11.5 机械效率教学设计（表格式） 苏科版物理九年级上学期

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：桥面纵坡一般以不超过3%为宜。因为坡度越大，高架路面受侧滑力越大，易损坏支座；另外，坡度太大，下坡的车辆容易失控。所以，高大桥梁的引桥都要造得很长，在空间有限的桥梁一端就需要设计螺旋形引桥。介绍张家界的盘山公路和“白龙天梯”。从山下乘车至山上袁家界景点，崎岖的盘山公路非常危险，行程170多公里，费时达5小时以上。“百龙天梯”建成以后，时间缩短为1分32秒。这里就是直接改为竖直提升重物，不仅节省时间，还大大提高的运输效率。 【例题】在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=400N，拉动的距离s=4.5m，提升高度h=1.8m，所用时间t=30s。则拉力F做功的功率60W，此过程中物体受到的摩擦力为160N。 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。 【应用】再算一算这样搬运时的机械效率为60%，并不是很高。在实际生产活动中，大量搬运装载货物时用升降叉车更为高效。 例举的评价依据，主要考查学生对机械效率相关的物理概念和规律的理解和运用能力，也是对力学和生活实践常识等综合能力的考量。 关心国家重大工业成就，进行爱国教育，了解现实应用中机械的效率不是很高，要综合考量其他因素。 利用对比，引发对斜面应用的关注，引入斜面机械效率的研究。 对比滑轮机械效率的探究，对斜面机械效率的影响因素深入探究。 对比滑轮组，很容易猜想影响斜面机械效率的因素。 深入思维拓展，结合“滑动摩擦力的影响因素”等知识，培养利用力学知识综合分析的能力。熟练利用控制变量法进行科学探究。 在分析论证后追问。在交流评估后，发掘新的探究问题。为学生课后拓展和深度学习做好铺垫。 及时反馈和巩固新学概念，通过课堂练习，会通过简单的理论计算，对机械效率问题进行分析。 通过实验类习题分析，理解提高机械效率的实际应用，并提出新问题。 了解斜面的实际工程应用。知道现实应用中机械的效率不是很高，要综合考虑安全为主的其他因素。从而体验，实际应用和理论知识的巨大差异。培养学生从物理走向社会的实践、分析能力。 培养规范解题习惯，通过课堂练习，会进行机械效率问题的分析和简单计算。 在分析计算中发现解决实际问题的方法。
（课堂小结） 如何提高斜面的机械效率。 了解滑轮和斜面的实际应用。 提高机械效率的同时，还要综合考虑其他因素。 整理新学知识，反思理论和实际应用的差异性，激发在实践中开展调查研究等活动的学习动机。
（作业布置） 【任务】 1.综合运用物理公式和规律，理论分析“斜面的机械效率与物重（几乎）无关”的原因。 2.调查生活中应用杠杆类机械的场景，估算其使用过程的机械效率，了解制约提高其机械效率的主要原因。 遗留问题，设置新的“项目学习”任务，结合新知识，尝试用物理公式进行理论分析，通过调查实践，对其他简单机械进一步研究，体会改进技术应用要紧密联系实际。