装沙子由动滑轮吊上去； 3．用口袋装沙子由动滑轮吊上去。 在短时间内可以想出许多办法，说明同学们解决问题的效率很高，也说明学习的效率很高。学习的效率可以反映学习的好坏，刚才所想的办法中使用了机械，机械性能的优劣可以用机械效率表示，这节课我们就学习机械效率的有关知识。 二、新课讲授： (一)有用功和额外功 学生实验：探究使用动滑轮是否省功． 提出问题：为了计算拉力做功需要测量哪些量，怎样测量？ 学生明确实验目的和做法： 需要测量拉力和运动距离，用弹簧测力计测量拉力、用刻度尺测量运动距离。 小组合作进行实验： (1)如图甲，用弹簧测力计将钩码匀速提升一定的高度，计算拉力所做的功。 甲　　 　乙 (2)如图乙，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码匀速提升相同的高度，计算拉力所做的功。 师生共同归纳总结： 实验结论：使用动滑轮不省功。 推论：使用任何机械均不省功。 教师引导学生阅读课本P85—P86内容，了解有用功和额外功。 师生共同归纳总结： 1．有用功：在完成任务中，必须要做的功叫做有用功，用W有表示。 2．额外功：在完成任务中，不用做但又不得不做的功，叫做额外功，用W额表示。 教师提问：为什么会产生额外功呢？它的产生主要有两种原因： (1)提升物体时，克服机械自重、容器重量等所做的功，如用动滑轮提一桶水时，克服动滑轮和桶重所做的功为额外功。W额＝G′h。 (2)克服机械的摩擦所做的功都是额外功，W额＝f摩s。 人们在达到一定目的的过程中，实际做的功等于有用功与额外功的总和，这个功叫做总功，W总＝W有＋W额。 (二)机械效率 创设情境：如图所示，将重100 N的沙子运到三楼，每个楼层的高度是3 m。 分别计算出三种情况下的有用功，额外功和总功。 第一种情况：W有＝G沙h＝100 N×3 m×2＝600 J W额1＝G人h＋G桶h＝(400 N＋20 N)×6 m＝2 520 J W总1＝W有＋W额1＝600 J＋2 520 J＝3 120 J 第二种情况：W有＝G沙h＝100 N×6 m＝600 J W额2＝G轮h＋G桶h＝(10 N＋20 N)×6 m＝180 J W总2＝W有＋W额2＝600 J＋180 J＝780 J 第三种情况：W有＝G沙h＝100 N×6 m＝600 J W额3＝G轮h＋G袋h＝(10 N＋5 N)×6 m＝90 J W总3＝W有＋W额3＝600 J＋90 J＝690 J 教师及时点拨：如果让大家来选择，你会采取哪种方式将沙子运上三楼呢？ 学生当然会选择第三种情况。教师及时发问：为什么呢？ 学生回答：因为可以少做额外功。 学生明确：如果我们在选择某一简单机械完成相同的功，要选择少做额外功的机械。这是反映机械优劣的一个很重要指标。 教师指出：1.在物理学中，我们将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用字母η表示。 2．机械效率＝ 公式：η＝ 3．机械效率通常用百分数表示，没有单位，有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。 教师指出：机械效率由有用功和总功两个因素决定，分析机械效率高低时不能只考虑一个因素。 (1)当总功一定时，机械做的有用功越多，或额外功越少，机械效率就越高； (2)当有用功一定时，机械所做的总功越少，或额外功越少，机械效率就越高； (3)当额外功一定时，机械所做的总功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。 教师利用多媒体出示例题： 【例题】起重机把质量为0.5 t的重物匀速提升了3 m，而它的电动机所做的功是3.4×104 J，起重机的机械效率是多少？g取10 N/kg。 教师请两位同学在黑板上板演，其他同学在练习本上完成．教师巡回指导及时纠正学生在解题的过程中出现的问题。 解：重物匀速上升，提升重物的力和重力大小相等， F＝G＝mg＝0.5×103 kg×10 N/kg＝5×103 N， 起重机提升重物所做的功为有用功： W有＝Fh＝5×103 N×3 m＝1.5×104 J， 起重机电动机所做的功为总功： W总＝3.4×104 J 起重机的机械效率： η＝＝＝0.44＝44%。 (三)测量滑轮组的机械效率 学生分组实验一