第12章第4节 机械效率创新实验——滑轮组机械效率-2024-2025学年人教版初中八年级物理下册

机械效率实验课 一、使用教材 二、 三、实验创新和改进 四、实验原理和设计思路 五、实验教学目标 六、实验教学内容 七、 八、 实验器材 实验教学过程 实验效果评价 本节实验课内容选自人教版初中八年级物理教科书第十二章第4节机械效率 一、使用教材 二、实验器材 （1）自制滑轮组机械效率实验仪（拉力传感器、电子显示屏、可调减速电机、绕线装置、带刻度背板、底座等）。 （2）铁架台、滑轮组、米尺、钩码、测力计等。 三、实验创新和改进 （1）用电机代替人力，能更好的保证匀速提升滑轮组。 （2）利用拉力传感器+电子屏幕显示细线受到的拉力，更加精确和直观。 （3）可以通过调速器控制物体上升速度，探究机械效率与速度之间的关系。 三、实验创新和改进 （4）利用磁铁吸附在动滑轮上，改变动滑轮的重力，从而探究滑轮组机械效率与动滑轮重力的关系。 （5）电子拉力传感器相比弹簧测力计读数更加精确，可以探究摩擦力对滑轮组机械效率的影响。 四、实验原理/实验设计思路 = W有= W总= W额：克服绳子重力、动滑轮重力、摩擦力做功 1、培养学生的实验操作能力、团队协作能力和沟通交流能力。 2、规范实验操作过程，同时深化物理概念的构建，加深对机械效率的理解。 3、让学生有科学探究的意识，培养学生发现问题、提出猜想、设计实验、进行实验、数据分析与处理、实验结论的归纳、反思拓展与交流等能力。 五、实验教学目标 2 1 4 3 了解测量原理 学习滑轮组的组装和使用 测量滑轮组的机械效率 六、 实验教学内容 探究影响滑轮组机械效率的因素 七、实验教学过程 （一）了解测量原理 七、实验教学过程 （一）了解测量原理 W总=W有+W额 = 教学过程 （二）学生分组实验 小组分工合作，组装器材，改变物重大小，测量滑轮组的机械效率。 （三）滑轮组机械效率的测量 次数 G/N h/m W有/J F/N s/m W总/J η 1 0.5 0.05 0.025 0.25 0.15 0.0375 67% 2 1 0.05 0.05 0.45 0.15 0.0675 74% 3 1.5 0.05 0.075 0.6 0.15 0.09 83% 记录数据 实验结论：滑轮组的机械效率与提升物体的重力有关，在其他条件相同时，提升物体越重，滑轮组的机械效率越大。 （四）探究影响滑轮组机械效率的其他因素 （1）滑轮组机械效率与物体上升高度的关系 （四）探究影响滑轮组机械效率的其他因素 （1）滑轮组机械效率与物体上升高度的关系 次数 G/N h/m W有/J F/N s/m W总/J η 1 0.5 0.03 0.015 0.26 0.09 0.0234 64% 2 0.5 0.05 0.025 0.26 0.15 0.039 64% 3 0.5 0.1 0.05 0.26 0.3 0.078 64% = = = 结论：滑轮组机械效率与物体上升高度无关！ （2）滑轮组机械效率与动滑轮重力的关系 （2）滑轮组机械效率与动滑轮重力的关系 （2）滑轮组机械效率与动滑轮重力的关系 次数 G/N h/m W有/J F/N s/m W总/J η 1正常 0.5 0.05 0.025 0.26 0.15 0.039 64% 2较重 0.5 0.05 0.025 0.28 0.15 0.042 60% 3更重 0.5 0.05 0.025 0.31 0.15 0.0465 54% （2）滑轮组机械效率与动滑轮重力的关系 结论：滑轮组机械效率与动滑轮重力有关，提升相同的物体时，动滑轮越重，机械效率越小。 （3）滑轮组机械效率与速度之间的关系 （3）滑轮组机械效率与速度之间的关系 （3）滑轮组机械效率与速度之间的关系 结论：滑轮组的机械效率与拉绳子速度无关。 （4）滑轮组机械效率与摩擦力的关系 滑轮和绳子之间的摩擦力对机械效率有影响！ （5）滑轮组机械效率与绕线方式之间的关系 n=2 （6）滑轮组机械效率与绕线方式之间的关系 n=3 （6）滑轮组机械效率与绕线方式之间的关系 n=4 次数 G/N h/m W有/J F/N s/m W总/J η 1 0.5 0.05 0.025 0.37 0.1 0.037 68% 2 0.5 0.05 0.025 0.26 0.15 0.042 64% 3 0.5 0.05 0.025 0.21 0.2 0.0465 60% （6）滑轮组机械效率与绕线方式之间的关系 通过3次实验，计算出的滑轮组机械效率不一样，请同学们交流思考，如果忽略绳重及摩擦，把同一个物体用相同的滑轮组以不同的方式绕线提升相同的高度，那滑轮组的机械效率一样吗？ （6）滑轮组机械效率与绕线方式之间的关系 结论：如果忽略绳重及摩擦，滑轮组机械效率与绕线方式没有关系。 八、实验效果评价 （1）在学生分组实验中，暴露出一部分学生动手能力、合作意识、目标意识、规范操作意识等欠缺的问题，在后续的实验教学中，还应继续培养同学们各项能力。 （2）通过自制机械效率实验仪，能较好的引导学生发现问题、解决问题。 八、实验效果评价 （3）实验改进 ①动滑轮在上升过程中会有一定摆动，造成电子显示器示数不稳定。 ②实验仪器改进还不够，能否实现利用滑轮组在水平面和斜面来拖动物体，从而测量其机械效率。 ③在观察物体和绳子上升的距离时，能否找到更加明显和直观的办法。 感谢聆听，请各 位专家批评指正 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$