11.3机械效率教学设计 2025-2026学年沪粤版物理九年级上册

小小工程师——机械效率 课 题 小小工程师——机械效率 课标摘录 《义务教育物理课程标准》对本课的要求是: 1. 知道机械功。用生活中的实例说明机械功的含义。 2. 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 3. 能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。 课标分解 学生学什么: 1.会区分有用功，额外功，总功。 2.会计算有用功，额外功，总功。 3.会计算杠杆、滑轮、斜面简单机械的机械效率。 4.会理论分析提高杠杆、滑轮、斜面简单机械效率的方法。 5.知道提高机械效率的意义。 6.知道大国发展的传承和使命。 学到什么程度: 1.会描述具体情境中的有用功，额外功，总功。 2.会熟练计算有用功，额外功，总功。 3.会使用简单机械。 4.会从具体情境中抽象出杠杆、滑轮、斜面简单机械的基本模型。 5.会计算杠杆、滑轮、斜面简单机械的机械效率。 6.会分析概括提高杠杆、滑轮、斜面简单机械效率的方法。 7.知道提高机械效率的意义。 8.知道发展国之重器的使命和担当。 学生怎么学: 通过课前必知的生活情境，回顾有用功，额外功，总功。通过观看文昌发 射中心场地介绍，进入本节课学习情境。通过在文昌发射中心场地设计抬起 500N 重物，检测学生是否会使用简单机械，通过设计图抽象建构基本简单机 械模型，再结合所给基本数据，计算简单机械的效率。通过分析机械效率的数 据，总结归纳提高机械效率的方法。通过观看国之重器，知道提高机械效率的 意义以及所肩负的使命。 教材分析 学科地位：属于一级主题“能量 ”，是"简单机械"与"功和机械效率"综合应用。 知识关联： 前置知识：力、功的计算、有用功、额外功、总功、机械效率公式。 后续延伸：提高简单机械效率的理论分析、复杂机械组合分析。 核心概念： 机械功：功的定义、功的计算、有用功、额外功、总功。 杠杆：支点、动力臂、阻力臂、杠杆的机械效率计算。 滑轮：定滑轮、动滑轮、滑轮组的机械效率计算。 斜面：斜面公式、摩擦力对机械效率的影响 1 学科网（北京）股份有限公司 学情分析 1. 学生知识基础 已掌握：力的平衡、功的公式（W=Fs）、机械效率的普适公式。 简单杠杆的分类（省力/费力/等臂）。 易错点： 杠杆中认为力臂与重物移动的距离。 滑轮组中认为机械效率与 n 的取值。 斜面中认为推力等于摩擦力 2. 认知特点与障碍 常见误区： 认为"省力机械效率一定高"（实际省力可能以增加距离为代价）。 忽略额外功的多样性（如杠杆自重、滑轮轴承摩擦）。 思维障碍： 抽象理解"理想机械" (η=100%）与实际机械的差异。 动态分析效率变化（如斜面倾角减小时，摩擦力的变化趋势）。 3. 学习兴趣与习惯 兴趣点： 对工程案例（如塔吊、千斤顶）有探究欲望。 薄弱环节： 公式套用熟练但缺乏物理意义理解。 4. 分层教学需求 基础层：强化公式记忆与简单计算 提高层：分析多因素影响机械效率 拓展层：设计优化方案。 学习目标 物理观念 1.会描述具体情境中的有用功，额外功，总功。 2.会使用简单机械。 科学探究 1.会从具体情境中抽象出杠杆、滑轮、斜面简单机械的基本模型。 2.会熟练计算有用功，额外功，总功。 科学态度 1.会计算杠杆、滑轮、斜面简单机械的机械效率。 2.会分析概括提高杠杆、滑轮、斜面简单机械效率的方法。 科学责任 1.知道提高机械效率的意义。 2.知道发展国之重器的使命和担当。 重难点 1.会描述具体情境中的有用功，额外功，总功。 2.会使用简单机械。 3.会计算杠杆、滑轮、斜面简单机械的机械效率。 4.会分析概括提高杠杆、滑轮、斜面简单机械效率的方法。 2 学科网（北京）股份有限公司 教学环节 教学活动 评估要点 情境引入 播放视频，了解文昌火箭发射中心各场地 的建设。 让学生带着情境进入本节课学 习。 提供情境 出示某处正在建设中的文昌火箭发射中心 场地，设计图纸，将 G=500N 的重物抬到 30cm 高的台阶上。 评价先行，检测学生是否会使 用简单机械，培养学生观察和 动手的能力。 提供情境 结合本组设计图，抽象建构基本简单机械 模型，再根据不同机械所给的数据，计算本小 组简单机械的效率，并上台展示计算结果。 ☐小明用质量分布均匀的杠杆将重为 500N 的 物体升高 30cm ，手随杆一起下降的竖直距离 为 70cm ，克服杠杆自重所做的功为 3J ，忽略 摩擦，求： （保留一位小数） （1）有用功是多少 J？ （2）总功是多少 J？ （3）此杠杆的机械效率是多少？ （4）手用的竖直向下压力为多少 N？ ☐如图所示，小明用由一个定滑轮和一个动滑 轮组成的滑轮组将重 500N 的物体匀速升高 30cm。已知动滑轮重为 50N，忽略绳重和摩擦， 求：（保留一位小数） （1）绳子自由端的拉力为多少N？ （2）有用功是多少 J？ （3）总功是多少 J？ （4）此滑轮组的机械效率是多少？。 ☐小明用长 s=1m 的斜面将重为 500N 的物体匀 速推到高为h=30cm 的斜面顶端，物体所受摩 擦力为 30N。忽略空气阻力，求：（保留一位 小数） （1）有用功是多少 J？ （2）总功是多少 J？ （3）此斜面的机械效率是多少？ （4）推力为多少N？ 问题引导，评价先行，检测学 生是否会计算简单机械的效 率,培养学生建构物理模型，灵 活运用证据综合分析和计算的 能力。 3 学科网（北京）股份有限公司 提供情境 通过前面的计算，最后你会选择哪一款简单 机械完成任务，为什么?同一机械，机械效率 是不变的吗？通过深入分析本组简单机械的 效率,完成本组对应提高机械效率任务三，并 给出分析依据。 ☐如何提高如图匀速转动杠杆的机械效率 （1）其它条件相同时，重物变重，机械效率 （选填“变大 ”“变小 ”“不变 ”） （2）其它条件相同时，杠杆变重，机械效率 （选填“变大 ”“变小 ”“不变 ”） ☐如何提高如图所示滑轮组的机械效率 （1）其它条件相同时，重物变重，机械效率 （选填“变大 ”“变小 ”“不变 ”） （2）其它条件相同时，动滑轮变重，机械效 率 （选填“变大 ”“变小 ”“不变 ”） （3）其它条件相同时，绕绳方式发生改变（n 变大），机械效率 （选填“变大 ” “变小 ”“不变 ”） （4）其它条件相同时，滑轮与轮轴间的摩擦 变大，机械效率越 （选填“变大 ”“变 问题引导，评价先行，培 养初步的科学推理能力，有利 用证据对所研究的问题进行分 析和解释的意识。在归纳和演 绎中会引用证据，养成使用证 据的习惯，提升学生的物理高 阶思维。 小 ”“不变 ”） ☐从减小物体所受摩擦力的角度分析，如何提 高斜面的机械效率 （1）其它条件相同时，倾角 θ变大，机械效 率 （选填“变大 ”“变小 ”“不变 ”） 4 学科网（北京）股份有限公司 （2）其它条件相同时，接触面粗糙程度变大， 机械效率 （选填“变大 ”“变小 ”“不 变 ”） 通过观看国家重器，谈谈提高机械效率的 意义。 目标达成 检 测 1.如图所示，在竖直向下拉力 F 的作用下，使杠杆从水平位置将一物体 缓慢匀速提升。如表是提升物体时采集到的信息：求： （1）不计杠杆自重和摩擦，杠杆处于水平静止时，拉力 F 的大小。 （2）实际提升所用的拉力F 为 100N，拉力 F 做的总功。 （3）实际拉力F 为 100N 时，杠杆的机械效率 η 。 2.用如图所示的滑轮组把重为 500N 的重物在 2 s 内竖直匀速提升0.3 m，每个 滑轮重 50 N，不计绳重和摩擦，（保留一位小数） (g 取 10 N/kg). (1)F 的大小为 N；拉力 F 做的功为 J；拉力 F 的功率为 W. (2)滑轮组有用功为 J，额外功为 J；滑轮组的机械效率为 . (3)请写一条提高滑轮组机械效率的方法：_____________________________. 5 学科网（北京）股份有限公司 3.斜面是一种简单机械，它在生活中的应用非常广泛.如图所示，将一箱重为 600 N 的货物从长 s＝2.4 m 的固定斜面底端匀速拉到高h＝1.2 m 的货车上， 所用拉力 F＝400 N. (1)拉力所做的有用功为 J； (2)拉力所做的总功为 J； (3)额外功为 J； (4)货物受到斜面的摩擦力为 N； (5)该斜面的机械效率为 . 迁移升华 通过查阅书籍、网络调查等方式了解大型机械设备： ☐农业机械化中大马力拖拉机与配套机具，智能农机。 ☐基础设施建设与工程机械中起重机与挖掘机，塔吊，新能源设备。 ☐高端制造与工业母机中数控机床与混联设备，空压机与发电机组。 选择其中一种设备，制作一份提高机械效率的研究报告。 板书设计 小小工程师——机械效率 一、杠杆 二、滑轮组 三、斜面 6 学科网（北京）股份有限公司 $