第十二章 第3节 机械效率（教案）-【木牍教育·课时A计划】2023春八年级下册物理（人教版）

第3节　机械效率 ◇教学目标◇ 【知识与技能】 1.知道有用功、额外功和总功的含义及三者的关系。 2.理解机械效率的概念。 3.能应用机械效率的定义式进行计算。 【过程与方法】 在实验探究过程中学会设计实验,收集实验数据,总结规律。 【情感·态度·价值观】 1.培养探索自然现象和日常生活中的物理知识的兴趣。 2.密切联系实际,提高将科学技术应用于日常生活的科学态度。 ◇教学重难点◇ 【教学重点】 机械效率的含义及其计算。 【教学难点】 设计实验方案、分析实验数据、归纳实验结论。 ◇教学过程◇ 一、新课导入 用水桶从井中提水,你认为桶重些好还是轻些好?用动滑轮将物体运到高处,你认为动滑轮重些好还是轻些好?为什么呢? 二、教学步骤 探究点1　有用功和额外功 [阅读课本]P85“有用功和额外功” [思考]用弹簧测力计将钩码提升一段距离,弹簧测力计对钩码做功了吗? [提示]弹簧测力计对钩码有拉力的作用,且在拉力的方向上移动了一段距离,所以弹簧测力计对钩码做了功。 [思考]利用弹簧测力计,并借助一个动滑轮将钩码提升一段距离,弹簧测力计只对钩码做功吗? [提示]在拉力的作用下,钩码和动滑轮都上升了一段距离,所以弹簧测力计对钩码和滑轮都做了功。 [思考]比较弹簧测力计两次所做的功相同吗? [提示]借助动滑轮时,不仅要对钩码做功,还要对动滑轮做功,所以第二次做的功多。 [思考]通过这一实验,使用机械做功时存在什么问题? [提示]使用机械做功时,尽管可以省力、方便等,但由于机械本身的重力及摩擦等,需要额外多做一些功。 [思考]实验中对钩码所做的功,对滑轮及克服摩擦所做的功,以及拉力所做的功相同吗? [归纳提升]拉力(或动力)所做的功叫做总功;克服滑轮的重力以及摩擦力所做的功(这部分功对我们是无用的,但又不得不做)称为额外功;对钩码所做的功叫有用功。 [思考]用一动滑轮将一桶沙子提升到一定的高度,需要对哪些物体做功? [提示]提沙子时,沙子上升了一段距离,同时也要把桶、动滑轮提升上去,所以要对桶和动滑轮做功;另外绳和滑轮之间还有摩擦,故还需要克服摩擦做功。 [思考]指出这个问题中的有用功、额外功和总功。 [提示]我们的目的是提升沙子,所以提升沙子所做的功是有用功;用滑轮将沙子提升一段距离,不得不对桶和动滑轮做功,此外还要克服各种摩擦做功,这部分是没有用但又不得不做的功,是额外功;拉力所做的功是总功。 [思考]用桶从井中提水时,指出这个过程中的有用功、额外功和总功。 [提示]对水做的功是有用功,对桶做的功是额外功,拉力所做的功是总功。 [思考]如果桶掉到井里,从井里捞桶时,捞上来的桶带有一些水,指出这个问题中的有用功、额外功。 [提示]对桶做的功是有用功,对水做的功是额外功。 [思考]如图,将木箱沿着斜面推上车,指出这一情境中的有用功、额外功和总功。 [提示]我们的目的是把木箱运到车上,所以克服重力所做的功是有用功;同时木箱和斜面之间有摩擦,这部分是没有用的,所以克服摩擦所做的功是额外功;推力是动力,所以推力所做的功是总功。 [思考]通过以上事例的分析,归纳总功、有用功和额外功三者间的关系。 [提示]总功等于有用功与额外功之和,即W总=W有+W额。 探究点2　机械效率 [阅读课本]P86“机械效率” [思考]用弹簧测力计提升钩码,和使用滑轮提升钩码时,两次所做的有用功相同吗? [提示]钩码的重力相同,提升的高度相同,所以做的有用功相同。 [思考]用动滑轮提升钩码时,对动滑轮所做的功多些好,还是少些好? [提示]对动滑轮所做的功是额外功,这部分功是没用的,所以越少越好。 [思考]根据有用功、额外功和总功的关系,你认为在使用机械时,我们需要关注什么? [提示]在使用机械时需关注所做的总功中有用功占了多少。 [讲解]为了表示机械的这一特点,我们引入了一个新的物理量:机械效率。 [思考]什么叫机械效率? [归纳提升]我们把有用功跟总功的比值叫做机械效率。机械效率用字母η表示,公式:η=。机械效率是有用功在总功中所占的百分比,所以没有单位。 [实验]测量滑轮组的机械效率。 [思考]分析滑轮组工作中的总功、有用功和额外功,说明额外功的产生原因。 [提示]拉力所做的功是总功,提升钩码所做的功是有用功,克服动滑轮的重力和绳子与滑轮间摩擦所做的功是额外功。 [思考]实验中,能直接测量出额外功吗? [提示]由于绳子和滑轮间存在摩擦,额外功不能直接测量,只能测量总功和有用功,再计算出额外功。 [思考]实验中需要测量哪些物理量? [提示]对重物做的功是有用功,所以要测量物体的重力和物体上升的高度;拉力所做的功是总功,所以要测量拉力和在拉力方向上移动的距离。 [思考]实验时,拉动弹簧测力计时需注意什么? [提示]如果不是匀速拉动,测量拉力时弹簧测力计的示数会不稳定,因此