一、教学目标
1.掌握机械效率公式,能够测量滑轮组的机械效率,并知道提高机械效率的主要方法。
2.通过动手测量和计算滑轮组的机械效率,提升实践操作及分析总结能力。
3.提高合理改进机械效率的意识,增强将科学服务于人类的责任感。
二、教学重、难点
【重点】测量滑轮组机械效率。
【难点】理解测量滑轮组机械效率的原理。
三、教学过程
环节1:导入新课
创设情境:同学们昨天晚上完成作业都用了多长时间啊?相同的作业,大家用的时间不同,可以说大家的效率不同,那么,前面两节我们学习了一些简单机械,杠杆、滑轮和滑轮组,比如说课件上的起重机,他们在使用时也有效率问题,这节课我们就来探究机械效率的有关知识。
环节2:新课讲授
【模块1】有用功、额外功、总功
提出问题(直接提问):不使用机械直接提升物体做的功,与使用机械提升物体时做的功相同吗?
教师演示:用实验模拟提升重物探究使用动滑轮是否省功。
1.按教材中甲图安装实验装置,用弹簧测力计将钩码缓慢匀速地提升一定的高度,计算拉力所做的功。
2.按教材中乙图安装实验装置,用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢匀速地提升相同的高度,计算拉力所做的功。
提问:这两次拉力所做的功一样吗?为什么?
师生总结:两次做功一样,使用动滑轮不省功,可推论使用任何机械不省功。
请大家阅读课文,完成多媒体中导学内容。
有用功(W有):为达到目的必须做的功 。
额外功(W额):没用的但又不得不做的功。
总功(W总):有用功与总功之和。W总= W有+W额
【模块2】机械效率
提出问题(直接提问):清楚了有用功、额外功和总功之后,我们思考一下机械效率是什么呢?和这三者有什么关系?
多媒体展示:用水桶从井中提水时,所做的有用功是对水做的功,额外功是对桶做的功,总功是拉力所做的功,用水桶从井中提水的机械效率是什么呢?学生根据刚刚所学的知识很容易得出用水桶从井中提水的机械效率为对水做的功跟拉力所做的功的比值,从而总结出有用功跟总功的比值叫做机械效率,教师解释其概念,并说明机械效率公式。
【模块3】测量机械效率
提出问题(直接提问):为得出滑轮组的机械效率,需要求出有用功和总功,为此需要测出哪些物理量?用什么工具测量?其实验原理是什么?
多媒体展示:教师利用多媒体展示用滑轮组提一桶水的图片,引导学生通过观察得出用弹簧测力计分别测出钩码的重力G和拉力F,用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,机械效率
。
问答:测量拉力时,应该匀速竖直向上拉动过程中读数。实验采用控制变量法,即保持动滑轮重、绳重及摩擦、提升的高度等因素不变,只改变被提升物体的重,多次测量,寻找实验普遍规律。
提出问题(直接提问):清楚了实验原理之后,我们思考一下具体的实验步骤是什么呢?
小组讨论:组织同学之间讨论并书写实验步骤,选取最优方案在班级内进行分享,由此确定实验步骤为:1. 安装滑轮组,记下钩码所受的重力G以及钩码和弹簧测力计的位置。
2. 缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高h,读出拉力F的值,用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,填入表格。
3. 算出有用功W有、总功W总、机械效率η,并填入表格。
4. 改变钩码的数量,再做两次上面的实验。
学生操作:学生测量,教师巡视并提醒实验注意事项。
提问(直接提问):在三次实验中测得的机械效率一样吗?分析你的测量结果,看看影响滑轮组的机械效率的因素有哪些。
问答:从实验可见,不同的滑轮组,η的值一般不同。同一滑轮组,物重越大,机械效率越高;物重一定,动滑轮越重,机械效率越低。
【模块4】提高机械效率方法
提问(结合旧知):通过刚刚的实验以及机械效率计算公式,思考该如何提高机械效率呢?
问答:1.有用功一定时,减小额外功。
(1)改进机械结构,使它更合理、更轻巧,如:减小动滑轮重、减轻绳重。
(2)经常保养,按时润滑,以减小摩擦。
2.额外功一定时,增大有用功,如:增加物重。
环节3:巩固提高
思考问题:旧汽车与新车相比,旧汽车效率低,当做一样多的有用功时,旧汽车比新车耗油多,排出的尾气也多,想想提高机械效率有什么意义呢?
学生回答:提高机械效率的意义有省油、省钱、减少污染、保护环境、节能减排。
环节4:小结作业
小结:教师总结本节所学内容。
作业:有没有机械效率为100%的机械?为什么?
四、板书设计