11.5 机械效率（1） -2023-2024学年苏科版物理九年级上学期

国家中小学课程资源 教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 九年级 学期 秋季 课题 11.5机械效率（第一课时）——什么是机械效率 教科书 书 名：物理九年级上册教材 出版社：江苏凤凰科学技术出版社 出版日期：2013年6月 教学目标 1.通过“改进滑轮运沙方案”的项目设置，知道能量的利用率存在效率问题。 2.知道机械效率的物理意义、定义式，能进行简单计算。 3.了解提高机械效率的意义和途径。 4.增强学生将科学服务于人类的责任感。 教学内容 教学重点： 1.结合现实应用，利用滑轮的优点，设置项目，进行方案设计。 2.认识并理解有用功、额外功、总功和机械效率等概念。 3.进行实验探究，归纳提高滑轮机械效率的方法。 教学难点： 1.从做功的角度明确实验目的，设计和改进实验数据记录表。 2.分析影响机械效率的因素，理解其影响机械效率的原因。 3.综合省力、省时、高效率等要求，改进项目的设计方案。 教学过程 师生活动 设计意图 （引入） 看图“繁忙的建筑工地”，说说会用到哪些简单机械，哪些地方用到了到动滑轮。 问：如何判断这里用的是动滑轮？答：随物移动、省力等。 【任务】看图，小明家翻修房屋，要把沙子运到三楼，用哪种方法更好？学生讨论说理，大多选择动滑轮。再从做功的角度分析一下。运沙的质量相同，小明做的功相同吗？哪个方法更合适？任务目标：用图中的工具设计一个最佳方案！ 问：使用动滑轮能省力，还能省功吗？答：使用任何机械都不省功。 学习第三节“功”的时候，探究了斜面省力不省功，这节课再来探究一下动滑轮，我们从实验中寻找证据。 用学生常见的楼房建设场景，进行观察和分类，会根据动滑轮的特点，做出判断。 设置“学习项目”，明确任务！ 抓住“省功”与否的关键，引发思考，铺垫探究。 （新授课） 【活动】再探动滑轮 问：把沙子运到三楼，目的是对沙子做功，类似的，用动滑轮提升钩码，目的是对钩码做功。拉绳所做的功和动滑轮拉钩码所做的功相等吗？答：不相等，拉绳所做的功应该会大于动滑轮拉钩码所做的功。 讨论：若是如此，把钩码提升到一定高度，哪些因素会影响拉绳做功的多少呢？结果：钩码所受的重力、滑轮所受的重力、绳子所受的重力、摩擦力等。 选择实验器材，分组分类设计实验： 实验1：改变钩码数量，探究拉绳所做的功和动滑轮拉钩码所做的功有何关系？ 实验2：改变动滑轮重，探究拉绳所做的功和动滑轮拉钩码所做的功有何关系？ 实验3：改动滑轮为定滑轮，探究拉绳所做的功和绳拉钩码所做的功有何关系？ 其他可以探究的相关因素，都鼓励进行分组实验。 各组按不同的探究因素设计实验数据记录表，教师巡查指导，展示、说明和修改表格。学生进行实验操作，教师巡视指导。 实验1数据记录表格及添加项的示例： 实验2数据记录表格添改后的示例： 分析“实验1”的数据，归纳出结论：拉绳所做的功，总是大于动滑轮拉钩码所做的功。讨论、分析原因，认识“有用功、额外功、总功和机械效率”的意义和概念，引导学生思考、讨论其原因，进一步得出规律1：“动滑轮提升的物重越大，机械效率越高。”分析原因为：有用功增大，有用功占总功的比例增大． 分析“实验2”的数据，归纳出规律2：“动滑轮的重力越小，机械效率越高。” “改动滑轮为定滑轮，机械效率提高。”也与此类似，即分析原因为：额外功减小，有用功占总功的比例增大． 实验小结：利用“长条模型伸缩动画”模拟有用功和额外功所占总功的比例变化，分析其他因素的探究，都可以归纳为以上2个原因之一。 应用：介绍世界最大的徐工4000吨级履带式起重机、振华30起重船、洋山港自动化码头的“集装箱起重机”。一般起重机的机械效率为40%~50%，滑轮组的机械效率为60%~80% 【例题】如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组．已知在匀速起吊600kg的物体时，滑轮组的机械率是80%，g取10N/kg．F （1）使物体上升5m，所做的有用功是多少？ （2）使物体上升5m，所做的总功是多少？ （3）绳端的拉力F是多大？ 请学生思考，独立完成，交流解答过程。师生讨论、评价、修改解答过程。 明确具体探究的对象和因素，有目的的设计实验。 尽量满足多种因素的实验探究），鼓励学生实验创新和探索的欲望，培养学生实验探究能力。 个别组想探究用定滑轮提升重物时是否省功，类似滑轮重的影响为零，可以放在改变动滑轮重一起实验对比。 让学生体验到实验表格的设计是循序渐进和能动的过程。可以因探究或学习过程的需要修改和添加项目。 先分析“实验1”，便于从初步的结论认识“各种功和机械效率”的意义和概念，建构物理模型之后再深入分析规律和原理。 分组归纳时，鼓励学生用物理语言讨论分析，优化、简化结论的表述。 利用动态比例图形建模，变抽象为形象，快