11.5 机械效率（2） -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（第二课时）——机械效率的应用 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”的项目学习，有合理改进机械、提高效率地意识。 2.能设计实验，测定某种简单机械的机械效率。 3.了解各种简单机械在生活中的应用，会对其机械效率问题进行分析和计算。 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.对学生完成“改进滑轮运沙方案”项目的任务进行评价，认识其价值和意义。 2.探究斜面的机械效率与哪些因素有关。 3.运用分析和计算，解决实际应用中的机械效率问题。 教学难点： 1.会分析影响机械效率的因素，理解提高机械效率的意义。 2.会分析不同简单机械的机械效率问题的数据，进行准确的计算。 教学过程 师生活动 设计意图 （课前准备） 课前批阅各小组的设计方案，从资料和数据搜集、数据分析和计算、实验或实践验证等方面给予评价，考虑较全面且计算分析较合理的都可选为优秀方案。 优秀方案的评价角度：能估计、查询相关物理量；能综合提高机械效率、安全、舒适、省时、省力等因素分析计算；用定滑轮或滑轮组都可以，绳子自由端从定滑轮拉出。 （引入） 展示优秀方案、实践的图片或视频作品等，给予肯定和鼓励。 开展项目式教学，要在课前、课后做大量准备工作，包括实践研究，和学生交流、指导，批阅学生实践报告等。 给出开放性、包容性的评价标准，尤其从自主性、创新性、逻辑性、科学性、实践性等角度多维评价，以表扬、激励为主，保护学生的学习积极性。 （新授课） 说明对优秀“运沙”方案的评价依据：舒适方便：人向下拉绳可借助体重、不宜劳累。牢固安全：滑轮、支架硬度大，绳子承拉力足够。增大物重：用大些的桶，桶装满沙。减小机械、容器重：用轻质的滑轮、绳子、桶等。减小摩擦：用滚珠轴承，加润滑油等。省时：拉力一定时，绳子吊起动滑轮段数越多，一次运沙量就越多，费距离但省次数。权衡：“段数”、拉力、功率等与物重的匹配。 【应用】从介绍我国工业建设的巨大成就了解滑轮组的应用：“徐工4000吨级履带起重机”、“振华30号起重船”、“洋山港自动化集装箱起重机”，了解一般滑轮设备的机械效率。 问：生活生产中除了滑轮能提升重物，还有哪些简单机械？答：斜面也能把重物提升至一定高度。 【应用】盘山公路、无障碍坡道、桥坡等。（看图）所以在这些斜面的应用中，也都是克服物重做有用功。无障碍坡道为了省力，不能造得太陡；为了防滑，不能做得太光滑。盘山公路为了便于动力有限的车辆爬坡，也不能造得太陡。平缓的斜面机械效率是不是很高呢？ 【活动】再探斜面 探究斜面的机械效率与哪些因素有关。 猜想：可能与物重有关？可能与所受摩擦力有关？ 问：如何不改变物重，仅改变摩擦力？答：改变接触面（斜面）的粗糙程度，改变接触面间的压力，变滑动为滚动等。问：能否不改变摩擦力，仅改变物重？答：很难，物重改变时物体对斜面的压力也改变，摩擦力也随之改变。问：如何不改变物重，仅改变压力？答：改变斜面的倾斜程度。 实验1：探究斜面的机械效率与斜面粗糙程度的关系。 设计实验数据记录表： 设计并进行实验，分析论证。 结论1：斜面越粗糙，机械效率越低。 实验2：探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度的关系。 设计并进行实验，分析论证。 结论2：斜面倾斜程度越大，机械效率越高。 实验3：探究斜面的机械效率与物重的关系。 设计并进行实验，分析论证。 结论3：斜面的机械效率与物重（几乎）无关。也可留给学生课后研究。 实验小结：结论：斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和倾斜程度有关。斜面越粗糙，机械效率越低；斜面倾斜程度越大，机械效率越高。原因：斜面提升重物时，要克服摩擦做额外功。斜面越粗糙，克服摩擦做的额外功越多；斜面倾斜程度越大，压力越小，克服摩擦做的额外功越少。所以，一般盘山公路和无障碍通道的坡度较小，机械效率并不是很高。 【例题】如图，在斜面上测量提升物体所做的功后，比较F与G的大小，可知：用斜面提升物体时，可以省力。小车倒放时，沿斜面拉比沿竖直提升多做功 ；小车正放时，沿斜面拉也比沿竖直提升多做功。可得初步结论：用斜面提升物体时，不省功。而且，小车正放时比倒放时的斜面机械效率高 (高/低)，由此可知：用同一斜面提升同一物体时，斜面的机械效率与物体所受的摩擦力有关。 所以为了提高机械效率，实际应该的斜面上都用轮式装载工具（如车辆）。通过探究可知斜面坡度越大，机械效率越高，而实际应用中不能太陡，除了省力还有什么原因呢？ 【应用】介绍“桥面纵坡”，是指桥面在沿路线方向的坡度。国家相关部门规定：